C’est le plein été à Paris. Une vue sur la ville depuis un balcon de la rue Piat dans le XXe arrondissement. La température s’élève à 37 °C, l’ambiance est caniculaire. À l’heure du retournement énergétique - l’énergie vient ici du ciel et non du sol -, de nouveaux dispositifs, tels que la solarisation des toits métropolitains, la ventilation naturelle ou l’adaptation colorimétrique, ponctuent la canopée de la ville.
Les cheminées deviennent des récepteurs solaires. Leurs souches sont équipées d’extensions inédites, des panneaux photovoltaïques bifaces, dont les fils électriques empruntent les anciens conduits pour irriguer les appartements. Protégé par des membranes transparentes en ETFE, l’ensemble accroît la ventilation naturelle des logements. Ces cheminées solaires, aisément installées par les copropriétés, permettent de solariser rapidement les existants, et renforcent le bioclimatisme.
Simples échangeurs de température, des pompes à chaleur verticales, en interaction avec l’air ambiant et des conduits caloriques, flexibles et de faible diamètre, descendent par d’anciens conduits de cheminées. Ce dispositif offre une solution au remplacement des chaudières individuelles à gaz, et éloigne la nuisance acoustique en parties hautes des constructions. Inversé, le même système délivre du froid en situation caniculaire : dans l’appartement d’une personne fragile par exemple ; la chaleur pompée est alors rejetée sur la canopée, loin de la rue, permettant ainsi de limiter l’effet d’îlot de chaleur urbain.
Un chantier de rénovation utilise des isolants de fibres végétales, issues de la filière francilienne, une mise en œuvre concrète du Plan local d’urbanisme (PLU) bioclimatique parisien. Certaines verrières ont été badigeonnées de blanc de Meudon, à base de craie, d’autres équipées de couvertures de survie réfléchissantes, dans le but de réduire les apports solaires et ainsi modérer les températures dans les espaces situés sous les toits. Les couvertures de toiture en zinc ont été éclaircies, par un traitement particulier du métal, tandis que les toits plats sont tapissés de végétation. Des plantes ornent quelques fenêtres et balcons. L’un d’entre eux est doté d’une marquise productive pour davantage d’ombre. Aussi, lors des épisodes de chaleur, un arrêté municipal autorise dorénavant le séchage du linge en extérieur, afin de restreindre l’usage des séchoirs électriques, particulièrement énergivores.

Composants

1 Cheminée solaire avec panneaux solaires bifaciaux | 1,5 kWc | 150 kg
2 Cheminée avec pompes à chaleur | 50 kW thermiques | 500 kg
3 Panneau solaire bifacial (1,8 × 1,1 m) | 1,5 kWc | 30 kg
4 Éolienne Savonius avec stockage thermique (diam. 4m) | env. 1 kW | env. 10 t, y compris stockage d’eau
5 Zinc éclairci | quelques kW thermiques réfléchis par la toiture en été
6 Marquise productive (10 panneaux photovoltaïques) | 2 kWc | 150 kg
7 Linge séchant au soleil | économie de 3 kW consommés par un sèche-linge
8 Toits végétalisés
9 Blanc de Meudon sur velux
10 Isolants biosourcés | env. 30 W thermiques par m² | env. 3 kg/m²

