ةيبعشلا ةيطارقميدلا ةيرئازجلا ةيروهمجلا
ةرازو
ميلعـتلا
يلاعلا
ثحبلاو
يملعلا
République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Mémoire de Master
Présenté à l’Université 08 Mai 1945 de Guelma
Faculté des Sciences et de la Technologie
Département de : Architecture
Spécialité : Architecture
Option : ARCHITECTURE, TECHNOLOGIES ET ENVIRONNEMENT
Présenté par : DAFRI NOR EL HOUDA
Thème : UNE APPROCHE ÉCOLOGIQUE POUR LA CONCEPTION
DE CENTRE DE RECHERCHRE
Sous la direction :
Mme. Mihoubi Mounira
Mme. Hafsi F. Zahra
I
Dédicace :
À mon cher père
Aucune dédicace ne saurait exprimer l’estime, le dévouement et le respect que
j’ai toujours pour vous. Rien au monde ne vaut les efforts fourmis jour et nuit
pour mon bien être. Ce travail et le fruit de tes sacrifices que tu as consentis
pour mon éducation et ma formation le long de ces années.
À ma chère maman
Tu représentes pour moi le symbole de la bonté par excellence, la source de
tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de
prier pour moi
. …
À mes chers frères REDA et AMAR. MA CHÉRE sœur ET MES
NEVEUX MOUHAMED AYA NOURSIN ET RANA
Votre soutien m’a donné force et encouragement et votre amour fraternel.
À ma grand-mère LA REINE DE LA FAMILLE
Que Dieu TE protège, Tous les mots du monde ne sauraient exprimer
l’immense amour que je porte POUR TOI.
À la mémoire de mon grand-père
II
Remerciement :
Mes remerciements, avant tout, à DIEU tout puissant pour la volonté, la santé et la patience qu’il m’a données durant ces longues années d’études afin que je puisse
arriver à ce stade.
Mes remerciements les plus élogieux vont à
Mme. Mihoubi Mounira
Mme. Hafsi F. Zahra
pour leur soutien et leur encadrement scientifique qui m’ontété bénéfiques pour mener à bien ce travail.
Mes sincères remerciements et profonde gratitude vont au chef de département Mr BOUDJAHEM Rafiq, Les jurés qui vont évaluer et examiner ce travail et tous les enseignants du département d’architecture de GUELMA sans oublier ceux qui m’ont formé pendant toutes mes années d’études.
Un grand merci à mes parents, mes frères et ma sœur et mes neveux qui m’ont toujours encouragé, qui ont su me soutenir à chaque moment et à qui je dois tout. Je remercie infiniment mes tantes, mes cousins et me cousines qui ont été toujours à mes côtés.
Un grand merci à mes chères amies AMIRA, ZOUBAIDA, NARDJESS je vous dédie ce travail et je vous souhaite en témoignage de l’amitié qui nous uni et des souvenirs de tous les moments que nous avons passés ensemble, une vie pleine de santé et de bonheur.
Un remerciement particulier à la personne qui a été toujours à mes côtés « coucou »
III
Résumé
Le monde du XXIe siècle est appelé à relever les défis d'une lutte contre le phénomène du réchauffement climatique et plusieurs autres problèmes qui attaquent l’environnement. C’est pour cela que notre réflexion de recherche a été orientée vers une nouvelle architecture : écologique et cherche ainsi que la production pour réduire les besoins énergétiques en s’adaptant au climat environnant et vise à améliorer la Qualité Environnementale des Bâtiments. Donc il devient évident l’utilisation et le développement des énergies renouvelables pour un passage d’une société fondée sur la consommation abondante d’énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz, etc.), à une société plus sobre et plus écologique. C’est pour cela qu’on a abouti à une conception architecturale qui tient compte tous les attributs d’une architecture écologique et s’inscrit dans le domaine de la formation, la recherche et la production due à l’importance de ce domaine dans la sensibilisation de développement de pays. C’est un projet intitulé « Centre de recherche et production de la bioénergie » qui porte des réponses au défi climatique, à la sécurité d’approvisionnement, et constitue l’une des clés de la transition énergétique.
Mots clés : environnement, architecture écologique, transition énergétique, énergie renouvelable, efficacité énergétique.
IV
Abstract
The world of the 21st century is called to meet the challenges of combating the phenomenon of global warming and several other problems that attack the environment. This is why our research thinking has been oriented towards a new architecture: ecological and seeks as well as production to reduce energy needs by adapting to the surrounding climate and aims to improve the Environmental Quality of Buildings. So it becomes obvious the use and development of renewable energies for a transition from a society based on the abundant consumption of fossil fuels (carbon, petrol, gas, etc.), to a soberer and greener society
That is why we have come up with an architectural design that takes into account all the attributes of an ecological architecture and is part of the field of training, research and production due to the importance of this field in raising awareness of country development. It’s a project called “Bioenergy Research and Production Centre”, which addresses the climate challenge, security of supply, and is one of the keys to the energy transition.
Keywords: environment, ecological architecture, energy transition, renewable energy, energy efficiency.
V
صخلم
يف ملاعلا وعدي لا سابتحلاا ةرهاظ ةحفاكم تايدحت ةهجاومل نيرشعلاو يداحلا نرقلا يرارح نم ديدعلاو ىرخلأا لكاشملا و ةئيبلا :ةديدج ةيرامعم ةسدنه وحن هجتي يثحبلا انريكفت نأ يف ببسلا وه اذه .ةئيبلا مجاهت يتلا جاتنلإا كلذكو ثحبلا عم فيكتلا للاخ نم ةقاطلا تاجايتحا ليلقتل ةئيبلا ةطيحملا بملل ةيئيبلا ةدوجلا نيسحت ىلإ فدهتو نم حبصي كلذل .ينا يرورضلا نم لاقتنلال ةددجتملا تاقاطلا ريوطتو مادختسا ريفولا كلاهتسلاا ىلع مئاق عمتجم ل ا داومل ةيلولأ طفنلاو محفلا( زاغلاو خلا... .ةيجولوكيإ رثكأو ةناصر رثكأ عمتجم ىلإ ، ) رامعلا تامس عيمج يعاري يرامعم ميمصت ىلإ انلصوت اذهل لاجم يف جردنيو ةيئيبلا ة ثحبلاو ميلعتلا يملعلا جاتنلإاو رظن ا يف لاجملا اذه ةيمهلأ نادلبلل ةيئيبلا ةيمنتلا ةيعون . جاتنإو ثاحبأ زكرم" ىمسي عورشم اذه ا يذلا "ةيويحلا ةقاطل حيتافم دحأ وهو ، دادملإا نمأو خانملا يدحت جلاعي ةقاطلل يلاقتنلاا لاجملا . :ةيحاتفملا تاملكلا قاطلا ةءافك ، ةددجتملا ةقاطلا ، ةقاطلا لاقتنا ، ةيئيبلا ةرامعلا ، ةئيبلا .ةVI
Sommaire
Résumé ... III Abstract ... IV صخلم ... V Introduction générale : ... 1 Problématique : ... 2 Hypothèse : ... 3 Objectifs : ... 3 Structure de mémoire : ... 3CHAPITRE I. Architecture écologique, les enjeux environnementaux et énergétiques 4 Introduction : ... 5 I.1. Ecologie ... 6 I.1.1. Définition: ... 6 I.1.1.1. Ecosystème: ... 6 I.1.1.2. Biotope: ... 6 I.1.1.3. Biocénose: ... 7 I.1.1.4. Biosphère : ... 7
I.1.2. Empreinte écologique : ... 7
I.1.3. Histoire de l`écologie : ... 7
I.2. Environnement ... 8
I.2.1. Définition : ... 8
I.2.2. Les inquiétudes de l’environnement : ... 8
I.2.2.1. La pollution : ... 9
I.2.2.2. Effet de serre : ... 9
I.2.2.3. Le réchauffement climatique : ... 10
I.3. Émergence de l’architecture écologique : ... 12
I.3.1. Les pionniers de l’architecture écologique : ... 12
I.3.2. Qu’est qu’une architecture écologique ? ... 13
I.3.3. La construction écologique : ... 14
I.3.3.1. La construction écologique et l`environnement ... 14
I.3.4. Principe de l’architecture écologique : ... 14
I.3.5. Modes de construction écologique ... 15
I.4. L’énergie : ... 15
VII
I.4.2. De l’énergie fossile aux énergies renouvelables : ... 16
I.4.3. Les énergies renouvelables : ... 16
I.4.4. Les différents types d’énergies renouvelables : ... 16
