Bâtiments intelligents

Bâtiments intelligents
Actuellement, des armées de scientifiques, d'architectes et d'ingénieurs travaillent au développement de solutions innovantes pour les bâtiments. Le contexte : actuellement, plus de 50 pour cent de la population de la planète vit déjà dans des villes. Les villes consomment 75 % de l'énergie mondiale, dont 40 % environ sont générés par les bâtiments. Selon les estimations, la consommation mondiale d'énergie augmentera d'environ 60 pour cent au cours des 20 prochaines années, et la demande augmentera surtout dans les zones urbaines. Avec la croissance de la population mondiale et la poursuite de l'urbanisation, la demande en énergies fossiles augmente ; les ressources se raréfient - et deviennent plus chères. Ce qui fait monter la pression en faveur d'une efficacité énergétique nettement plus élevée. C'est là qu'interviennent les recherches sur les bâtiments intelligents. Ainsi, une étude du McKinsey Global Institute a révélé que quatre des cinq mesures les plus rentables pour réduire les émissions de CO2 sont liées à l'efficacité des bâtiments.

Les bâtiments comme source d'énergie
Selon les estimations de l'UE, les bâtiments conçus de manière intelligente pourraient économiser jusqu'à 42 % d'énergie, 30 % d'eau et 35 % de CO2. Il n'est donc pas étonnant que les Smart Material Houses figurent en tête de l'agenda de la Commission européenne en matière de durabilité, adopté fin 2011. Toutefois, cela ne suffit pas à répondre à la question de savoir comment satisfaire des besoins énergétiques en constante augmentation alors que les ressources diminuent. L'utilisation de l'alternative aux sources d'énergie fossiles - les énergies renouvelables issues du vent et du soleil - continue de poser des problèmes. L'électricité issue de "sources d'énergie fluctuantes", qui doit être injectée dans l'approvisionnement en électricité, pousse les structures actuelles d'approvisionnement en électricité à la limite de leurs capacités. La réponse de l'industrie à ce défi s'appelle "Smart Grid". Ce nouveau mot magique signifie que tous les composants du réseau électrique sont "synchronisés" - c'est-à-dire que les informations économiques et techniques des fournisseurs, des consommateurs et des systèmes d'automatisation intelligents intégrés peuvent être échangées. L'objectif est de parvenir à une harmonisation continue de la production et de la consommation d'énergie électrique. Cela ne fonctionne pas sans "Smart Buildings", et Siemens Building Technologies à Zoug, entre autres, fait de la recherche dans ce domaine. Christian Spengler, vice-président de la filiale de Siemens, explique ce qu'est un "bâtiment intelligent" : "Il maîtrise essentiellement trois choses qu'un bâtiment conventionnel ne peut pas faire : Premièrement, il est capable de réagir aux signaux de prix provenant du réseau et d'en déduire des actions, par exemple de réduire la consommation d'électricité lorsque le tarif est élevé ou de la déplacer automatiquement vers des périodes où les tarifs sont plus avantageux. Deuxièmement, le smart building peut produire de l'électricité pour ses propres besoins, par exemple via des panneaux photovoltaïques - et injecter le surplus dans le réseau. Et troisièmement, le stockage intelligent - par exemple le froid ou la chaleur dans les bâtiments - peut être utilisé pour équilibrer le réseau intelligent".

Pour que ces considérations théoriques fonctionnent dans la pratique, les bâtiments doivent pouvoir "communiquer" avec les réseaux électriques - et pour que cela fonctionne à son tour, des instituts de recherche tels que Siemens Building Technologies ont développé des produits logiciels d'automatisation des bâtiments appropriés. La technologie intègre et optimise les infrastructures physiques et numériques des bâtiments commerciaux et des complexes immobiliers afin qu'ils puissent réagir aux signaux de prix provenant du réseau électrique. Plusieurs projets sont actuellement en cours dans le monde entier pour tester l'interaction entre les réseaux intelligents et les bâtiments intelligents, notamment le projet de réseau de l'UE sur l'île danoise de Bornholm et la nouvelle cabane du Mont Rose dans le massif du Mont Rose.

