Les Retours d’Expérience (REX) au service de la transition énergétique

Identifier les mesures les plus efficaces pour assurer une transition vers des systèmes énergétiques peu ou non carbonés est une chose. Rendre ces mesures effectives, en est une autre. Pour y parvenir, les retours d’expérience (REX) sur le fonctionnement des systèmes réels sont d’une aide précieuse.

 

La consommation énergétique des bâtiments met en relief l’importance de bien distinguer le fonctionnement optimum d’un système énergétique au moment de sa conception et son fonctionnement en usage, tout au long de sa vie. Pour étudier ces aspects, les retours d’expériences sur des systèmes énergétiques réels sont un puissant outil non seulement d’évaluation mais aussi de compréhension, de formation et finalement d’évolution des pratiques[1].

 

1. Des objectifs à la réalité : l’exemple des bâtiments

Fig. 1. Rénovation thermique des bâtiments. [Source : Thieury - stockadobe.com]

Les usages thermiques des bâtiments représentent environ 40 % de la consommation énergétique en Europe et reposent essentiellement sur des énergies fossiles. L’importance de réduire la consommation thermique des bâtiments pour réussir la transition énergétique fait l’unanimité, mais c’est un processus long et complexe. Long parce qu’il s’agit dans une grande mesure de procéder à la rénovation thermique de constructions existantes, opération qui demande plusieurs années entre la prise de décision et la réalisation. Complexe car l’énergie n’est qu’un des aspects de ces opérations de rénovation ou de construction neuve. Les aspects financiers, d’aménagement du territoire, sociaux et architecturaux sont également très présents. De plus, les usagers ont une influence certaine sur la consommation de ces bâtiments, que ce soit leurs occupants ou leurs gestionnaires (Lire : Réhabilitation thermique de l’habitat en France).

S’il existe un catalogue très fourni de solutions pour réduire, voire supprimer le recours aux énergies fossiles pour le chauffage des bâtiments, le passage à une implémentation réussie de ces solutions dans la durée n’est pas chose aisée : il est nécessaire de réaliser simultanément un fonctionnement correct, une bonne efficacité, la satisfaction des usagers et des coûts économiques admissibles. Il faut donc traiter l’implémentation de la transition énergétique dans le domaine bâti comme une innovation technique et sociale importante (figure 1).

Quand on se penche de plus près sur les réalisations, on constate que les consommations réelles des bâtiments sont systématiquement plus élevées que prévu, ce que révèlent la rénovation thermique des bâtiments en Suisse[2] ou les bâtiments basse consommation (BBC) en France[3]. Ainsi, la conclusion de l’analyse énergétique détaillée du premier immeuble Minergie genevois est la suivante[4] :

1.1. « Des leçons à tirer »

La qualité de l’enveloppe thermique est la clef de voûte d’un bâtiment énergétiquement performant. Elle nécessite une excellente maîtrise des ponts thermiques et du taux de renouvellement de l’air. Cependant, cette étude montre que la performance de l’enveloppe et des systèmes intégrés est nécessaire, mais ne suffit pas pour atteindre les objectifs de consommation prévus. Un potentiel d’économie important réside dans la sobriété énergétique des habitants, domaine pour lequel les sciences de l’ingénieur ne sont pas qualifiées pour apporter des réponses. Cette étude montre également que le déploiement de certaines solutions dites à « haute performance énergétique » peut avoir un impact non négligeable sur la consommation électrique globale. L’assainissement énergétique du parc immobilier devrait faire l’objet d’une stratégie globale et cohérente qui inclut également la problématique électrique.

Une bonne stratégie doit inclure également un investissement massif dans la matière grise pour favoriser la simplicité des concepts énergétiques et récompenser la passivité des systèmes installés. Cette approche, qui confère un rôle majeur aux architectes, doit également entraîner une réflexion sur le mode de rémunération des ingénieurs, actuellement payés au prorata du matériel installé.

1.2. L’importance des retours d’expérience

Les retours d’expérience, tel celui du Pommier, sont des éléments nécessaires à l’amélioration de l’efficacité énergétique globale. En fournissant au marché des signaux positifs ou négatifs sur les solutions innovantes mises en œuvre dans les bâtiments, ceux-ci agissent comme une boucle de rétroaction permettant de diffuser les succès et d’apprendre des échecs. La mise en place d’indicateurs, leur évaluation et les corrections de cap en cas de dérive sont à la base de tout processus destiné à converger vers un objectif bien défini. »

La responsabilité de ces écarts est le plus souvent (toujours ?) mise sur le compte d’un « mauvais » usage des habitants. On a l’impression quelquefois que l’idéal serait des bâtiments sans occupants, car ceux-ci se comporteraient « mal ». Comme le sociologue Brisepierre[5] le fait justement remarquer dans le cas des constructions neuves à haute qualité énergétique « dans tous les cas les habitants se comportent rarement comme les concepteurs l’avaient prédit et adaptent leur pratique » (Lire : Introduction à la sociologie de l’énergie).