I.5. Définition du centre de recherche ... 18
I.5.1. Typologie du domaine de la recherche : ... 18
I.5.2. Historique de la recherche scientifique : ... 19
I.5.3. La politique de la recherche scientifique en Algérie : ... 19
I.5.4. Classification des établissements de la recherche : ... 20
I.5.4.1. Les types des laboratoires : ... 20
I.6. Centre de recherche et développement des énergies renouvelable : ... 21
I.6.1. Centre de recherche et développement des énergies renouvelable en Algérie :... 21
I.6.1.1. Historique : ... 21
I.6.1.2. Les unités de CDER :... 22
I.6.1.3. Les missions de CDER : ... 22
I.6.1.4. Division de Recherche : ... 23
I.6.1.5. Division Bioénergie et environnement: ... 24
I.6.1.5.1. Missions de l`unité de la bioénergie et environnement : ... 24
I.6.1.5.2. Objectifs : ... 24
Conclusion : ... 24
CHAPITRE II. L’Etat de l’art ... 26
Introduction : ... 27
II.1. Les énergies Renouvelables dans le bâtiment ... 28
II.2. L`énergie éolienne : ... 29
II.2.1. Définition : ... 29
II.2.2. Types des éoliennes urbaines : ... 29
II.2.3. Histoire de l’énergie éolienne : ... 30
II.2.4. Les impacts des éoliennes : ... 30
II.3. Expérience N01 : Le Bahreïn World Trade Center (BWTC) ... 31
II.3.1. Analyse architectural : ... 32
II.3.2. Analyse technique : ... 33
II.3.3. Conclusion ... 36
II.4. L`énergie solaire : ... 37
II.4.1. Les approches de l`architecture solaire : ... 37
II.5. Expérience N02 : Xeliox Laboratoire d`énergie ... 39
II.5.1. Analyse architecturale: ... 40
II.5.2. Analyse technique : ... 41
VIII
II.6. Énergie biomasse ... 45
II.6.1. Sources de l`énergie biomasse ... 45
II.6.2. Modes de conversion de la biomasse en énergie ... 46
II.6.3. La valorisation énergétique de biomasse ... 46
II.7. Expérience N03 : L’UNITÉ DE VALORISATION ÉNERGETIQUE ET DE TRAITEMENT DES DÉCHETS – UVETD SAVOIE DECHETS ... 47
II.7.1. Analyse technique : ... 48
II.7.2. Conclusion : ... 53
II.8. La biomasse micro algale ... 54
II.8.1. Les micro algue en architecture ... 54
II.8.2. La Biofaçade algale ... 55
II.9. Expérience N04 : LE BATIMENT CSTB ... 56
II.9.1. Analyse technique : ... 57
II.9.2. Conclusion ... 59
CHAPITRE III. Analyse de cas d’étude et Simulation ... 62
Introduction : ... 63
III.1. Présentation de la ville de Guelma ... 64
III.2. Analyse climatique de la ville Guelma : ... 64
III.3. La simulation des performances énergétiques du bâtiment : ... 66
Définition de la simulation ... 66
III.3.1. Modélisation et simulation du bâtiment : ... 66
III.3.2. La simulation : outil d’aide à la conception ... 67
III.3.3. Simulation à l’aide du logiciel TRNSYS : ... 67
III.3.3.1. Aperçus sur le logiciel : ... 68
III.3.3.2. Déroulement de la simulation : ... 69
III.3.3.3. Avantages du logiciel TRNSYS : ... 70
III.3.3.4. Inconvénients du logiciel TRNSYS : ... 70
III.4. Analyse de cas de simulation : centre de recherche de l`université 08 mai 1945 Guelma .. 70
Motivation du choix : ... 70
Présentation : ... 70
Fiche technique du centre de recherche : ... 71
III.4.1. Les conditions de simulation ... 71
III.4.1.1. Paramètres du bâtiment : ... 71
III.4.2. Les conditions... 74
III.4.3. Déroulement de la simulation: ... 76
III.5. Analyse du cas d’étude « L`USINE AMOR BEN AMOR » ... 80
Motivation de choix du cas d’étude : ... 80
IX
Situation :... 80
... 80
III.5.1. Analyse architectural : ... 80
III.5.2. Analyse technique de l`unité de production ... 81
III.5.3. Synthèse... 84
CHAPITRE IV. Processus de conception ... 85
Introduction ... 86
IV.1. TYPE DES ENERGIES RENOUVELABLES : ... 87
IV.1.1. Différents types d’énergie de la biomasse (système à double culture) : ... 87
IV.2. Qu’est-ce qu’un centre de recherche et production de la bioénergie : ... 87
IV.3. Critère du choix du projet : ... 88
IV.3.1. Pourquoi la biomasse : ... 88
IV.3.2. Objectifs : ... 88
IV.4. Analyse des exemples ... 89
IV.4.1. Exemple 01 : Copenhill, Amager Bakke : centrale des déchets biomasse à usages multiples 89 IV.4.1.1. Présentation : ... 89
IV.4.1.2. Situation générale : ... 89
IV.4.1.3. Environnement immédiat : ... 90
IV.4.2. Plan de masse... 90
IV.4.3. Le volume : ... 90
IV.4.4. Fonctionnement : ... 91
Scories et cendres volantes ... 92
IV.4.5. Façade : ... 93
IV.4.6. Programme : ... 94
IV.4.7. CONCLUSION : ... 95
IV.5. Exemple 02 : Centre de recherche interactif sur le développement durable ... 95
IV.5.1. Présentation : ... 95
IV.5.2. Situation: ... 96
IV.5.3. Analyse architecturale : ... 96
IV.5.3.1. Le volume : ... 97
IV.5.3.2. Les plans ... 98
IV.5.3.3. Programme du centre : ... 99
IV.5.3.4. Façades : ... 100
IV.5.4. Analyse technique : ... 101
1. L`éclairage du jour ... 101
2. Energie solaire : ... 102
X
... 103
4. de l`eau de pluie a l`eau potable : ... 103
5. Ossature : ... 104
6. Aménagement paysagère : ... 104
IV.5.5. Conclusion : ... 105
IV.6. Exemple 03 : Le Centre national des énergies renouvelables (CENER) ... 106
IV.6.1. Présentation : ... 106
IV.6.2. Programme : ... 107
IV.6.3. Centre de bio raffinage et bioénergie ... 108
IV.6.4. Les laboratoires de recherche : ... 108
IV.7. Analyse technique ... 109
IV.8. Synthèse ... 112
IV.9. Programme retenu : ... 114
IV.10. Analyse de site ... 117
IV.10.1. Présentation et délimitation de terrain : ... 117
IV.10.2. Les axes majeurs : ... 118
IV.10.3. La morphologie du terrain ... 119
IV.10.4. L`environnement immédiat ... 120
IV.10.5. Climatologie ... 121
IV.10.6. Conclusion : ... 121
Conclusion générale : ... 122
XI
Liste des figures
Figure 1: La pollution atmosphérique ... 9 Figure 2: Les gaz à effet de serre dans le monde ... Error! Bookmark not defined. Figure 3: Le phénomène de l'effet de serre ... Error! Bookmark not defined. Figure 4: température moyenne de la surface de la terre ... Error! Bookmark not defined. Figure 5: La maison de la cascade ... Error! Bookmark not defined. Figure 6: Gourna el Jadida ... Error! Bookmark not defined. Figure 7: énergie solaire ... Error! Bookmark not defined. Figure 8: énergie éolienne ... Error! Bookmark not defined. Figure 9: énergie biomasse ... Error! Bookmark not defined. Figure 10: énergie hydraulique ... Error! Bookmark not defined. Figure 11: énergie géothermique ... Error! Bookmark not defined. Figure 12: réseau de CDER ... Error! Bookmark not defined. Figure 13: éolienne de type HAWTs ... Error! Bookmark not defined. Figure 14: éolienne de type VAWTs ... Error! Bookmark not defined. Figure 15: Le Bahrain World Trade Center (BWTC) ... 31 Figure 16: situation de Bahreïn ... Error! Bookmark not defined. Figure 17: situation de BWTC ... Error! Bookmark not defined. Figure 18: coupe de BWTC ... 32 Figure 19 : la forme du BWTC ... Error! Bookmark not defined. Figure 20: intégration des éoliennes ... 34 Figure 21: positionnement des éoliennes ... Error! Bookmark not defined. Figure 22: les éoliennes de BWTC ... Error! Bookmark not defined. Figure 23: façade de BWTC ... 35 Figure 24: : énergie solaire ... Error! Bookmark not defined. Figure 25: xeliox energy lab ... Error! Bookmark not defined. Figure 26: carte de situation de bergame... Error! Bookmark not defined. Figure 27: plan de masse du bâtiment ... 40 Figure 28: coupe du bâtiment ... Error! Bookmark not defined. Figure 29: plan de rez de chaussé ... Error! Bookmark not defined. Figure 30:la voile de bâtiment ... Error! Bookmark not defined.
