FUTURE ENERGY GAME Matériel d'accompagnement pour le
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Matériel d’accompagnement pour le
FUTURE ENERGY GAME
Table des matières
Introduction���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2
Le jeu éducatif numérique����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3
Suggestions didactiques pour une utilisation dans l’enseignement������������������������������������������������4
Temps requis�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4
Liens avec le programme scolaire������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4
Scénario de mise en œuvre������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 5
Questions clés������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6
Explication de termes techniques��������������������������������������������������������������������������������������������������������������7-16
Introduction
Le jeu interactif Future Energy Game a été conçu pour Le Future Energy Game sensibilise d’une manière
le pavillon suisse de l’Exposition universelle EXPO 2017 ludique aux possibilités personnelles de faire baisser
à Astana, Kazakhstan. Après son utilisation à l’Expo, la consommation d’énergie dans le secteur du bâti-
il a été développé pour être mis à la disposition des ment, et ainsi, de réduire son empreinte carbone. Sous
écoles du niveau secondaire 2 (gymnase, école profes- le slogan «Manage Your Future Energy and Save the
sionnelle). Environment», les joueurs et joueuses peuvent explor-
er par eux-mêmes quels comportements et mesures
Ce texte d’accompagnement comporte une descrip- de construction leur permettraient d’atteindre les ob-
tion du Future Energy Game, une proposition pour jectifs climatiques pour 2050 en Suisse (réduction de
son utilisation didactique et enfin, un glossaire. 85% des émissions de CO2 et réduction de 50 % de la
consommation d’énergie).
Figure 1: Ecran d’accueil du Future Energy Game (à gauche) et surface de jeu interactive (à droite)
2
Le jeu éducatif numérique
Dans le Future Energy Game (FEG), les joueurs et des changements de comportement qui s’étendent de
joueuses deviennent propriétaires d’une vieille mai- l’aération par à-coups à la réduction de l’espace hab-
son qui a grand besoin d’être assainie. Le but du jeu itable, en passant par le remplacement des bains par
est d’assainir cette maison dans une période allant de des douches.
maintenant à 2050 (4 minutes dans le jeu) afin d’at-
teindre les niveaux visés en matière de consommation Le Future Energy Game et ses documents d’accompag-
d’énergie et d’émissions de CO2. Il s’agit de remplacer nement peuvent être téléchargés sur:
des chauffages, d’isoler des façades et de sélectionner www.future-energy-game.ch
un fournisseur d’énergie. On doit également implanter
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1. Affichage sur le changement de comportement 5. Les mesures d’assainissement choisies sont
(souhaité) des joueuses et joueurs. Le maximum affichées dans/sur la maison.
est de quatre étoiles. 6. Mesures de comportement personnel
2. Affichage du solde disponible pour les mesures 7. Mesures d’isolation du bâtiment
d’assainissement (en devises aléatoires). Un mon- 8. Mesures de chauffage
tant fixe est périodiquement ajouté au solde de 9. Mesures d’approvisionnement énergétique
base de 10’000 GE.
3. Affichage de la consommation actuelle d’énergie
(thermique et électrique)
4. Graphe du CO2 : Montre l’évolution des émissions
de CO2 d’aujourd’hui à l’année 2050. Après la
mise en œuvre d’une mesure d’assainissement, le
graphe est adapté.
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Suggestions didactiques pour
une utilisation dans l’enseignement
Temps requis
Pour l’introduction à cette thématique, des explications sur le maniement du Future Energy Game, l’évaluation
des résultats et une discussion finale, il faut prévoir au minimum 2-3 leçons. Mais la thématique du Future Energy
Game peut aussi être traitée de façon plus approfondie (p. ex. pluridisciplinaire).
Liens avec le programme scolaire
Ecole professionnelle PEC 94. Biologie (extrait): Comprendre la nature suppose
L’utilisation du Future Energy Game dans les écoles pro- la connaissance des grandes communautés de vie et de
fessionnelles s’intègre bien dans le cadre de l’ensei- leurs rapports ainsi que de l’impact de l’homme sur ces
gnement de la culture générale (ECG). Vous trouverez derniers. L’enseignement de la biologie vise à un compor-
des liens avec le programme scolaire dans le domaine tement responsable face à la nature.
«Société», sous les aspects «Ecologie» et «Technolo-
gie». PEC 94. Chimie (extrait): L’enseignement de la chimie [...]
montre que l’activité humaine est liée aux cycles et équili-
Concrètement, les mots-clés suivants constituent bres matériels de la nature. Il permet à l’élève de compren-
le lien entre le plan d’études cadre pour l’enseigne- dre quelles sont les conséquences de la production et
ment de la culture générale et le Future Energy Game: de la consommation de substances sur l’environnement
«Emissions/immissions», «Energie renouvelable», et de reconnaître la nécessité de maîtriser l’influence de
«Energies fossiles», «Climat», «Cycles», «Durabilité», l’homme sur le milieu naturel.