 

2. Les retours d’expérience (REX)

De façon générale, l’expérience est un passage obligé des connaissances. En recherche disciplinaire, l’expérience est souvent artificiellement créée en laboratoire et une théorie n’est validée uniquement si elle est confortée par l’expérience. En recherche sur des thèmes complexes, où l’humain tient une place importante comme celle liée aux systèmes énergétiques en usage, toute nouvelle installation incluant au moins un élément innovant doit être considérée comme une expérience à même de développer des connaissances et d’accroitre le savoir à disposition

Les retours d’expérience (REX) consistent en des évaluations complètes et fouillées de systèmes énergétiques innovants, en situation réelle, c’est-à-dire mis en œuvre dans le cadre de l’organisation traditionnelle de la construction et de la gestion énergétique. A noter que les innovations en question sont généralement liées à des aspects technologiques (principalement par l’intermédiaire du système technologique et les autres composants du système énergétique), toutefois elles concernent également les aspects financiers, commerciaux et organisationnels. Raisons pour lesquelles les REX sont menés en étroite collaboration avec les divers acteurs concernés (investisseurs, maitres d’œuvre, concepteurs, bureaux d’études, utilisateurs, bailleurs de fonds de l’étude, milieux professionnel et académique concernés, pouvoirs publics, fabricants de composants et autres).

Le but ultime de ce type de travaux est de créer une base de connaissance des pratiques et des réalités dans le domaine de l’innovation énergétique, de la stimuler par un processus de feedbacks entre académiques et praticiens. Effectuer ce type de travail scientifique permet d’objectiver et d’expliciter un maximum de connaissances, complétant et amplifiant l’expérience individuelle et collective spontanément crée par les acteurs impliqués tout au long de la vie d’un système énergétique, soit la décision de le construire, la conception, la construction, l’usage et même le démantèlement

A noter que le REX le plus couramment effectué est celui qui suit systématiquement les grands accidents technologiques[6]. Il s’agit de systèmes ayant eu de grosses défaillances et le but de ces REX est avant tout de mieux maîtriser les problèmes de sécurité. Dans le domaine de l’énergie, on citera le travail exemplaire fait sur l’accident de Fukushima[7].

 

3. Les REX comme accélérateurs de la transition énergétique

Figure 2. Le processus d’innovation, d’après Alter [8]Le lent processus collectif de passage de la découverte à l’innovation a été et reste extrêmement étudié ; de nombreuses théories ont été décrites, testées et réfutées, pour expliquer aussi bien le pourquoi que le comment des innovations. La représentation la plus « classique » de son déploiement est celle d’un développement selon une courbe logistique en S (figure 2).

Le déploiement le long de ce « S » est séparé classiquement en trois étapes.

  • L’étape des pionniers.  Cette première étape permet de transformer la découverte en invention, puis en prototype et produit à faible diffusion. Au terme de cette étape, l’innovation fonctionne à peu près correctement et est utilisée par ce qu’on appelle les « pionniers », composés souvent des « inventeurs » eux-mêmes et d’une poignée de convaincus. Cette étape est fondamentale, elle doit permettre à la technologie de faire ses preuves, les inévitables problèmes liés à la jeunesse de l’innovation ne découragent pas ces pionniers, qui « essuient » les plâtres. Ces « pionniers » sont souvent décrits comme des déviants par rapport à la norme.
  • Le déploiement par appropriation et adoption croissante.  Au stade des « pionniers », suit une phase d’appropriation par les acteurs concernés par l’innovation. Ce passage est délicat car, d’une pratique marginale et souvent en latence, l’innovation doit « faire sa place », convaincre au-delà des « croyants », persuader, percoler, diffuser, être adoptée, selon les termes couramment utilisés dans la littérature pour décrire ce stade.  L’adoption de l’innovation par l’ensemble des acteurs concernés est le passage clé du développement des nouvelles technologies.
  • L’institutionnalisation ou la normalisation. L’innovation est entrée dans les mœurs, elle devient souvent la règle ou, dans le domaine de l’énergie, une simple option possible parmi beaucoup d’autres. L’innovation continue à évoluer, mais à un rythme plus lent. Cette étape d’institutionnalisation doit normalement suivre celle d’appropriation. Il peut être délicat d’anticiper et d’institutionnaliser formellement une innovation imparfaitement acceptée et adoptée par les acteurs impliqués sous peine d’aboutir à ce qu’Alter appelle une « invention dogmatique ».