XII Figure 31: les Panneaux solaire ... Error! Bookmark not defined. Figure 32: la voile de la façade ... Error! Bookmark not defined. Figure 33: paraboles thermodynamiques ... Error! Bookmark not defined.
Figure 34 : schéma de l`exploitation de l`énergie solaire ... 43
Figure 35 : la combustion de la biomasse ... 47
Figure 36: l`unité UVETD ... Error! Bookmark not defined. Figure 37: situation de L`UVETD... Error! Bookmark not defined. Figure 38 : les étapes de traitement et valorisation des déchets ... Error! Bookmark not defined. Figure 39: incinération des déchets ... 49
Figure 40 : processus de la récupération d`énergie ... 50
Figure 41 : processus de traitement des fumées ... 51
Figure 42: le traitement des Mâchefers ... 51
Figure 43: installation de surveillance de l`impact sur l`environnement ... 53
Figure 44: Première façade productrice d’algues prévues dans le quartier rive gauche de Paris ... 54
Figure 45:Modèle actuel de la bio-façade de X-Tu ... 55
Figure 46: façade de CSTB ... 56
Figure 47: Principe Biofaçade PBR ... 57
Figure 48: - Principe bioclimatique de la Biofaçade PBR ... 58
Figure 49 : Panneaux de façade... 58
Figure 50: Situation géographique de la ville de Guelma Figure 51: Situation géographique de la ville de Guelma ... 64
Figure 52: Graph des variations des températures mensuelles en 2018 Error! Bookmark not defined. Figure 53: graph des variations de la vitesse de vent mensuelle ... 65
Figure 54 : graph de variation des précipitation mensuelle ... 65
Figure 55: situation du centre de recherché ... Error! Bookmark not defined. Figure 56:Plan de masse du centre ... Error! Bookmark not defined. Figure 57: plan sous-sol du centre ... Error! Bookmark not defined. Figure 58: Plan du 2eme Etage du centre ... Error! Bookmark not defined. Figure 59: Situation de la zone a étudiée ... 75
Figure 60: Interface du logiciel de simulation ... 76 Figure 61: Importation des données climatologique de Guelma ''Weather Data File'' Error! Bookmark not defined.
Figure 62: Interface de TRNBUILD ... Error! Bookmark not defined. Figure 63: Interface de TRNBUILD ... Error! Bookmark not defined. Figure 64: Interface de TRNBUILD ... Error! Bookmark not defined.
XIII Figure 65: situation de l`usine Amor ben Amor ... Error! Bookmark not defined. Figure 66: panneau sandwich ... 82 Figure 67: sol en résine alimentaire... 83 Figure 68 : type des énergies renouvelable ... Error! Bookmark not defined. Figure 69: la Centrale Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 70: carte de situation de la centrale Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 71: L`environnement immédiat de la centrale Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 72: plan de masse ... Error! Bookmark not defined. Figure 73: la Centrale Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 74: coupe architecturale de la Centrale Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 75: la forme du toit de la centrale Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 76: le mur d`escalade ... Error! Bookmark not defined. Figure 77: la piste de ski ... Error! Bookmark not defined. Figure 78 : fonctionnement de l`usine ... Error! Bookmark not defined. Figure 79 : le centre de formation dans l`usine Copenhill ... 93 Figure 80 : la façade de Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 81 : la façade de Copenhill ... Error! Bookmark not defined. Figure 82: CIRS ... Error! Bookmark not defined. Figure 83: carte de situation du projet CIRS ... Error! Bookmark not defined. Figure 84: carte de situation de canada ... Error! Bookmark not defined. Figure 85 : plan de masse ... 96 Figure 86 : le volume de bâtiment CIRS ... 97 Figure 87: plan 1er étage de CIRS ... Error! Bookmark not defined. Figure 88: plan de RDC de CIRS ... Error! Bookmark not defined. Figure 89: plan 3éme étage de CIRS ... 99 Figure 90: plan 4éme étage de CIRS ... Error! Bookmark not defined. Figure 91: façade principal de CIRS ... Error! Bookmark not defined. Figure 92 : façade de CIRS ... Error! Bookmark not defined. Figure 93: : façade de CIRS ... 101 Figure 94: le système d`éclairage au CIRS ... 102 Figure 95 : le système d`énergie solaire ... 102 Figure 96: le système de ventilation ... Error! Bookmark not defined. Figure 97: le système de recyclage d`eau de pluie ... 103 Figure 98 : la structure de CIRS ... 104
XIV
Figure 99: Aménagement paysagère ... 104
Figure 100: CENER ... Error! Bookmark not defined. Figure 101: situation de CENER ... 106
Figure 102: coupe schématique de la conception climatique ... 109
Figure 103: le volume de CENER ... 110
Figure 104: le toit en pente... 110
Figure 105 : la technique de l`effet de serre ... 111
Figure 106: situation de terrain d`étude par rapport à la Ville de Guelma ... 117
Figure 107: situation de terrain d`étude par rapport au centre-ville de Guelma .. Error! Bookmark not defined. Figure 108: les axes majeurs de terrain d`étude ... 118
Figure 109: la morphologie de terrain d`étude ... Error! Bookmark not defined. Figure 110: la circulation dans le terrain d`étude ... 120
Figure 111: l`environnement immédiat de terrain d`étude ... Error! Bookmark not defined. Figure 112: climatologie de terrain d`étude ... 121
Liste de schémas :
schéma 1: historique de la recherche scientifique... 19schéma 2 : la politique de la recherche scientifique en Algérie ... 20
schéma 4: historique de CDER ... 22
Schéma 5 : Processus de conversion énergétique de la biomasse : matières premières utilisées et applications ... 46
schéma 6: programme de la centrale COPENHIL ... 94
schéma 7: les principaux pilier de recherche ... 108
Liste des tableaux :
tableau 1: principe d’utilisation de l’énergie solaire passive... 38tableau 2: Situation de la zone a étudiée ... 74
tableau 3: Zones et dimensions du cas de base ... 75
1
Introduction générale :
L`énergie est la composante indispensable de notre monde qui est en développement permanent. Elle est tellement naturelle que nous n`avions plus conscience de son importance. La consommation énergétique mondiale augmente encore d`environ 2% par an, alors que l`on assiste à une réduction des ressources énergétiques fossile et qu`apparait un risque majeur concernant l`avenir de notre planète du fait du changement climatique. L`énergie va donc devenir un bien plus rare et plus cher. C`est pourquoi la maitrise des consommations énergétiques ainsi que le recours aux énergies renouvelable prennent tend d`importance. En Algérie il est assez connu que les énergies fossiles sont épuisables et qu`on n`aura plus de pétrole après vingt ans et plus de gaz après quarante ans1. Par ailleurs, nous savons de manière quasi certaine que nous allons vers un réchauffement climatique mondiale de l`ordre de 4 à 5`C en moyenne pour la fin de ce siècle, Les anciens et les plus clairvoyants réalisent soudain que la terre, l`eau et le soleil resteront bien les seules assurances de vie de notre planète dont la population sera multipliée par deux d`ici 2050 et la consommation par 2
Nous devons réfléchir à la transition qu`il faudra opérer vers des nouvelles sources d`énergie. Cette transition énergétique vise à préparer l`après pétrole et à instaurer un nouveau modèle énergétique plus robuste et plus durable face aux enjeux d`approvisionnement en énergie, à l`épuisement des ressources, et aux impératifs de la protection de l`environnement, en prenant en considération que les énergies renouvelables sont présentées comme le deuxième pilier de cette transition énergétique, Leur potentiel est immense (le premier étant les économies d`énergie).
