Pour calculer l’autonomie de la maison, il va falloir mesurer des échanges physiques. Qui dit calculs, dit chiffres. Qui dit chiffres dit mesures et donc unités de mesures.
Comme je vais utiliser des notions techniques, je vais dès maintenant alimenter une page de glossaire avec les différentes définition des termes techniques utilisés. Vous pouvez retrouver cette pages ici : Glossaire. Cette page sera mise à jours au fils des articles. D’ailleurs n’hésitez pas à ajouter en commentaires les définitions qui manqueraient à l’appel.
De quoi parle-t-on ?
En reprenant le schéma de l’article présentant mon défi (si vous ne l’avez pas lu, il est visible ici, vous comprendrez mieux le pourquoi de cet article 😉 )
On peut représenter le schéma ci-dessus par l’équation suivante :
Entrées + Production = Besoin + Stock + Sorties
Entrées : ce sont les ressources importées dans l’habitat. Elles regroupent notamment l’électricité du réseau, l’eau courante, le gaz (réseau ou bouteille), le carburant des véhicules.
Ressources locales : ce sont les ressources disponibles que l’on peut capter et utilisables sur les lieux de l’habitation. Elle regroupent notamment la pluie, le vent, le soleil.
Consommation : ce sont les ressources utilisées par l’habitat (qu’elle soient valorisées ou non. La consommation est la somme des besoins, des stocks et des sorties.
Besoins : ce sont les ressources nécessaires au fonctionnement de l’habitat. Celles que l’on valorise dans la vie de l’habitat.
Sorties : ce sont les ressources qui quittent l’habitat sans avoir été valorisées ou pas complètement valorisées. On peut y inclure les fuites d’eau, les veilles d’appareil électriques, les lumières allumées pour rien, l’eau de pluie non récupérée, l’électricité produite par des panneaux solaires injectée dans le réseau. Comme tout système n’est jamais efficace à 100%, il produit toujours des pertes (On parle du rendement). Ces pertes sont comptées dans les sorties.
Besoins : ce sont les ressources nécessaires au fonctionnement de l’habitat. ce sont les ressources que l’on valorise dans la vie de l’habitat.
Stocks : les stocks sont les ressources stockées d’une manière ou d’une autre pour une utilisation ultérieure. Il peut s’agir de ressources produites (eau, électricité) ou de ressources importées (bouteille de gaz, alimentation). Ceux-ci peuvent être valorisés ou non (exemple : l’eau d’une cuve peut être utilisée (valorisée) pour le jardin mais si elle est mal conservée, l’eau n’est plus utilisable).
Comment calculer l’autonomie ?
D’après la définition donnée dans l’article précédent, « L’autonomie de l’habitat se définirait donc comme un lieu de vie produisant et utilisant la totalité de ce qu’il consomme »
Ainsi le calcul peut se formaliser par rapport suivant :
Autonomie (A) = Production (P) / Consommation (C)
= Production (P) / (Besoins + Sorties)
= Production (P) / (Besoins immédiats + stocks) + Sorties
Ok, ok , je crois que j’en ai perdu quelques un! je traduis :
- Le niveau d’autonomie est obtenu par le rapport en la production et la consommation.
- La consommation est la somme des besoins et des sorties.
- Les besoins sont la somme de ce que j’utilise directement (Besoins immédiats) plus ce que je stocke pour utiliser plus tard.
Ce qui veut dire que si j’ai :
- Une production nulle, peut importe ma consommation : j’ai une autonomie de 0%.
- Une production égale à la consommation : j’ai une autonomie de 100%
- Une production supérieure à la consommation : j’ai une autonomie de plus de 100%. J’ai une surproduction que je ne consomme pas.
Cette dernière conclusion implique d’ailleurs que si j’ai une surproduction que je ne sais pas consommer (soit je ne l’utilise pas, soit je ne peux pas la stocker pour une utilisation ultérieure), elle rentre alors dans les sorties (sous forme de pertes).
Finalement, d’après ce rapport, si je veux augmenter mon autonomie j’ai trois solutions sur lesquelles travailler :
- Augmenter ma production
- Baisser ma consommation :
- soit en réduisant mes besoins immédiats
- soit en réduisant les sorties
- Stocker une partie de la production pour approvisionner mes besoins avec un décalage dans le temps et éviter des sorties.
Unités de mesure
Si je veux intégrer les consommations d’énergie, d’eau et autres avec des unités de mesures différentes je vais devoir additionner des choux et des carottes! et là ça va être compliqué. En effet, pour calculer l’autonomie globale je vais devoir mesurer des ressources avec des unités bien différentes :
- L’énergie électrique se mesure en wattheure (Wh): Un appareil électrique de 100W fonctionnant pendant 1 heure consomme 100 Wh
- Le fioul/gasoil en litres (L)
- Le gaz en litres (L) ou mètres cube (m^3)
- L’eau se mesure en mètre cube (m^3) : 1 m^3 vaut 1000 litres.