Si l’innovation consiste en une amélioration continue des performances techniques, économiques et environnementales des transformateurs énergétiques, on ne peut pas se contenter dans ce cas d’une logique binaire pour le fonctionnement : en état de marche ou en panne. L’efficacité peut varier quasi continûment entre la performance optimale (celle qui est donnée par le fabricant dans de bonnes conditions de fonctionnement et souvent considérée comme la référence du transformateur) et une performance très en dessous de celle attendue. Cette variabilité de performances peut provenir de plusieurs causes :

  • mauvais fonctionnement technique : panne, déréglage de composants, usure, suivi insuffisant ;
  • mauvais usage technique : composant mal choisi, mauvais dimensionnement, mauvaise synergie avec les autres composants du système ;
  • usage social mal maîtrisé : très souvent, il existe une trop grande attente d’une technologie, par exemple, imposer un haut taux d’énergie solaire pour la production d’eau chaude sanitaire ou volonté d’un propriétaire de mettre des panneaux solaires en conditions de ressource difficile, comme dans le cas d’un site mal exposé ou fortement ombré.

Figure 3. Filière complète d’un éclairage à basse consommation à base d’électricité éolienne.Le mauvais fonctionnement d’une technologie dû à un usage technique ou social inadapté ne permet pas de caractériser son efficacité intrinsèque. Ainsi, mal utilisé, le meilleur transformateur énergétique peut donner des résultats médiocres sans que son fonctionnement propre soit en jeu : ce n’est pas le transformateur qu’il faut améliorer, c’est l’usage que l’on en fait. Ces observations s’appliquent à une filière énergétique complète (figure 3).

Une partie « horizontale » (cadre de fonctionnement de Flichy[9]) concerne le transformateur lui-même et son développement technologique, économique, organisationnel, normatif propre. Toutefois, un transformateur n’est jamais utilisé pour lui-même mais pour l’énergie secondaire ou finale qu’il délivre. Il y a donc un deuxième processus (cadre d’usage de Flichy) qui est intrinsèquement lié au premier. Si le transformateur lui-même doit s’imposer par rapport à ses concurrents, l’énergie qu’il délivre est elle-même en concurrence avec d’autres filières pour un usage donné, souvent bien implantées et matures.  Ce schéma se répète pour les deux étapes de transformation de l’énergie du vent vers l’électricité puis de l’électricité vers la lumière.

Ce double processus est fondamental dans la phase d’apprentissage et implique deux mondes : celui qui fait fonctionner et celui qui utilise ou valorise l’output énergétique. On peut voir l’ensemble comme un mécanisme complexe ou les deux mouvements doivent être coordonnés : celui de l’innovation des technologies qui, par l’apprentissage lié à son adoption croissante va rendre le transformateur plus efficace, et celui de l’usage, puisque l’utilisateur du transformateur va devoir à son tour valoriser l’énergie produite et qu’il le fera d’autant plus facilement que le transformateur est efficace. A ce stade, on peut faire l’hypothèse suivante : le processus de développement d’une innovation sera d’autant plus complexe qu’elle se situe proche de l’usage. En effet, si la sortie du transformateur est une énergie secondaire (de l’électricité sur un réseau par exemple), les acteurs de sa valorisation sont en nombre restreint et les contraintes d’usage sont peu présentes. Par contre, si le transformateur est très proche de l’usage (système solaire pour l’Eau Chaude Sanitaire (ECS), système passif pour le chauffage ou le rafraîchissement des bâtiments), les contraintes d’usage vont être déterminantes et l’usager doit absolument s’approprier au moins partiellement l’innovation. Au contraire du cas précédent où l’usage de l’électricité ne change pas selon son origine pour un consommateur couplé à un réseau (Lire : Les besoins d’énergie).

Dans le processus d’innovation, il faut prendre en compte cette double position du transformateur énergétique : innovation technologique et production d’une énergie souvent taxée de « nouvelle », même si c’est de l’électricité ou de la chaleur. C’est une difficulté certaine mais c’est aussi une opportunité, car on dispose de deux leviers pour favoriser la diffusion et l’adoption de ces technologies : l’attrait pour l’innovation technologique (technology push) et la demande sociale d’énergies nouvelles (market pull). Il ne faut jamais oublier que l’énergie n’est pas une prestation en soit mais est utilisée par un système technique pour fournir un service :  la chaleur sert à chauffer l’eau du bain pour se laver ou se détendre, l’électricité permet de s’éclairer pour lire.

Curieusement, ce problème de l’apprentissage par appropriation collective et adoption croissante de tous les acteurs concernés par le fonctionnement et l’usage d’un système énergétique innovant est peu étudié, même s’il est reconnu par certains[10].