Une exploitation agricole dans l’Yonne, une polyculture énergétique. Fin mai, le thermomètre affiche 18 °C. À 10 mètres au-dessus du sol, le vent souffle à 40 km/h ; le soleil est diffus et baigne le paysage d’un flux de 550 W/m². Une grille aérosolaire, de l’agrivoltaïque augmenté, a été installée sur quelques hectares. Chaque éolienne à axe vertical produit une puissance d’environ 2 000 watts. Les panneaux photovoltaïques mobiles suivent la course du soleil. Chaque travée génère près de 2 600 watts d’électricité. Un verger débute sa croissance. Une serre, microclimat agricole, ainsi que des plantations maraîchères extérieures bordent le site. En fond de parcelle, ce dernier accueille du matériel agricole, des réservoirs d’eau servant à l’arrosage des cultures, des stocks d’énergie - déchets de biomasse valorisés en biométhane - ou encore des pâtures destinées aux moutons.
Cette structure modulaire en acier conjugue la brumisation des vergers - tuyaux et buses longent les poutres horizontales -, le maraîchage sous serre, les productions électriques issues du solaire et de l’éolien. Sa géométrie respecte les contraintes d’exploitation agricole - distants de 12 mètres, les poteaux permettent ainsi le passage des engins - et de prospect éolien. Son agencement peut évoluer selon les usages et les cultures et accueillir des dispositifs d’emmagasinage d’énergie : digesteur à biométhane, stockage d’hydrogène vert…, ou encore être adapté à d’autres formes solaires ou éoliennes, à axe horizontal par exemple. La grille aérosolaire est un système léger, capable de produire un flux moyen équivalent à 25 à 30 W/m², soit une densité de production de l’ordre de 2 000 à 3 000 MWh d’électricité par hectare et par an.
Cette infrastructure légère, qui peut s’étendre de quelques ares à plusieurs hectares, explore de nouvelles stratégies territoriales, comme l’ont fait auparavant le groupe d’architectes Superstudio (Le Monument continu, 1969) ou l’Italien Andrea Branzi (Agronica, 1995-1997) avec leurs modèles utopiques. Ce paysage post-carbone participe à la mutation des sites agricoles afin de renforcer leur résilience. Avec des techniques simples, accessibles et réparables, la grille aérosolaire est appropriable, adaptable et transformable par des paysans énergiculteurs.

Composants

1 Éolienne à axe vertical type Darrieus | 2,5 kW | 100 kg
2 Panneaux solaires sur système orientable | 200 Wc/m² | 15 kg/m²
3 Serre en ETFE | jusqu’à 800 W thermiques par m² | env. 20 kg/m²

C’est le printemps dans la Beauce, il fait 16 °C. À 10 mètres au-dessus du sol, le vent souffle à plus de 30 km/h ; à 100 mètres, sa vitesse atteint 42 km/h, propulsant l’hélice de chacune des éoliennes, qui moissonne l’énergie du vent à travers un disque de plus de 6 000 m², et génère une puissance proche de 1 000 W/m². Chaque éolienne fournit 3 MW de puissance électrique et possède un rendement de conversion de près de 50 %.
Adaptations de turbine courante, ces éoliennes activent trois leviers de légèreté : un ancrage au sol en plusieurs points, plutôt qu’un unique encastrement du mât par une lourde fondation de béton. La structure conique de la partie basse du mât et ses multiples liaisons au sol permettent de poser ces éoliennes avec finesse. Les socles surélevés forment une toiture d’environ 1 000 m² ; ils accueillent une grande variété d’activités et libèrent l’horizon.
Sous ces nouvelles toitures, les ballots de foin sont préservés des intempéries, le bétail trouve un lieu de protection ou de stabulation. Les machines agricoles y sont abritées et rechargées en électricité. D’autres usages peuvent aussi y prendre place, tel le stockage d’hydrogène vert, produit par électrolyse en cas de surproduction éolienne, biométhane des sous-produits de la biomasse… En lisière de la route, ces éoliennes deviennent des stations-service d’énergies, et accueillent les véhicules le temps de leur recharge.
Ainsi, ces équipements ne sont plus seulement des objets techniques plantés
dans le décor. Ces architectures créent des usages inédits et de nouvelles formes d’appropriation des sites : leur géométrie, leurs matériaux de couverture - ardoises, tuiles, chaumes… - sont choisis en fonction du territoire d’implantation. Le mât, la nacelle et les pales se teintent avec subtilité, pour se fondre avec les tonalités typiques des ciels et des paysages qui les environnent.