- Les déchets peuvent se mesurer en poids (kg)
- La nourriture peut se mesurer en poids (kg)
- Les déplacements en kilomètres (km)
(Voir le glossaire ici pour le détail des unités)
Additionner toutes ces consommations ne donnera rien d’exploitable.
Cependant, utiliser un ratio tel que %A = P/C permet de s’affranchir des unités.
Aie ! ok je traduis à nouveau !
Prenons plusieurs exemples :
1 – Je produis 100Wh électrique et que j’en consomme 200Wh, le ratio sera de 100/200=0,5
Le résultat 0,5 ou 50% n’a pas d’unité. Je pourrai dire que je suis autonome à 50% en électricité.
Je continue :
2 – Je produis aussi 80m^3 (mètre cube) d’eau et j’en consomme 100m^3 sur la même période : donc 80/100 = 0,8. Je suis donc autonome à 80% en eau.
D’autre part, je parcours 500km par mois (trajet pro et perso) dont 200km en vélo + train : donc 200/500=0,2 donc je suis autonome à 20% sur le transport (production de mes jambes 😉 + les kilomètres du train qui sont neutres dans le sens ou le train aurait circulé, avec ou sans moi)
Note sur le train : est-ce que l’on est autonome quand on prend le train ou pas ? C’est une bonne question! on pourrait dire que je ne suis pas autonome car l’énergie du train viens de l’extérieure. De plus, je ne vais pas où je veux, seulement ou le train s’arrête.
Si je ne prends pas ma voiture, je ne dépense pas d’énergie. Mais si je ne prends pas le train, celui-ci réalisera les mêmes arrêts. Donc pour lui l’énergie dépensée est la même. Dans une première approche, je vais donc considérer les transports en commun comme neutre dans le système.
Que fait-on avec toutes ces mesures ?
Je reprends donc les valeurs calculées d’autonomie pour l’électricité, l’eau et le transport :
0,5 + 0,8 + 0,2 = 1,5 soit 150 % d’autonomie ??? non !
Il faut ici faire une moyenne de ces valeur :
(0,5+ 0,8 + 0,2) / 3 = 0,5 soit une autonomie globale de 50%.
Ainsi, grâce au taux d’autonomie de chaque ressources, cela permet de faire « disparaître » les unités et donc de les manipuler facilement pour calculer l’autonomie notamment additionner et en faire une moyenne.
Il est aussi possible de garder les valeurs distinctes pour chaque ressources et de les présenter sous la forme graphique d’un radar pour visualiser le niveau d’autonomie dans chaque catégories.
Dans la représentation ci-dessous :
- La Maison 1 n’est quasiment pas autonome avec une valeur moyenne de 10% sur tous les critères.
- La Maison 2 est plutôt moyennement autonome avec une valeur moyenne de 68%.
- La Maison 3 qui serait la maison idéale est à 100% sur tous les critères.
En résumé, on voit avec cette représentation que l’autonomie peut prendre une multitude de forme différente suivant le niveau sur chaque critères
Stockage dans le calcul de l’autonomie
Un petit mot sur le stockage.
Aucun système n’étant parfait, la production n’est pas constante et parfois s’interrompt :
- Le soleil n’est pas constant. Parfois il fait nuit 🙂 , surtout l’hiver.
- Le vent n’est pas constant.
- La pluie n’est pas constante. Il pleut plus l’hivers que l’été.
- Le système peut tomber en panne
- Le système a besoin de maintenance
Cela est du à ce que l’on appelle le facteur de charge d’une installation. Mais je reviendrais sur cette notions plus tard mais de manière très simple, c’est le taux de production d’un système sur une période donnée.
D’autre part, les besoins ne sont pas constants et surtout, ils ne sont pas toujours corrélés à la production. En effet, nous avons besoin de nous éclairer lorsqu’il fait nuit, donc lorsque des panneaux photovoltaïques ne produise pas d’électricité!
On comprend tout de suite qu’il faudrait pouvoir stocker l’électricité produite dans la journée pour la restituer le soir.
Notez au passage que ces considérations sont aussi vraies à l’échelle d’une ville ou d’un pays. Les champs de panneaux solaires produisent lorsqu’il ya du soleil et les éoliennes produisent lorsqu’il y a du vent.
La possibilité de stocker des ressources est donc une des clés pour calculer l’autonomie.