« Aucun des processus d’innovation qui ont renouvelé les technologies de l’énergie depuis une trentaine d’années n’est achevé. Ni le haut niveau des performances atteint, ni la compétitivité indiscutable avec les technologies en place n’ont ralenti l’activité innovatrice des firmes. Aiguillonnées par une vive concurrence intra et inter technologies, toutes poursuivent des avancées … Dans ce processus, l’apprentissage par usage est essentiel. »

Ce même auteur souligne deux points importants. D’une part, et contrairement aux produits standardisés de grande diffusion, l’usage d’une technologie énergétique dépend fortement du contexte local et ceci d’autant plus qu’elle est proche de l’usage et liée à des ressources locales souvent très différentes d’un endroit à un autre. D’autre part, l’importance des infrastructures existantes peut favoriser ou non le développement d’un système énergétique innovant : par exemple, la présence d’un réseau de chauffage à distance ou d’une entreprise à même de concevoir, construire et exploiter une telle infrastructure (Lire : Chauffage urbain et réseaux de chaleur).

Figure 4. L’apprentissage à travers la conception, fabrication et utilisation d’un objet. Dans le processus d’innovation, on se situe dans l’étape clé du déploiement par appropriation et adoption croissante des acteurs en jeu. Il s’agit de compléter les deux modes d’apprentissage bien connus du learning by doing  lors de la fabrication des éléments innovants et du learning by searching  lors des activités de Recherche et Développement (R&D) des produits impliqués par celui du learning by using , dont le retour d’expérience est la clé (figure 4).

Dans la démarche d’apprentissage par usage, où l’on procède par « essai-erreur », on ne cherche pas à supprimer la possibilité de faire des erreurs mais à limiter le risque encouru, entendu ici comme le produit entre la probabilité que survienne une difficulté et les conséquences de cette dernière. Ainsi, pour une technologie qui en est à ses débuts, la probabilité d’avoir des problèmes de fonctionnement, intrinsèque ou pouvant découler d’un usage ou d’un suivi peu adapté, est non négligeable. La diminution du risque dans ce cas se fera en minimisant les conséquences. Par exemple, pour un système de chauffage, on adjoindra à un système de production très innovant un auxiliaire mature et suffisamment puissant pour qu’il puisse servir de secours. De la sorte, un arrêt de production du système basé sur la nouvelle technologie sera sans conséquences pour les usagers. On évite également que les inévitables défauts de jeunesse mettent en difficulté le processus d’innovation.

Figure 5. REX, apprentissage par usage et déploiement de l’innovation Cette prise de risques est inévitable si on veut modifier la réalité du paysage énergétique, la phase d’apprentissage doit la prendre en compte et adapter son approche comme le fait remarquer Baumard[11] :

« La production d’une connaissance à coups de dispositifs expérimentaux, de simulations et d’instrumentations éloignées du réel se substitue à l’apprentissage. Non seulement, nous n’apprenons plus de nos échecs, mais nous créons collectivement les leurres qui nous éloignent du réel ».

Les connaissances produites renforcent la confiance de la société par rapport aux changements nécessaires à la transition énergétique, modifient la perception des risques, qui sont jugés plus faibles. Finalement, le nombre d’adoptants augmente et, parallèlement, le financement devient plus avantageux car moins risqué. Les REX participent donc à renforcer l’apprentissage par usage, qui va à son tour accélérer l’adoption et la diffusion des innovations et créer un cercle vertueux (figure 5 ).

 

4. Les REX intéressent tous les acteurs de la transition énergétique

Figure 6. Les apprentissages dans un systèmes technique énergétique. Les acteurs directement impliqués dans un système énergétique innovant ont généralement envie de savoir si les efforts réalisés ont porté leurs fruits, s’il est possible d’améliorer le fonctionnement du système et, dans le cas de bons résultats, pouvoir communiquer à partir d’une information robuste et crédible. En outre, il existe un besoin plus général de la société d’une information objective, ou jugée telle, sur l’efficacité d’une solution, d’une invention, ou sur l’opportunité de la diffusion à grande échelle d’une innovation limitée au cercle des pionniers.

Figure 7. Les apprentissages créés par un REX. La figure 6 généralise  le schéma général de l’apprentissage lié à un objet vu dans la figure 4 pour un système technique énergétique, qui est un assemblage de composants prêt à fonctionner. Chaque composant, qu’il soit un transformateur d’énergie ou un autre type d’appareil nécessaire au fonctionnement du système, est issu de son propre système technologique. Ce dernier contient les savoirs développés dans les différentes phases de son développement et a accès au savoir général immense disponible.

Si on considère le système énergétique en usage (figure 7), il a fallu le concevoir, l’installer et le mettre en service.  Lors de son utilisation, il est suivi par des professionnels pour assurer le bon fonctionnement du système et pour finir l’usager bénéficie de l’énergie délivrée (électricité, chaleur) ou du service énergétique rendu (ascenseur, ventilation, entre autres). Un REX réalisé sur ce système permettra de crée des connaissances utiles pour améliorer les quatre étapes que sont sa conception, son installation, son suivi et son usage. Le REX peut aussi créer des savoirs utiles aux systèmes technologiques dont sont issus les composants, spécialement via l’apprentissage par usage. Il va aussi alimenter le savoir général, surtout dans le cas où il est à la base d’un doctorat qui permet un élargissement de l’étude. Quels enseignements chacun peut-il retirer d’un REX ?