Croissance à la verticale
L'afflux de population dans les zones urbaines crée d'autres défis : En effet, les 1,8 milliard de nouveaux citadins estimés d'ici 2030 auront besoin d'un toit et devront être pris en charge. Si l'on peut douter de la réalisation de ces prévisions, il est indéniable que les besoins en logements, en particulier dans les sociétés à croissance rapide, vont augmenter de manière considérable. Certaines villes s'approchent déjà de la limite de croissance, du moins à l'horizontale : les pendulaires créent quotidiennement un chaos dans la circulation ; les transports publics n'apportent qu'une aide limitée et l'approvisionnement de la population dans le centre-ville devient de plus en plus difficile. Il est donc logique de déplacer la croissance vers la verticale. Toutefois, la construction en hauteur s'accompagne de difficultés. Il faut par exemple se demander comment pomper de l'eau à des centaines de mètres de hauteur ou comment disposer les ascenseurs de la manière la plus efficace possible pour amener des milliers de personnes à l'étage souhaité sans devoir attendre longtemps. Enfin, il s'agit de la stabilité : de violentes tempêtes pourraient avoir un impact sur la façade ou faire vibrer le bâtiment dans son ensemble. Pour pouvoir évaluer avec précision les réactions du bâtiment aux forces en présence, les planificateurs ont recours à des "tests de résistance". Le gratte-ciel est reproduit en miniature et mesuré en soufflerie sous différentes charges. C'est ce qui s'est passé à Zurich pour l'immeuble de bureaux Prime Tower, actuellement le plus haut bâtiment de Suisse avec ses 126 mètres. La technique de construction est désormais tellement développée que de nouveaux bâtiments battent sans cesse des records de hauteur. Des propositions pour l'habitat de demain, économe en ressources, ont été développées dès la fin du siècle dernier. En 1996, les architectes madrilènes Xavier Pioz, Rosa Cervera et Eloy Celaya ont conçu la "Bionic Tower", haute d'environ 1 200 mètres et 300 étages, une "ville verticale" pouvant accueillir jusqu'à 100 000 personnes. La tour doit son nom à une méthode de construction inspirée de la nature, qui permet de dépasser la hauteur maximale théorique en vigueur à ce jour pour les gratte-ciel, soit environ 700 mètres. Le terme "bionique" indique que cette technologie applique des principes dérivés de la biologie à des applications techniques. La bionique n'est pas seulement utilisée avec succès pour développer de nouvelles combinaisons de natation pour les athlètes sur le modèle des ailerons de requin, elle doit également pouvoir résoudre les problèmes qui se posent lors de la construction des "super gratte-ciel". Pour la statique de la Bionic Tower, les architectes ont misé sur une construction qui, à l'instar d'un arbre, se compose de nombreux éléments et anneaux reliés entre eux. Toutes les forces qui s'exercent peuvent ainsi être absorbées et évacuées sans dommage dans le réseau de connexions ramifié, ce qui confère au bâtiment une énorme solidité.

Des études menées dans le port de Hong Kong en 1999 ont montré qu'il était préférable d'ériger le bâtiment dans un lac artificiel afin de pouvoir absorber les ondes de choc en cas de tremblement de terre. Les problèmes de base sont ainsi résolus. Un site a également été trouvé : Shanghai s'est portée candidate pour construire la Bionic Tower. Pour l'instant, le projet n'existe que sur la planche à dessin. D'une part, 15 ans de construction, des coûts de construction compris entre 15 et 30 milliards de dollars et une longue période de préfinancement représentent un risque élevé pour les investisseurs. D'autre part, outre de nouveaux développements dans le domaine de la construction statique, des perfectionnements sont nécessaires dans le domaine des installations et de la domotique, estiment des experts comme Steffen Szeidl, directeur de Drees-&-Sommer Suisse : "Ceux-ci ne sont pas encore sur le marché ou sont encore en cours d'expérimentation sous forme de prototypes". Par ailleurs, des problèmes sociologiques se posent également. Les gens doivent changer de mentalité et réapprendre, que ce soit pour des sujets comme la peur du vide, le bruit, l'espace de vie restreint ou l'ombrage, l'éclairage et l'approvisionnement en air frais. Szeidl ne s'attend pas à une mise en œuvre rapide des plans ; il se félicite toutefois que l'idée de la Bionic Tower anime le débat sur les nouvelles technologies et les nouveaux matériaux et qu'elle donne lieu à l'un ou l'autre développement. Reste à savoir si l'idée ne se concrétisera pas.