Usages énergétiques et matériaux innovants dans l’habitat demain

L'évolution de l'habitat face aux défis climatiques et énergétiques contemporains nécessite une refonte profonde de nos modes de vie et des technologies que nous intégrons dans nos foyers. Cette transformation est au cœur des réflexions menées par des experts de divers horizons, allant de la sobriété à la gestion intelligente de l'énergie et à l'innovation dans la science des matériaux.

Charlotte Dautremont, Architecte Ecoconseillère, Postdoctorante et Coordinatrice de Projets de Recherche à la Faculté des Sciences Appliquées (INTER’ACT) de l'ULiège, a amorcé cette réflexion en soulignant que l'habitat ne doit plus être perçu comme de simples murs, mais comme un véritable écosystème où interagissent des flux d'énergie, d'eau et d'alimentation. 

En Wallonie, le logement représente environ un quart de la consommation énergétique finale, et le chauffage résidentiel est responsable de 13 % des émissions de gaz à effet de serre. Face à ce constat, la démarche « low-tech » apparait comme une solution durable et désirable. Cette approche repose sur l'utilisation de matériaux abondants, la simplicité technique et la réparabilité, visant à rendre l'habitat utile et sobre. 

À travers l'exemple du Low-Tech Studio (LTS), installé à proximité de l’Institut de Zoologie (ULiège) un module de 28 m² conçu avec des matériaux biosourcés et fonctionnant en autonomie totale, elle démontre qu'il est possible de vivre avec cinq fois moins d'énergie qu'un ménage belge moyen. Ce mode de vie repose sur une gestion intelligente appelée « cerveau », un microcontrôleur qui adapte la consommation en fonction de la production météo. Des dispositifs comme le « lit-boîte », qui chauffe les corps plutôt que les espaces, ou la « cocotte du futur », mélange de marmite norvégienne et d'autocuiseur, la douche brumissante, permettent de réduire drastiquement l'empreinte carbone : passant de 10 TCO2éq. (moyenne française / an) à moins de 3,7 TCO2éq. pour l’année 2024, avec une prévision de 2,2T pour 2050.

Cette transition vers une gestion plus fine des ressources trouve un écho dans les solutions de flexibilité présentées par Kevin Joris, Directeur, Commercial & Business Developer chez Azimut Energy. Il explique que la révolution actuelle des usages impose de piloter non plus seulement la production, mais surtout la consommation. Azimut Energy se concentre sur l'installation de batteries domestiques pilotées par un système intelligent (EMS) pour répondre aux défis d'un réseau électrique wallon souvent saturé. Le déploiement massif de panneaux photovoltaïques a créé des pics de production qui peuvent provoquer des surtensions, entraînant le « décrochage » des onduleurs et une perte financière pour les propriétaires. La batterie intelligente d'Azimut permet de stocker l'énergie excédentaire, de réaliser de l'arbitrage en chargeant la batterie lorsque les tarifs sont négatifs ou bas, et d'assurer un secours (back-up) en cas de panne de réseau. 

Au-delà du simple stockage, Kevin Joris souligne l'importance des communautés d'énergie et des centrales virtuelles. Grâce à ces systèmes, les propriétaires peuvent partager leur surplus d'énergie avec leurs voisins ou participer à la stabilité du réseau national en agrégeant la capacité de leurs batteries pour soutenir la fréquence électrique lors des pics de demande, générant ainsi un revenu annuel supplémentaire tout en évitant le recours à des centrales polluantes.

Pour mettre ces innovations en perspective, Bertrand Cornélusse, Professeur à la Faculté des Sciences Appliquées (Smart-Microgrids) de l'ULiège, a proposé une analyse comparative de l'impact carbone et énergétique de différents types d'habitats. Il rappelle que l'électrification massive du chauffage et de la mobilité, bien que nécessaire pour réduire les émissions, multiplie par 3,5 la consommation électrique d'un foyer, ce qui accroît la pression sur les infrastructures. 

À travers l'étude de son propre domicile et de données provenant de logements sociaux, il démontre que la technologie doit être utilisée avec discernement. Par exemple, le simple fait d'installer des vannes intelligentes sur des radiateurs peut diviser par deux la consommation de gaz sans investissement massif dans des pompes à chaleur. Il établit une hiérarchie de l'efficacité : si le LTS est la référence (base 1) en termes d'émissions de CO2, une maison moderne bien gérée émet 5 fois plus, tandis qu'un habitat traditionnel utilisant des énergies fossiles sans gestion intelligente peut émettre jusqu'à 20 fois plus, voire 100 fois plus s'il est mal isolé et mal régulé. Pour lui, la clé de l'habitat du futur réside dans le monitoring constant et l'utilisation de systèmes de gestion de l'énergie (EMS) performants, car de nombreuses solutions dites « high-tech », comme certaines pompes à chaleur mal configurées dans des immeubles de bureaux, s'avèrent inefficaces et gourmandes en énergie par manque de régulation adéquate.

Enfin, l'amélioration de l'efficacité énergétique des bâtiments passe également par l'innovation au niveau des parois transparentes, comme l'explique Jennifer Dewalque, Assistante à la Faculté des Sciences (GREEnMat) de l’ULiège. Les vitrages sont des zones critiques de déperdition thermique, et la gestion de la luminosité et de la température représente 72 % de la demande énergétique des bâtiments. Son laboratoire développe des vitrages intelligents électrochromes qui changent de propriétés optiques sous l'effet d'un stimulus électrique. Contrairement aux technologies actuelles qui ne proposent que deux états (transparent ou sombre), les recherches de Jennifer Dewalque portent sur des matériaux plasmoniques structurés à l'échelle nanométrique. Ces nouveaux matériaux permettent une modulation sélective et indépendante de la lumière visible (luminosité) et du rayonnement infrarouge (chaleur). Ainsi, un vitrage pourrait passer en mode « cool », laissant entrer la lumière tout en bloquant la chaleur en été, ou en mode « warm », bloquant l'éblouissement tout en laissant passer la chaleur en hiver. 

Cette technologie, véritable « batterie optique », pourrait réduire la consommation liée à la climatisation de 25 à 50 %. L'un des enjeux majeurs actuels du laboratoire GREEnMat est de rendre ces dispositifs flexibles et applicables sous forme de films sur des vitrages existants, évitant ainsi le remplacement coûteux des fenêtres tout en offrant une solution adaptable aux différentes zones climatiques.

En conclusion, l'habitat du futur se dessine comme un équilibre entre la sobriété structurelle prônée par la démarche low-tech, la flexibilité électrique apportée par le stockage intelligent et les avancées scientifiques permettant une gestion dynamique des flux thermiques. Ces approches, loin d'être opposées, sont complémentaires pour transformer nos logements en unités de production et de consommation durables, capables de s'intégrer harmonieusement dans un réseau énergétique en pleine mutation.

À l’issue de la conférence, les participants qui le souhaitaient ont eu la possibilité de visiter le Low tech Studio.

Ce compte-rendu a été rédigé avec l’aide de l’IA.