4.1.  Acteurs liés à la décision 

Pour se lancer dans une réalisation innovante, ses décideurs peuvent être positivement influencés par les connaissances acquises et l’information diffusée suite à des REX précédents qui ont évalué un système énergétique proche ou une partie du système prévu. Ces acteurs doivent aussi connaître la possibilité de faire effectuer un REX. Les avantages qu’ils peuvent en retirer sont triples car il permet :

  • de vérifier le bon fonctionnement d’une installation innovante et de mettre en place le suivi à long terme indispensable de manière efficace tant techniquement que financièrement ;
  • de réaliser des améliorations non seulement énergétiques mais aussi de durabilité, de confort et en général de rentabilité ;
  • de réunir une excellente base d’information pour une activité de communication sur le système énergétique, améliorant l’image du maître d’ouvrage et soutenant la transition énergétique.

4.2. Acteurs liés à la conception d’un système énergétique

Concevoir un système énergétique innovant amène à multiplier les intervenants dans cette phase car les structures qui s’en chargent habituellement ne possèdent pas encore toutes les compétences pour mener à bien toutes les études nécessaires. Dans ce cadre, un REX peut également apporter beaucoup. Ceux réalisés précédemment sur des objets proches ont permis de documenter le catalogue de solutions à disposition, de l’enrichir et de préciser les bons usages. Ils sont souvent source d’inspiration et sont la base même de l’innovation incrémentale. Un nouveau REX permet :

  • de renforcer cette démarche globale ;
  • de vérifier ex post les choix effectués pour concevoir le système : technologies adoptées, dimensionnements, couplage entre les différents sous-systèmes, etc ;
  • de vérifier ex post les outils utilisés ex ante comme les logiciels, certains paramètres ou hypothèses ;
  • de vérifier ex post la pertinence des normes et des labels et de les faire évoluer sur une base robuste.

4.3.  Acteurs liés à la fabrication

Si construire un système énergétique innovant n’est fondamentalement pas différent de construire un autre objet, deux aspects sont pourtant à prendre en compte. D’une part, les petites imperfections, les changements de composants pour un autre proche mais pas strictement identique, les instructions de montages mal comprises ou mal données peuvent fortement grever la performance énergétique du système, même s’ils ne l’empêchent pas de fonctionner. D’autre part, la complexité accrue de la conception aboutit souvent à une interaction plus forte entre les différents intervenants de cette phase constructive et un apprentissage est souvent nécessaire pour assurer une bonne coordination entre eux. Dès lors, un REX permet :

  • de vérifier ex post la bonne facture des travaux, le coût, les difficultés rencontrées au montage ;
  • de préciser leurs effets sur la performance globale du système ;
  • de contribuer à l’évolution des professions.

4.4.  Acteurs liés à la gestion du système énergétique

Les remarques précédentes concernant les acteurs liés à la fabrication peuvent être reprises ici. Un REX permettra de plus de répondre aux  deux  questions suivantes :

  • l’information reçue depuis l’amont du processus est-elle suffisante pour prendre en main et gérer le système à long terme ?
  • comment réduire au minimum indispensable la complexité des procédures, des réglages et finalement des coûts ?

4.5.  Acteurs liés à l’usage du système énergétique

Dans le cas où le système énergétique (SE) étudié se prolonge dans la filière jusqu’à l’usager final, celui-ci va fortement interagir avec lui ; l’usage réel de ce SE révélera un fonctionnement non prévu qui peut se situer loin de l’optimum. Les REX permettent de répondre à ces quelques questions :

  • dans quelle mesure s’agit-il de mauvaises pratiques de la part des usagers plutôt qu’une mauvaise évaluation de ces pratiques en amont, lors de la phase de conception ?
  • jusqu’où faut-il faire évoluer les usages, par exemple la température intérieure et l’aération des bâtiments ?
  • comment améliorer les pratiques tout au long de la chaîne ?
  • qui doit faire évoluer le comportement des usagers et comment ?
  • quel usage faut-il considérer dans les normes ? Sur quelle base le définir ?

 

5. Les REX : de nombreuses approches possibles

Bien que les objectifs d’une évaluation puissent  être très divers, les retours d’expérience (REX) peuvent être classés  en cinq grandes catégories (table 1) :

  • l’expertise ;
  • l’audit ;
  • le retour d’expérience in situ ;
  • le benchmark;
  • le MetaREX .

Comme toute catégorisation d’éléments complexes, cette classification possède sa part d’arbitraire et certaines études peuvent se retrouver à cheval sur deux catégories. Le classement proposé est basé d’une part sur l’aspect normatif de l’objectif et d’autre part sur le concept de mesure à la base du REX. Un exemple représentatif est donné ci-après pour les cinq types de REX.