L’architecture écologique cherche fondamentalement la prise en compte de ses différentes énergies et leurs intégrations, ainsi que la mise en œuvre de matériaux respectueux de l’environnement et de l’habitant, ce qui peut nous permettre de réduire la demande énergétique et par conséquent les émissions de gaz à effet de serre. Dans cette optique, la lutte contre ces émissions des GES et aussi contre la pollution est une préoccupation assez importante dans le secteur du bâtiment, un secteur censé grand consommateur d’énergie fossile.
La « transition énergétique » ne pourra être réalisée sans un effort de recherche, de développement et d’innovation soutenu.
1AMARDJIA ADNANI Hania, Algérie énergie solaire et hydrogène, Edition:
OPU
2 La résolution des problèmes énergétiques nécessite une alliance entre recherche fondamentale, recherche technologique et recherche industrielle. Tout doit être entrepris pour promouvoir cette coopération capitale, entre les laboratoires de recherche publique et l’industrie.
Conscients du rôle que peuvent jouer les énergies renouvelables, de faire recours aux alternatives développées et adoptées est devenu nécessaire pour réduire l’impact énergétique sur l’environnement. C’est pourquoi qu’il est nécessaire de promouvoir les énergies renouvelables sous toutes leurs formes : solaire, éolienne, géothermique, biomasse, hydraulique, etc.
Problématique :
L`état de l'environnement enregistré ces dernières décennies révèle une situation inquiétante de dégradation : pollution et effet de serre en montée sans cesse, provoquant le phénomène du réchauffement climatique ainsi que l`épuisement des ressources naturelles, cette grave situation est due à la consommation excessive des énergies fossiles et les autres ressources naturelles non renouvelables.
Le secteur de construction est jugée l`un des principaux consommateur d`énergies fossiles, il est donc générateur de pollution et autres naissances environnementales. En Algérie cette situation est confirmé par les différents constats qui montrent que le domaine du bâtiment absorbe 41% de la consommation totale d'énergie finale.3
Dans ce contexte, de nouvelles alternatives apportées par le développement durable se présentent pour réduire l`impact des projets d`architecture sur l`environnement. Ces solutions favorisent le recours aux énergies renouvelables qui sont assez accessibles en Algérie et se généralisent comme sources écologique à vulgariser. A ce propos, la ville de Guelma présente de par situation un ensemble de potentiel naturel et environnemental lui permettant la promotion des énergies renouvelables comme solution écologique.
Ce constat nous amène à s’interroger sur la valorisation des énergies renouvelables entant que source durable dans la production du cadre bâti, notamment les équipements de recherche Notre questionnement porte sur l`utilisation de ces énergies renouvelables en précisent la question suivante :
Comment traduire la promotion des énergies renouvelables dans le processus de conception architecturale des équipements de recherche, particulièrement Guelma ?
3
Hypothèse :
Les énergies renouvelables peuvent constituent un élément architectural faisant parties dans le processus de conception des équipements de recherche.
Objectifs :
La mise en évidence de l’importance de l’énergie renouvelable entant que source durable dans tous les projets du développement humain particulièrement la construction.
Concrétisation et généralisation de l’énergie renouvelable en architecture pour réduire l’impact sur l’environnement.
Structure de mémoire :
Pour aboutir à des réponses tenables et objectives aux questions posées au préalable, notre travail soit effectué selon la structure suivante :
On a divisé ce manuscrit en deux partie et chaque partie apporte 2 chapitres
La première partie : c`est une partie théorique qui traite les différents aspects théoriques du sujet. Elle représente une source de compréhension de l’évolution et de développement du thème, elle consiste à définir le thème pour mieux le cerner.
Chapitre I : architecture écologique et les enjeux environnementaux et énergétique
Définit les différents concepts ayant un rapport avec l`architecture écologique et l`environnement et le rôle la construction écologique dans la réduction des différents impacts pour préserver l’environnement.
Chapitre II : l`état de l`art
L’état de l’art sur l’approche de recherche d`intégration des énergies renouvelables au bâtiment et les différentes expériences internationales.
La deuxième partie : concerne l’approche analytique du sujet. Dans cette partie on essaye de faire une recherche analytique qui sera utilisée comme support de travail à la phase conceptuelle.
Chapitre III : analyse de cas d`études et simulation
Est consacré pour la partie pratique dont on a effectué étude de cas d`un centre de recherche et une unité de production industrielle
Chapitre IV : analyse et processus de conception
Est dédié à une analyse des exemples liées au projet qui se termine par l`élaboration du programme ainsi qu`une analyse de site.
4
CHAPITRE
I.Architecture écologique, les enjeux
environnementaux et énergétiques
5
Introduction :
Le secteur du bâtiment est une activité ou le potentiel d`économie d`énergie est important. Le recours aux énergies renouvelables est parmi les solution á prendre en compte pour réaliser des économies d`énergie et par la même occasion minimiser l`impact sur l`environnement d`un projet. La construction écologique est une nouvelle vision de construction axée sur trois idées principales : l`environnement, l`énergie et la santé.
Nous identifions dans ce chapitre les concepts retirés de notre sujet de mémoire tel que : l`architecture écologique, les enjeux environnementaux, les énergies renouvelables, et le rôle de la construction écologique et le domaine de recherche dans la réduction des différents impacts pour préserver l’environnement en mettant l’accent sur la relation entre ces derniers.
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I.1. Ecologie
I.1.1. Définition:
Ce terme est composé à partir des deux termes : oikos (science) et logos (habitat) et se traduit littéralement par « science de l’habitat ». 4
Ce néologisme inventé en 1866 par Ernst Haeckel-zoologiste et embryologiste dérivé du grec Il définit l’écologie comme « la totalité de la science des relations de l’organisme avec l’environnement, comprenant au sens large toutes les conditions d’existence. » depuis la fin des années 1960 L'écologisme étant défini plus loin comme un courant de pensée, mouvement tendant au respect des équilibres naturels, à la protection de l'environnement contre les nuisances de la société industrielle
En 1983 le scientifique Dajos a été un peu plus précis en reprenant la définition en ces termes, l’écologie est la science qui étudie « les conditions d’existence des êtres vivants, les interactions existant entre les êtres vivants et les interactions entre les êtres vivants et leur milieu = les écosystèmes. » L'édition 2002 du Petit Larousse compact définit l`écologie comme la science qui étudie les relations des êtres vivants avec leur environnement5
I.1.1.1.