Composants

1 Éolienne de grande taille allégée et hybridée |
3 MW | env. 200 t en moins par rapport à une éolienne classique
2 Électrolyseurs et réservoirs à « hydrogène vert » 3 Méthaniseur à biomasse
4 Tracteurs électriques

En bord de Seine, à proximité de sa confluence avec le Loing, il fait 18 °C en cette fin de journée de printemps à Saint-Mammès, en Seine-et-Marne. On aperçoit, à flanc de colline, un train de marchandises offrant un exemple de solution logistique décarbonée. Sur le rivage du fleuve, une scierie flottante a pris place sur trois barges. Quelques troncs issus de forêts environnantes sont entreposés sur la première. La deuxième abrite, sous une structure transparente et légère, la scierie et les outils de découpe. L’étuve est installée dans la troisième barge ; ses panneaux photovoltaïques à concentration suivent la course du soleil et produisent de la chaleur à plus de 150 °C. Une chaudière utilisant les déchets de bois de la scierie complète les besoins énergétiques. Les hydroliennes, accrochées aux deux bras repliables de la barge centrale, continuent de créer de l’électricité. Celle-ci est stockée dans des batteries électriques qui assureront l’énergie mécanique nécessaire, le lendemain matin, à la reprise d’activité. On a ici l’illustration d’une industrie flottante, légère.
Sur la crête forestière, une petite brise fait tourner les éoliennes à axe vertical. Ces dernières, situées dans l’exostructure des pylônes électriques, génèrent jusqu’à 20 kW. Sur le port, certaines péniches sont équipées de panneaux photovoltaïques orientables.

Avenue de Choisy, dans le XIIIe arrondissement de Paris, une fin de journée d’automne. Le soleil se couche sous le ciel gris. La température extérieure est de 6 °C. Une scène d’intérieur dans un habitat parisien des années 1960-1980 dont l’espace a été reconfiguré avec des dispositifs légers. Une étudiante est à sa table de travail. Il fait à peine 16 °C dans sa chambre ; le chauffage collectif a été réduit : à la charge des occupants de compléter - ou non - ce socle thermique commun.
Avec du mobilier climatique et de petits aménagements, l’étudiante améliore son confort. Rideaux, meubles et tapis ont trouvé leur place, ils enveloppent la pièce, forment des couches gigognes qui isolent et préservent la chaleur corporelle. Au sol, un tapis chauffant apporte quelques watts supplémentaires dans la pièce. Une table climatique, dont l’inertie thermique a été augmentée dans l’épaisseur de son plateau - grâce aux MCP -, contribue à une atmosphère agréable ; tout comme les étagères, restituant un peu de la chaleur accumulée dans la journée. À la nuit tombée, les doubles-rideaux isolants réduisent les effets de paroi froide, complètent le calfeutrement de la baie et limitent les déperditions d’énergie. Quelques mesures de sobriété et d’usage - vêtements chauds, plaids - procurent à l’étudiante une sensation de confort.
À l’extérieur, on distingue d’autres logements collectifs, des résidences construites dans les mêmes décennies. Sur certains toits - ceux des résidences à toiture en terrasse - sont installés des réservoirs d’eau métallisés, auxquels sont adjointes de petites d’éoliennes à axe vertical, des rotors lents de type Savonius. Ces citernes stockent et restituent la chaleur générée par la rotation de l’éolienne sous le vent. Ces cuves complètent la production thermique des copropriétés en se greffant sur le réseau existant ; un système simple pour augmenter l’autosuffisance en chaleur du résidentiel collectif. Sur d’autres immeubles, des panneaux solaires fixés aux balcons par les habitants produisent de l’électricité qui est directement autoconsommée dans les logements. Les résidents s’approprient de nouvelles formes d’énergie, à l’intérieur comme à l’extérieur, et participent à l’émergence d’un aménagement énergétique novateur à l’échelle des foyers et des copropriétés.

Composants

1 Rideau climatique | quelques dizaines de watts thermiques | env. 5 kg
2 Table climatique | de l’ordre de 1 kWh de stockage thermique | 20 kg
3 Plaid | quelques watts thermiques | env. 500 g
4 Étagère climatique | de l’ordre de 1 kWh de stockage thermique | 30 kg
5 Éolienne Savonius avec stockage thermique (diam. 4 m) | env. 1 kW | env. 10 t, y compris stockage d’eau
6 Panneau solaire sur balcon | 400 Wc | 20 kg
7 Éolienne Savonius avec pompe à chaleur directe et stockage thermique (diam. 4 m) | env. 3 kW thermiques | env. 12 t, y compris stockage d’eau