5.1. L’expertise ou l’innovation contestée

C’est l’approche la plus normative, il s’agit de livrer un avis tranché sur un système énergétique. Souvent, son fonctionnement pose problème dans une application donnée et il s’agit de confirmer cet état de fait, éventuellement de l’expliquer et de définir les responsabilités. Il s’agit donc d’être très réactif et de pouvoir dégager les compétences nécessaires en temps voulu. La durée est généralement courte (1 à 6 mois). Exemple : Immeuble de la rue Liotard 71 à Genève : problèmes de ventilation

5.2. L’audit ou la mise en pratique de l’innovation

Il s’agit de la forme la plus connue d’évaluation. D’un point de vue général, l’audit d’un système énergétique est un processus effectué par un expert poursuivant un ou plusieurs objectifs grâce à des outils appropriés. Le plus développé est l’audit énergétique, qui consiste à détecter et souligner les opportunités pour accroître l’efficacité du système énergétique. Il s’agit de faire fructifier les connaissances accumulées par l’équipe. La durée est là aussi généralement courte, de l’ordre de trois à six mois, mais le suivi des mesures mises en place peut se prolonger sur plusieurs années. Exemple : UN building : Measuring cooling installations and Auditing for Deep Lake Direct Cooling Network connectivity.

5.3. Le retour d’expérience : évaluer in situ l’appropriation d’une innovation

Il s’agit très certainement de l’exercice le plus séduisant car il n’y a aucun caractère normatif, il s’étend sur un temps  long  (souvent plusieurs années) et se développe dans un cadre stimulant de prise de risque et d’innovation. Par exemple, plusieurs acteurs se sont engagés dans la mise en place d’un système énergétique innovant mais désirent être accompagnés dans ce processus par une évaluation ex-post, incluant des aspects techniques, comme la mesure et l’estimation des rendements ou la modélisation en condition réelle des transformateurs, mais aussi des aspects économiques, organisationnels et d’acceptabilité sociale. Le « bien commun », la volonté d’apporter sa pierre à l’édifice d’une société plus sobre et plus juste, le plaisir d’être pionnier animent la plupart des acteurs et la demande d’évaluation indépendante démontre une volonté de dépasser le stade de l’alibi. On est dans l’apprentissage par essai-erreur, dans l’observation de la transformation du système énergétique, indispensable mais forcément lente. Selon le temps de réponse propre du système énergétique à évaluer, il faut compter une durée comprise entre six mois et cinq  années.

Exemple : COP5 : Source froide solaire pour pompe à chaleur avec un COP annuel de 5 généralisable dans le neuf et la rénovation.

5.4. Le Benchmark

Il s’agit d’une comparaison entre différents systèmes énergétiques basée sur quelques indicateurs. Leur choix et la façon de les calculer sont en principe issus d’un REX initial qui permet de bien connaître le système énergétique en question. Selon la taille de l’échantillon et la complexité pour obtenir les données à la base des indicateurs la durée peut varier de quelques mois à quelques années. Exemple : Rénovation énergétique des bâtiments résidentiels collectifs : état des lieux, retours d’expérience et potentiels du parc genevois.

5.5. Le MetaRex

Un cas spécial de REX peut se présenter avec des données déjà existantes, du type enregistrement des données de la régulation du système, données issues d’un REX précédent. Il permet d’extraire nombre de connaissances d’un système existant avec un investissement moindre ou de pouvoir multiplier les REX avec le même investissement. Dans ce cas-là, on ne peut qu’adapter les objectifs du REX avec les mesures à disposition. Les bénéfices de ne pas avoir à effectuer les mesures doivent être tempérés par les contraintes reportées sur les étapes suivantes (analyse, modélisation, entre autres). De plus, le système à analyser reste un objet peu concret, peu vivant contrairement au REX traditionnel où les aspects humains sont importants. L’idéal est d’avoir déjà suivi un système énergétique du même type et de compléter les connaissances acquises grâce à ce type d’approche. L’équipe en charge doit donc avoir une bonne expérience de REX de systèmes similaires. Selon la complexité des systèmes et la réactivité des intervenants extérieurs, il faut compter une durée comprise entre quelques mois et deux ans. Exemple : Géothermie moyenne enthalpie avec valorisation dans les réseaux thermiques : retours d’expérience sur trois installations et proposition d’une grille d’analyse.