Ecosystème:
Un écosystème est un système au sein duquel il existe des échanges cycliques de matières et d'énergie, dus aux interactions entre les différents organismes présents (biocénose) et leur environnement (biotope). Un écosystème est une unité écologique fonctionnelle formée par le biotope et la biocénose, en constante interaction6
I.1.1.2.
Biotope:
Un biotope désigne une aire géographique caractérisée par des conditions climatiques et physicochimiques homogènes permettant l'existence d'une faune et d'une flore spécifiques. Un biotope désigne une aire géographique de dimensions variables, souvent très petites, offrant des conditions constantes ou cycliques aux espèces constituant la biocénose. L’ensemble des facteurs physiques et chimiques de l’environnement reste sensiblement constant7
4 https://www.dictionnaire-environnement.com/Ecologie_ID972.html
5 Matagne Patrick, Aux origines de l’Etapos ; écologie, Innovations2003/2, n 18, p31-32 6 https://www.dictionnaire-environnement.com/Ecologie_ID972.html
7
I.1.1.3.
Biocénose:
La biocénose désigne l'ensemble des organismes vivants qui vivent et se reproduisent dans un écosystème donné. La biocénose désigne donc l’ensemble des êtres qui vivent dans les mêmes conditions de milieu, dans un espace donné.
La biocénose se compose de trois groupes écologiques fondamentaux d'organismes : les producteurs (végétaux), les consommateurs (animaux), et les décomposeurs (bactéries, champignons, ...)8
I.1.1.4.
Biosphère :
Est la partie de l`écorce terrestre ou la vie est possible. La biosphère comprend une partie de la lithosphère (partie solide de l`écorce terrestre), une partie de l`atmosphère (la couche gazeuse entourant la terre) et une partie de l`hydrosphère (partie du système terrestre constituée d`eau). La biosphère désigne l`ensemble de ces milieux et tous les êtres vivants qui y vivent 9
I.1.2. Empreinte écologique :
L’empreinte écologique est un indicateur synthétique destiné à évaluer la pression qu’exerce l’homme sur son environnement. Elle permet de comparer la consommation des ressources naturelles renouvelables et la capacité biologiquement productive de la nature.
L’économiste Williams E. Rees, l’un des deux concepteurs de l’empreinte écologique, propose la définition suivante : « L’empreinte écologique est la surface correspondante de terre productive de l’écosystème aquatique nécessaires à produire les ressources utilisées et à assimiler les déchets produits par une population définie, à un niveau de vie de matériel spécifié. » 10
I.1.3. Histoire de l`écologie :
« Un siècle de réflexions autour de l’écologie Depuis un siècle, des voix de plus en plus nombreuses s’élèvent aux quatre coins du monde pour prévenir du danger que représentent l’épuisement des ressources naturelles, la pollution de l’air et de l’eau, la déforestation, la perte de la biodiversité, etc. Responsables politiques, scientifiques, économistes, sociologues, philosophes ou artistes, tous en appellent au respect de l’environnement et à un développement plus « durable » de la planète. Les architectes ont toujours été au cœur de ces débats de société.
8 https://www.dictionnaire-environnement.com/Ecologie_ID972.html 9 OP
8 Les réflexions des théoriciens (ouvrages, citations) et leur concrétisation dans l’architecture et l’urbanisme.
L'écologie fait irruption dans les années 1960-1970. Depuis lors, une nouvelle forme de demande sociale se manifeste, notamment dans les domaines politique, associatif, éducatif. La prise de conscience planétaire des conséquences désastreuses de certaines activités humaines sur l'environnement est symptomatique de l'entrée de l'humanité dans ce que l'historien nord-américain Donald Worster nomme "l'âge écologique"1. L'ouverture de ce nouvel âge se serait opérée le 16 juillet 1945. 11
I.2. Environnement
I.2.1. Définition :
Le mot environnement est polysémique, c’est-à-dire qu’il a différents sens :
- D’après le dictionnaire, l’environnement est défini comme : « Ensemble, à un moment donné, des agents physiques, chimiques et biologiques et des facteurs sociaux susceptibles d’avoir un effet direct ou indirect, immédiat ou à terme, sur les organismes vivants et les activités humaines » 12
D’une façon plus générale, l’environnement est constitué de “l’ensemble des éléments qui, dans la complexité de leurs relations, constitue le cadre, le milieu, les conditions de vie pour l’homme” (Pierre George, géographe).
- L'environnement désigne l'ensemble des conditions naturelles ou artificielles (physiques, chimiques et biologiques) et culturelles (sociologiques) dans lesquelles les organismes vivants se développent (dont l'homme, les espèces animales et végétales). Le mot anglais environnement signifie milieu.13
I.2.2. Les inquiétudes de l’environnement :
Les inévitables déséquilibres entre l'humain et la nature, auparavant locaux et bénins, se produisent maintenant à un rythme si élevé, avec une telle intensité et une telle amplitude, qu'ils deviennent de plus en plus destructeurs et menaçants. Le monde assiste alors à l'apparition de nouveaux phénomènes écologiques qui représentent un danger très sérieux pour l'équilibre naturel.14
Parmi les aspects les plus dangereux de la crise environnementale, on cite :
11 AUX ORIGINES DE L'ÉCOLOGIE PDF
12 Vocabulaire de l’environnement Hachette, 1972, paris, p48
13 Dictionnaire environnement et développement durable ‘https://www.dictionnaire-environnement.com/Ecologie_ID972.html’ 14 Mémoire online : Essai d’élaboration d’un rapport de développement durable ‘’https://www.memoireonline.com/‘
9
I.2.2.1.
La pollution :
La pollution désigne l'introduction directe ou indirecte, par suite de l'activité humaine, de substances ou de chaleur dans l'air, l'eau ou le sol, susceptibles de porter atteinte à la santé humaine ou à la qualité des écosystèmes aquatiques ou des écosystèmes terrestres, qui entraînent des détériorations aux biens matériels.15
La pollution de l'air en milieu urbain est générée par les transports, les industries et la production énergétique. Elle se manifeste par la présence de particules fines (les aérosols, et notamment de carbone) et de smog urbain (dont l'ozone troposphérique) bien visible.
La pollution atmosphérique s'aggrave presque partout dans le monde : les habitants de plus de 90 % des villes respirant un air pollué, toxique pour leur santé cardiovasculaire et respiratoire. En effet, entre 2010 et 2016, les concentrations des polluants de l’air se sont aggravées dans presque 70% des villes du monde entier, notamment dans les pays à revenu faible et intermédiaire. 16
Figure 1: La pollution atmosphérique
Source : notre-planete.fr
I.2.2.2.
Effet de serre :
L’effet de serre est à l’origine un phénomène naturel. L’atmosphère, l’enveloppe gazeuse qui entoure notre planète, est un véritable filtre par rapport aux rayons du soleil : il ne parvient à la surface de la Terre que le rayonnement solaire nécessaire à la vie. Approximativement 30 % de ce rayonnement est réfléchi vers l’espace par les nuages, la poussière et les surfaces réfléchissantes. Quant aux 70 % restants, ils sont absorbés par la surface de la Terre et réémis sous la forme de rayonnement infrarouge. Une partie de ce rayonnement est alors absorbée par
15 dictionnaire environnement et développement durable ( https://www.dictionnaire-environnement.com/pollution_ID722.html ) 16 https://www.notre-planete.info/environnement/pollution_air/
10 l’atmosphère, qui se réchauffe. C’est sur ce principe qu’est basée l’utilisation de serres pour la production maraîchère, à l’origine du nom donné au phénomène.