 

Objectifs Caractéristiques Durée typique Coûts appro. (€ )
Expertise

L’innovation contestée

Très normalisés Rapport en général confidentiel

Conflictuel

1 à 6 mois 1’000 – 20’000
Audit

L’innovation mise en pratique

Normalisés

Appropriation des bonnes pratiques

Rapport souvent publique

Orienté application

3 à 6 mois 3’000 -50’000
REX in situ

L’innovation en développement

Connaissances

Diffusion et appropriation des bonnes pratiques

Publications

Intégrable dans une formation

6 mois – 5 ans 50’000 – 300’000
Benchmark

L’innovation inspectée

Comparaison entre différents systèmes

Diffusion et appropriation des bonnes pratiques

Publication

Intégrable dans une formation

3 mois – 3 ans 10’000 – 300’000
MetaREX

L’innovation partagée

Connaissances

Diffusion et appropriation des bonnes pratiques

Publication

Intégrable dans une formation

3 mois – 2 ans 10’000 – 200’000

Tableau  1. Essai de classement des REX.

 

6. Contenu d’un REX in situ

Globalement, le REX in situ est un processus qui s’étale dans la durée. Ses différentes étapes et ses principales interactions peuvent être représentées (figure 8).

 Figure 8. Schéma du déroulement d’un REX. Tout d’abord, il faut prendre contact avec le système énergétique à évaluer et bien définir les objectifs de l’évaluation in situ qui constituent le  REX. Les aspects humains, énergétiques doivent être suffisamment bien cernés avant le début du travail d’évaluation lui-même. La création d’un groupe de suivi pour chaque REX d’une certaine importance a donné de très bons résultats. Il est composé des acteurs principaux impliqués dans le REX et comporte une à deux dizaines de membres. Il se réunit régulièrement, typiquement deux  fois par an, depuis le début, pour la discussion des objectifs et de la méthodologie et jusqu’à la fin, pour une lecture critique du rapport avant sa parution. En passant par le long développement de la recherche, où il s’agira de présenter et discuter les résultats intermédiaires, éventuellement de redéfinir les objectifs, de réorienter une partie de l’étude, d’arrêter l’étude de certains aspects ou au contraire d’en déployer d’autres, d’échanger, d’encourager et quelquefois de discuter assez vivement certains points. L’information donnée en continue évite pour les acteurs directement impliqués dans le système énergétique évalué d’attendre quelques années avant de lire un rapport-sentence. L’appropriation par les divers acteurs des conclusions du REX est plus assurée car celles-ci sont mieux partagées. La transparence de la démarche accroît la crédibilité, désamorce les conflits potentiels et enrichit finalement l’expérience. Il en résulte certes un travail supplémentaire pour les chercheurs, avec la pression que ces réunions régulières et les attentes suscitées provoquent, mais le bilan est vraiment très positif dans l’amélioration qualitative du travail, de son utilité et de sa pertinence. Sans parler de l’apprentissage pour de jeunes chercheurs qui résulte de la prise en charge de ces réunions régulières.

Il faut ensuite mesurer le système à évaluer, soit définir les objectifs de la mesure, décomposer le système en sous-systèmes ou composants et choisir à quels niveaux de détails on veut les appréhender. Cette première étape devrait aboutir à un concept de mesure puis à l’installation de l’équipement qui en découle. Suit alors la longue et fastidieuse saisie et récolte des données, qu’il faut organiser et observer au plus près de la réalité.

La phase d’observation est une étape clé dans le processus car elle permet, d’une part de réagir à tout problème dans le système de mesure, de le compléter ou de l’adapter, et, d’autre part, elle prépare le travail d’analyse. De même, la définition d’indicateurs généraux et le calcul d’une première estimation, même si elle paraitra très précoce, donne de précieuses indications et permet de s’approprier énergétiquement le système. La phase d’analyse qui suit et qui s’opère souvent en parallèle avec les deux  phases précédentes permet de comprendre le système et ses réactions aux perturbations ou aux conditions d’usages, de bien cerner les interactions entre composants. Cette phase de compréhension du fonctionnement permet éventuellement d’ajuster le système de mesure afin de mieux investiguer certaines grandeurs. Les courbes Input/Output et les signatures sont la base méthodologique la plus utilisée. Cette phase permet aussi d’expliquer le fonctionnement du système et de ses différents sous-systèmes et composant. La plupart du temps, la méthode utilisée est la modélisation des composants individuels et du système énergétique qu’ils composent. La validation de toute modélisation est commode dans le cadre d’un REX car on dispose d’énormément de données sur le fonctionnement en usage des composants et du système en général.

Enfin, en guise de synthèse, la phase de simulation permet de prévoir le fonctionnement du système soumis à un autre usage ou d’un système composé différemment. Cette phase d’expérience virtuelle a un effet amplificateur important, elle permet de définir les meilleurs usages ou les meilleurs arrangements sur une base très robuste puisque basée sur les pratiques réelles évaluées in situ.

Un tel déroulement d’un REX in situ est une sorte « d’optimal », qui dure souvent plusieurs années. Son avantage réside également dans la formation de spécialistes dans le domaine étudié, qui pourront ensuite déployer leurs compétences de mesures et d’analyses des systèmes énergétiques complexes dans le monde du travail.