Certains gaz, comme la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone (CO2) ou le méthane (CH4), sont naturellement présents dans l’atmosphère et retiennent une large part du rayonnement infrarouge renvoyée vers l’espace par la Terre. Ces gaz, dits « Gaz à effet de serre (GES) »,
Maintiennent l’atmosphère à une température moyenne d’environ 15 ℃. Sans eux, le thermomètre descendrait à — 18 ℃, interdisant de facto le développement de la vie.17
L’effet de serre est donc un phénomène naturel et nécessaire, participant de l’équilibre bioclimatique de la planète. Or, les activités humaines sont à l’origine d’émissions de GES dites « anthropiques ». Ces émissions supplémentaires modifient peu à peu la composition de l’atmosphère, plus concentrée en GES, et accentuent l’effet de serre. C’est cette augmentation de l’effet de serre qui est à l’origine du réchauffement climatique. Si la part des émissions anthropiques dans le total des émissions de GES est relativement faible, l’impact de ces émissions additionnelles sur le climat via l’accroissement de l’effet de serre est lui important.18
I.2.2.3.
Le réchauffement climatique :
Le réchauffement climatique – également nommé “dérèglement climatique” est un phénomène global. Il s’agit d’une transformation du climat issue d’une augmentation de la température globale de la surface de la terre qui pourrait atteindre, selon les prévisions des scientifiques du GIEC (le Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Évolution du Climat) 1 à 5°C supplémentaires à la fin du XXIe siècle. Alors qu’il s’agit d’un phénomène causé en grande
17 Guide en ligne ‘’ Changement climatique et énergie ‘’ de quoi parle-t-on ? www.ademe.fr
18 http://planete-en-danger29.e-monsite.com/pages/1-effet-de-serre-un-phenomene-essentiel-a-la-vie/a-phenomene-effet-de-serre.html
Figure 3: Le phénomène de l'effet de serre
Source :
http://effetdeserre.canalblog.com/archives/2006/02/08/1 341270.html
Figure 2: Les gaz à effet de serre dans le monde
Source :
https://www.futura- sciences.com/planete/actualites/climatologie-taux-gaz-effet-serre-atmosphere-battent-tous-records-60411/
11 partie par les activités humaines, le réchauffement climatique modifie notamment les écosystèmes et les équilibres à l’œuvre en termes de météorologie19.
Le réchauffement climatique apparaît comme une menace majeure pour le monde. Les activités humaines dans les villes se traduisent également par des émissions importantes de gaz à effet de serre. D’après le 4ème rapport du GIEC (Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat), ces émissions seraient pour la plupart responsables de l’augmentation de la température de la planète
La hausse des températures moyennes à la surface du globe est la première conséquence attendue et constatée des émissions massives de gaz à effet de serre. Or, les relevés météo enregistrent des anomalies positives de températures qui se confirment d'années en années par rapport aux températures enregistrées depuis le milieu du XIXe siècle. Les climatologues soulignent que les 30 dernières années ont connu les températures les plus élevées de l'hémisphère Nord depuis plus de 1 400 ans20.
« Ce réchauffement est provoqué par l’accroissement progressif des concentrations des gaz à effet de serre présente dans l’atmosphère tel que le CO2 qui provient principalement de la combustion d’énergie fossile, associée au transport, à la production d’électricité et se chaleur, le Méthane CH4 qui provient des activités gazières et pétrolières, ainsi que d’autre gaz qui contribuent à ce réchauffement climatique ».21
19 https://sciencepost.fr ; consulter le 12/12/2019
20 https://www.notre-planete.info/terre/climatologie_meteo/changement-climatique-donnees.php
21 Mohamed Tayeb AOUDIA, Gaz à effet de serre et réchauffement climatique, Equilibre : La lettre de la commission de régulation de
l’électricité et de gaz, numéro spécial, environnement et développement durable, N°5 ; Mai 2009, P4
Figure 4: température moyenne de la surface de la terre
12
I.3. Émergence de l’architecture écologique :
Dans des livres axés sur la théorie de l’architecture, nous constatons l’intérêt autour de l’environnement et de l’écologie : à partir de là, des approches écologiques sont appliquées non seulement à la planification et au contrôle de la pollution mais aussi à la bonification des terres. Au début des années 1990, des publications centrées sur des principes comme la qualité de l’air, la conservation de l’énergie et la préservation des écosystèmes qui doivent s’intégrer dans le processus du projet architectural font leur apparition (Crowther, 1992). L’accent est particulièrement mis sur la conception des bâtiments qui fonctionnent avec la nature : la conception bioclimatique et à basse consommation, le recyclage, la planification écologique, le management des ressources naturelles et le choix des matériaux sont des méthodes permettant la construction de bâtiments de « bas impact environnemental » (Yeang, 1995)22
I.3.1. Les pionniers de l’architecture écologique :
Frank lloyd Wright, l’américain : « Force pionnière qui a ouvert la voie à l’architecture organique » le maitre à penser de la plupart de ces pionniers, militait en faveur d’une architecture « organique » Signifiant « au sens philosophique du terme, une entité là où le tout est à la partie comme la partie est au tout… » En effet fortement opposé au modernisme, à ses yeux ». Ses maisons étaient conçues en parfait accord avec Les principes écologiques. Elles constituent un tout organique et vivant pour lui ‘the Natural house’
doivent être une parfaite harmonie avec le site, l’environnement et la vie de leurs habitants.
Hassan Fathi : l’africain
Hassan Fathi mis en pratique toutes ses idées en s’inspirant fortement de l’architecture vernaculaire nubienne. « Contre la bureaucratie cairote convaincue de la suprématie du béton, Hassan Fathi va engager un combat de titan pour promouvoir un matériau local, la brique de terre ».
22 https://journals.openedition.org/crau/544
Figure 5: La maison de la cascade
Source : https://enkidoublog.com/2013/02/01/home-
13 Hassan Fathi a renouvelé la pratique de l’auto construction, prôné le retour aux tardions vernaculaires et encouragé la participation des pauvres à l’édification de leurs maisons.
Alvar Aalto : l’européen
Qui n’est pas à proprement parlé un théoricien de l’architecture, de son propre avenu, « sa pensée, c’est dans ses édifices qu’il faut la chercher » Le rapport qu’il entretienne avec la nature l’auteur nous le résume en ceci « la nature intervient dans ses choix comme un fait normal, et elle conditionne si bien le résultat architectonique que les réalisations de maitre finlandais suggèrent un véritable culte de la nature » pour lui, la relation problématique entre l’homme et la nature gouverne tout ce qui se passe dans la vie. Une bonne partie de ses projets font référence à la tradition et histoire finlandaise. De produire un message universel, style architectural « vert qui se donne comme un véritable déconographe communicatif.
I.3.2. Qu’est qu’une architecture écologique ?
L’architecture écologique se reflète dans les matériaux, les méthodes de construction. Notamment elle se reflète dans l’utilisation des ressources et la conception d’un bâtiment en général. La conception doit également faciliter un fonctionnement durable pendant le cycle de vie du bâtiment, y compris son élimination finale. En plus le bâtiment doit être fonctionnel et esthétiquement supérieur. Aussi, l’espace doit être construit avec l’esprit de parvenir à une efficacité énergétique à long terme.
L’architecture écologique oblige les architectes à utiliser les technologies disponibles pour garantir que les structures génèrent un minimum d’effets néfastes sur l’écosystème et les communautés23.
23 https://architectureecologique.fr/concept-de-larchitecture-ecologique-definition-et-importance/
Figure 6: Gourna el Jadida
14
I.3.3. La construction écologique :
Laconstruction écologique, appelée aussi construction durable ou construction verte, propose différentes possibilités dans le but de réduire l`impact écologique des bâtiments. La construction verte n`est pas une méthode de construction spécifique, mais elle réunit un ensemble de techniques, de matériaux et de technologie qui intégré adéquatement dans une construction, contribue á en rehausser la performance environnementale. Dans son incarnation idéale, la construction écologique optimise l`efficacité énergétique, limite la consommation d`eau, fait un usage maximal de matériaux recyclés, recyclables et non toxique et permet de générer le moins de déchets possible au cours de la construction comme l`occupation 24
I.3.3.1.