Les autres types de REX (expertise, audit, benchmark, MetaREX) simplifient le nombre d’étape de la figure 8 mais permettent aussi de bénéficier de résultats utiles pour les filières énergétiques analysée. On trouvera une présentation exhaustive des outils existants ainsi que de nombreux exemples de REX dans l’ouvrage à la base de ce texte[12].

 

7. Remarque sur l’approche big data

Des quantités massives de données sont produites suite à la révolution numérique. Le domaine de l’énergie n’y échappe pas.  Des séquences d’information nombreuses et très ciblées sont obtenues par exemple à travers les demandes de subventions ou des permis de transformer des bâtiments. L’ère des  big data  a commencé, également dans la recherche scientifique.

Des différences importantes existent entre les données issues d’un REX et celles formant le  big data. Principalement, le REX est un processus construit de collecte et de traitement de données, avec un objectif préétabli et une implication du chercheur dans l’objet étudié et le milieu énergétique. Le REX n’est donc pas une simple cueillette (voire un pillage) de données existantes, il se rapproche plus de l’agriculture. C’est un processus long impliquant une  création de données en lien avec les objectifs du travail.

Ces différences n’empêchent pas les complémentarités entre REX et Big Data. Une banque de données massive peut permettre de consolider des connaissances acquises sur un petit nombre d’objets étudiés de manière intensive ; de même, les connaissances issues de REX peuvent permettre de mieux utiliser l’information contenue dans une banque de données massive. Ces développements seront féconds à condition d’activer les synergies que l’on ressent sans pouvoir encore bien les définir : il s’agit d’une voie prometteuse pour l’avenir mais peut-être pleine d’embûches au vu de la différence qui existe entre les philosophies qui les sous-tendent.

 

Conclusions

Les retours d’expérience (REX) consistent en des évaluations complètes et fouillées de systèmes énergétiques innovants, en situation réelle.  De nombreuses approches sont possibles.

Les REX sont de puissants accélérateurs de la transition énergétique par les connaissances explicites qu’ils génèrent. De plus, ils permettent de réaliser des économies importantes. Ils constituent enfin d’irremplaçables moyens de formation.

 

 

Notes et références

[1] Texte établi sur la base de l’ouvrage « Transition énergétique et innovation : les retours d’expérience », B. Lachal, 2018, ISBN 978-1-78405-470-0, ISTE éditions. Avec l’aimable autorisation de l’éditeur que l’Encyclopédie de l’Energie remercie vivement.

[2] KHOURY J. et al. (2018). Compare Rénove : du catalogue de solutions à la performance réelle des rénovations¨ énergétiques (écarts de performance, bonnes pratiques et enseignements tirés) , Rapport, Université de Genève. Voir: https://archive-ouverte.unige.ch/unige:101940.

[3] BRISEPIERRE G. (2015).  L’accompagnement des habitants : une évidence à déconstruire.  Les chantiers Leroy Merlin source, no. 11.

GOURNET R., BESLAY C. (2015).  Les professionnels du bâtiment face aux enjeux de la performance énergétique : nouveaux savoirs et nouveaux métiers. Sociologies [Online] :

http://journals.openedition.org/sociologies/5063.

[4] ZGRAGGEN J.-M. (2010).  Bâtiments résidentiels locatifs à haute performance énergétique : objectifs et réalités. Thèse de doctorat, Université de Genève. Voir : https://archiveouverte.unige.ch/unige:13093.

[5]BRISEPIERRE G. L’accompagnement des habitants, op. cit.

[6] Voir par exemple NICOLET J.-L (2008). Risques et accidents majeurs- Retour d’expérience cindynique, Techniques de l’Ingénieur.

[7] GUARNIERI et al (2016).  L’accident de Fukushima Dai Ichi : Le récit du directeur de la centrale – Volume 1 et 2, Presse des Mines, Paris et TRAVADEL S. et al (2018).  Industrial Safety and Utopia : Insights from the Fukushima Daiichi Accident, Risk Analysis, Volume 38, Issue 1, January, Pages: 56–70.

[8] ALTER N. (2000).  L’innovation ordinaire, PUF, Paris.

[9] FLICHY P. (2003).  L’innovation technique.  Récents développements en sciences sociales. Vers une nouvelle théorie de l’innovation. La Découverte, Paris.

[10] MARTIN J.-M. et al. (2000). Le changement des technologies de l’énergie, in Énergie et changement technologique. Une approche évolutionniste. Economica, Paris.

[11] BAUMARD P. (2012). Le vide stratégique.  CNRS Editions, p. 175.

[12] LACHAL B (2018). Transition énergétique et innovation : les retours d’expérience. ISBN 978-1-78405-470-0, ISTE éditions.

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