La construction écologique et l`environnement
Dans un bâtiment écologique, les procédés de création des structures sont respectueux de l’environnement et utilisent les ressources de manière efficace. Cette pratique écologique se développe et complète les préoccupations classiques de conception de bâtiments plus économes en énergie, durables et confortables. Il implique tout à la fois un bâtiment sain, durable, conçu en matériaux naturels, consommant peu d’énergie, exploitant celle de nature renouvelable, facile à entretenir et d’un coût raisonnable.
Le bâtiment écologique est conçu pour réduire l'impact global de l'environnement bâti, sur la santé humaine et l'environnement naturel par :
• L’utilisation efficace de l'énergie, l'eau et d'autres ressources
• Protéger la santé des occupants et l'amélioration de la productivité des employés • Réduire les déchets, la pollution et dégradation de l'environnement.
En effet, le bâtiment écologique peut incorporer des matériaux durables dans sa construction (réutilisés, recyclés, recyclables, ou à partir de ressources renouvelables), de créer un environnement intérieur sain avec un minimum de polluants et l'aménagement paysager fonctionnel qui nécessite moins d’eau (en utilisant des plantes indigènes qui survivent, sans arrosage supplémentaire).25
I.3.4. Principe de l’architecture écologique :
L’éco construction peut se résumer en 4 grandes thématiques :
Le choix des matériaux dans la construction du bâtiment
L’orientation et les ouvertures
La répartition des pièces et la compacité
24 https://www.legrandgroup.com/fr/nos-solutions/green-building/green-building-description 25 https://www.legrandgroup.com/fr/nos-solutions/green-building/green-building-description
15
La production d'énergie et les énergies renouvelables.
I.3.5. Modes de construction écologique
En architecture écologique, il existe deux modes de construction : passifs et actifs.
Construction écologique passif : englobe les méthodes visant à améliorer l'efficacité énergétique des habitations, sans pour autant produire d'énergie de manière artificielle. Construction écologique active : comprenne tous les systèmes utilisant les énergies
renouvelables
I.4. L’énergie :
I.4.1. Définition
Le mot énergie est d’origine latine, « energia » qui veut dire « puissance physique qui permet d’agir et de réagir »26
La définition de l’énergie est vague, a une acceptation large suivant les différents domaines ou on se trouve :
Par rapports aux physiciens et naturalistes ; l’énergie est la puissance matérielle du travail.27
Par rapports aux économistes ; C’est la quantité de l’énergie mécanique commercialisée, c'est-à-dire l’ensemble des sources et des formes d’énergie susceptibles d’utilisation massive, aussi bien pour produire de la chaleur que pour actionner des machines.28
Dans tous les cas elle contribue au bien-être de l’individu c’est pourquoi elle est considérée comme un bien social elle est :
Limitée : au sens où il ne s’agit que d’un bien de consommation pour les ménages,
Considérable : Car sans énergie tout s’arrête. Ce qui explique l’importance qu’on y attache.29
Vu qu’elle est indispensable au confort, L’énergie peut s’introduire dans l’architecture à travers deux axes principaux :
Le coût énergétique « initial » de la construction à partir du coût énergétique des matériaux et de la construction.
26 Grand Larousse De La Langue française, librairie Larousse, tome2 paris, 1972, p.1613 27 Donald.W. Curran, la nouvelle donnée énergétique, Masson, collection géographie 1981, p.17 28 DONALD. W. CURRAN, La Nouvelle Donnée Energétique, Masson, collection géographie 1981.p.17 29 LOUAFI CHAHRAZED –L’énergie Electrique En Algérie – Université de Constantine 1998. p.191
16
Le coût énergétique « vécu » de la consommation du au chauffage, climatisation, éclairage et alimentation.
I.4.2.
De l’énergie fossile aux énergies renouvelables :
Le réchauffement planétaire, l’augmentation des gaz à effet de serre et l’épuisement des ressources naturelles sont autant d’enjeux actuels qui engagent l’humanité à se sensibiliser, à se mobiliser et à se responsabiliser. Un tel engagement consiste inévitablement à réduire, d’une part, la consommation énergétique mondiale et à profiter, d’autre part, des énergies primaires renouvelables, avec pour conséquence une réduction de l’exploitation des énergies fossiles telles le pétrole, le charbon et le gaz naturel. La consommation des énergies primaires fossiles est aujourd’hui beaucoup plus importante que celle des énergies renouvelables, même si la disponibilité prévisible de ces énergies tend à diminuer.
I.4.3. Les énergies renouvelables :
Les énergies renouvelables (ou EnR) désignent un ensemble de moyens de produire de l’énergie à partir de sources ou de ressources théoriquement illimitées, disponibles sans limite de temps ou reconstituables plus rapidement qu’elles ne sont consommées.30
Le secteur des énergies renouvelables est le seul qui se distingue par sa capacité à réduire les émissions de gaz à effet de serre et la pollution et à exploiter des sources d`énergie locales et décentralisées [……] ceci explique que les énergies renouvelables constituant un axe d`intervention majeurs pour le fonds pour l`environnement mondial (FEM)31
I.4.4. Les différents types d’énergies renouvelables :
« L’énergie renouvelable est une technique de production d’énergie dont la mise en œuvre n’entraine pas l’équipement de la ressource initiale. La source d’énergie est renouvelable en permanence à l’échelle humaine (vent, soleil, sol, biomasse, hydraulique). À noter que l’énergie contenue dans le sol superficiel est une
forme de stockage de l’énergie solaire ».
L’énergie solaire : peut être exploitée sous différentes formes :
Photovoltaïque : les photons sont convertis en courant électrique par un
semi-conducteur
30 https://youmatter.world/fr/definition/energies-renouvelables-definition/
31 books.google.dz. « Investir dans l`énergie renouvelable : l`expérience du FEM p 1»
Figure 7: énergie solaire
17 Thermique : la chaleur de la lumière est absorbée par un capteur, puis concentrée grâce
à une pompe à chaleur.
L’énergie éolienne : est produite par la force du vent qui fait tourner les pales d’une éolienne. L’énergie dite mécanique est
convertie en énergie électrique par une génératrice. La quantité de vent détermine donc la quantité d’électricité produite.
Le rendement de l’éolienne dépend de sa taille.
La biomasse-énergie : fait référence à l’ensemble de la matière végétale ou de déchets d’origine animale (bois, plantes, céréales,
déchets agricoles,) susceptible d’être collectée à des fins de valorisation énergétique.
Le terme bioénergie désigne l’énergie issue de toute matière organique renouvelable. Des produits très divers peuvent être utilisés, notamment les résidus de la foresterie, les copeaux, les cultures, les déjections animales et
autres sources de déchets organiques.32
L’énergie hydraulique : L'énergie hydraulique est l'énergie fournie par le mouvement de l'eau, sous toutes ses formes : chute, cours d'eau, courant marin, marée, vagues. Ce mouvement peut être utilisé directement, par exemple avec un moulin à eau, ou plus couramment être converti, par exemple en énergie électrique dans une centrale hydroélectrique.33
32 « L’investissement dans les énergies renouvelables crée des emplois ». Union européenne 2012 33 Les énergies renouvelables de la préhistoire à nos jours PDF
Figure 8: énergie éolienne
Source : lenergeek.com
Figure 10: énergie hydraulique
Source : planete-energies.com
Figure 9: énergie biomasse
18
L`énergie géothermique :
L`énergie géothermique a pour origines d`une part, la chaleur naturelle de l`intérieur de la terre et la friction provoquée par le glissement des plaques continentales les unes sur les autres et d`autre part la décomposition d`éléments radioactifs.34
I.5. Définition du centre de recherche
Définition du centre :
Un centre est un lieu privilégié de développement de la recherche jouissant d'une certaine stabilité. Son rôle consiste pour l'essentiel à consolider des ressources humaines autour d'une thématique bien définie, généralement multidisciplinaire, et à coordonner les activités de plusieurs chercheurs ou équipes de chercheurs.
Définition de la recherche scientifique
La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. « La recherche est un effort pour trouver quelque chose ou un effort de l'esprit vers la connaissance (Le grain, M., 1994, p. 945). la recherche scientifique est « un processus d’investigation systématique qui est destiné à récolter ,analyser, interpréter et utiliser les données pour comprendre ,décrire , prédire et contrôler les phénomènes naturels ou pour libérer les individus de certains contexte » 35
I.5.1. Typologie du domaine de la recherche :
Recherche fondamentale : Qui s’applique à tous les domaines des sciences exactes tels que : mathématique, physiques ; chimie, etc. Ainsi que les sciences sociales et humaines
Recherche appliquée : Qui s’applique à un domaine bien spécifique et qui est dirigée vers un but ou un objectif pratique tel que le centre national d’étude des télécommunications
Recherche de développement : qui consiste en l'application de ces connaissances pour la fabrication de nouveaux matériaux, produits ou dispositifs.
34 Livre : ENVIRONNEMNET, traduction de la 6e édition américaine par Marie-Pascale colace, Annr Hancock, Guy lameriere 35 D.M. Mertens Le grain, M., 1994, p. 945
Figure 11: énergie géothermique
Source : http://energiesrenouvelables3eme1.e-
19
I.5.2. Historique de la recherche scientifique :
schéma 1: historique de la recherche scientifique
Source : https://www.universalis.fr/encyclopedie/recherche-scientifique
I.5.3. La politique de la recherche scientifique en Algérie :
C'est à Paris les premières tentatives d'encouragement des sciences
Au XVIe siècle, les bases d'une recherche scientifique
institutionnalisée, encadrée par une politique scientifique participant à l’organisation des travaux des savants
C'est au cours du XVIIe siècle et du XVIIIe siècle que se développent les Académies, qui sont la première véritable manifestation de
l'institutionnalisation
La Seconde Guerre mondiale a été le déclencheur de la conception de nombre des systèmes d'intégration de la recherche dans la stratégie de développement économique et de défense des États modernes
les états moderne et la recherche l`ere des academies le programme baconien les prmieres formes d`organisation de la science
Dès la fin des années 1990, on voit apparaitre un arsenal de lois et de textes législatifs pour promouvoir l’importance de la recherche scientifique
Le système de recherche scientifique en Algérie, a permis, depuis 1999, la mise en place d’un vaste réseau national de laboratoires de recherche qui a mobilisé pas moins de 14.747 chercheurs. Un effort qui a permis la réalisation de 27 programmes nationaux de recherche comptant 7000 projets
20 schéma 2 : la politique de la recherche scientifique en Algérie
Source : https://www.mesrs.dz/
I.5.4. Classification des établissements de la recherche :
I.5.4.1.
Les types des laboratoires :
Laboratoire de recherche
• est la structure de base pour conduire et réaliser des activités de recherche scientifique et de développement technologique, dans le cadre des orientations générales définies par le conseil supérieur de la recherche scientifique
Unité de recherche
• est une structure constituée par un groupe de chercheurs collaborant à la
conduite de travaux de recherche sur une thématique particulière. une unité de recherche doit comprendre au minimum 6 personnes .Il contient plus de 3 laboratoire
Centre de recherche
• est un organisme public de recherche fondamentale (Etablissement public à caractère scientifique et technologique, placé sous la tutelle du Ministre chargé de la Recherche). Il englobe plusieurs unité de recherche
Le ministre de l’Enseignement supérieur et de la Recherche scientifique, a souligné l’intérêt accordé par l’Etat au secteur pour lequel va-t-il rappelé, 100 milliards de DA ont été dégagés par le gouvernement afin de financer et développer la recherche scientifique à travers le lancement de 34 programmes de recherche, la réalisation de 50 centres de recherches et 1000 laboratoires, elle veut atteindre 60.000 chercheurs d’ici 2020.
21
I.6. Centre de recherche et développement des énergies renouvelable :
C’est est un espace qui s’engage à la recherche, l’expérimentation sur les énergies renouvelables, Il s’intéresse également à l’amélioration du cadre réglementaire, il vise à développer les politiques favorables pour l’énergie renouvelable qui a leur tour soutiendra la croissance de l’industrie dans ce domaine.
I.6.1. Centre de recherche et développement des énergies renouvelable en
Algérie :
Le Centre de Développement des Énergies Renouvelables (CDER) est un Etablissement Public à caractère Scientifique et Technologique (EPST) placé sous la tutelle du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique. Le CDER a été créé suite à la restructuration du Haut-Commissariat à la Recherche par décret n°88-60 du 22 mars 1988, modifié et complété par le décret n°03-456 du 01 décembre 2003 et régi par le décret exécutif n°11-396 du 24 novembre 2011 fixant le statut-type de l’EPST. Le CDER est doté de la personnalité morale et de l’autonomie financière36.
I.6.1.1.
Historique :
Depuis le projet de construction de l’Héliodyne (four solaire géant) entre 1952 et 1954, une entité située à Bouzaréah sur les hauteurs d’Alger, actuellement le CDER, le centre de développement des énergies renouvelables en Algérie assure jusqu’à aujourd’hui la continuité des activités scientifiques dans le domaine des Energies Renouvelables. Néanmoins, cette entité a subi plusieurs changements de statuts et de tutelle. Sommairement, elle a suivi l’évolution ci-après37 :
36 Performance de la Recherche et de l’Innovation au CDER 2015 PDF 37 Performance de la Recherche et de l’Innovation au CDER 2015 PDF
22
I.6.1.2.
Les unités de CDER :
Le CDER s’étend sur 04 wilayas avec 03 unités de recherches localisées à Ghardaïa (Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables - URAER), à Adrar (Unité de Recherche en Energies Renouvelables en Milieu Saharien - URERMS) et à Tipaza (Unité de Développement des Equipements Solaires - UDES) et de 05 divisions de recherche localisées au sein du siège (Centre).
I.6.1.3.
Les missions de CDER :
Conformément à ses missions statuaires, le CDER s’attèle à développer des connaissances scientifiques et des outils d’aide à la décision permettant de promouvoir le développement des énergies renouvelables à même de préserver les ressources fossiles, de diversifier les sources d’énergies et de protéger l’environnement, et ce en adéquation avec la stratégie du développement durable adoptée dans notre pays. Il est chargé d’élaborer et de mettre en œuvre les programmes de recherche et de développement, scientifiques et technologiques, des
schéma 3: historique de CDER
23 systèmes énergétiques exploitant l’énergie solaire, éolienne, géothermique et l’énergie de la biomasse. 38
I.6.1.4.
Division de Recherche :
Division Energie Eolienne (EOL.CDER)
Division Solaire Thermique et Géothermie (TH. CDER)
Division Bioénergie et Environnement (BIO.CDER)
Division Hydrogène Energies Renouvelables (H2. CDER)
Division Energie Solaire Photovoltaïque (PV. CDER)
Division Equipements en Energies Renouvelable (EER.UDES. CDER)
Division Froid et Traitement des Eaux par EnR (FTEER.UDES. CDER)
Division Mini Centrales Solaires (MCS.URAER. CDER)
Division Application des Energies Renouvelables dans les Milieux Arides et Semi-arides (AERMASA.URAER. CDER)
Division Conversion Photovoltaïque (CPV.URERMS. CDER)
38 Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Direction Générale de la Recherche Scientifique PPT
Figure 12: réseau de CDER