«Bilans écologiques», «Ecosystèmes», «Ressources»,
«Substances nocives», «Effet de serre» et «Impact en- PEC 94: Physique (extrait): L’enseignement de la physique
vironnemental». [...] conduit l’élève à explorer à l’échelle atomique, humaine
et astronomique les multiples mécanismes de l’univers,
Gymnase ainsi qu’à saisir le rôle de la méthode expérimentale
Sur la base du plan d’études cadre pour les écoles et des représentations théoriques. [...] Il fournit un
préparant à la maturité, l’utilisation du Future Energy aperçu critique des différents modes de pensée anciens et
Game s’intègre bien aux programmes de géographie, modernes, en s’attachant à situer la place essentielle que
biologie, chimie et philosophie. Le plan d’études fait la physique occupe dans la culture. La compréhension
état de divers points de contact dans ces branches des lois essentielles de la nature permet d’assumer ses re-
pour aborder les thèmes du Future Energy Game: sponsabilités face à l’environnement et de se pronon-
cer en tant que citoyen sur des questions présentées de
PEC 94. Géographie (extrait) : L’enseignement de la géog- manière toujours plus technique.
raphie montre que les activités des hommes sont inscrites
dans l’espace. Cette prise de conscience conduit l’élève à PEC 94: Philosophie (extrait): Jeune adulte, l’élève décou-
un comportement responsable dans tous les types vre des champs d’expérience qui ne lui sont pas familiers,
d’espaces à gérer. […] [L’homme] ne peut plus se conten- où surgissent des questions qu’il s’est parfois déjà posées.
ter de considérer ou d’analyser l’espace comme un obser- Mais l’urgence est pour lui nouvelle. Il est tenu d’y répon-
vateur neutre: il en est un acteur responsable. Il s’agit donc dre. Or, ni le bon sens, ni les sciences particulières ne lui
de s’interroger sur les conséquences à long terme d’une donnent les moyens adéquats pour le faire. De telles ques-
telle action, au travers de l’étude approfondie des facteurs tions proviennent, par exemple, des problèmes que lui
naturels, humains et sociaux qui caractérisent un espace posent sa propre identité, la science et la technique, la
et le structurent par leur interaction. société et l’environnement.
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Scénario de mise en œuvre Déroulement
Die Klasse wird vorgängig in vier Gruppen mit je mind-
Une séquence d’enseignement sur le Future Energy estens vier Schülerinnen und Schülern aufgeteilt.
Game peut se structurer ainsi : Jede Gruppe bekommt eines der vier Themengebiete
zugeteilt.
1. Introduction à la thématique
2. Instructions sur le maniement du jeu (jouer au 1. Phase d’étude: Les élèves étudient leur domaine
Future Energy Game avec toute la classe) thématique à l’aide du matériel d’apprentissage indiv-
3. Traitement thématique selon la méthode de la iduel complété par des recherches sur Internet. Pour
classe en puzzle (cf. mode d’emploi) pouvoir mieux comprendre les différentes interac-
4. Evaluation / discussion finale tions dans ce domaine, ils peuvent rejouer au Future
Energy Game.
Mode d’emploi de la classe en puzzle 2. Tournée des experts/expertes: Il est important
La classe en puzzle est une forme d’enseignement en que les élèves maîtrisent bien leur sujet, car dans la
groupes qui peut s’utiliser à tous les niveaux scolaires. phase suivante, ils/elles devront transmettre leur
savoir à leurs camarades de classe.
Préparation Pour cela, les élèves forment une tournée des experts/
La préparation consiste à étudier le matériel d’appren- expertes dans laquelle ils discutent des questions ou-
tissage individuel. On peut pour cela utiliser les termes vertes et préparent la communication à venir : Ils dé-
issus de la physique climatique décrits dans le glos- terminent la manière la plus efficace pour transmettre
saire et d’autres ressources adaptées au niveau sco- leurs acquis, les moyens utilisés et la gestion du temps
laire. au sein du groupe. Ils conçoivent également un exer-
cice ou une question pour tester les connaissances et
Le matériel d’apprentissage individuel se divise en qua- vérifier ainsi le succès de leur communication.
tre domaines marqués par des couleurs différentes : L’élève assiste, observe et corrige les erreurs de com-
préhension.
• «Alimentation électrique»
• «Chauffage» 3. Phase de transmission: Les élèves forment de
• «Isolation des bâtiments» nouveaux groupes de façon à ce que chaque groupe
• «Comportement» inclue au moins un membre de chaque groupe d’ex-
perts/expertes. Chacun à son tour, les élèves trans-
mettent alors le sujet préparé.
Tournée des experts Tournée des groupes
B B A A
B D B
A A A B
B
A B B B D C C D
A
A A C A
D D B
C D D B A D A
C C C D
D D D B
C C C C
C
Figure 3: Enseignement de groupe selon la méthode de la classe en puzzle
5
Questions clés
Les questions clés suivantes peuvent aider les ex-
pertes et experts lors de l’étude de leur sujet :
Groupe d’experts «Alimentation électrique» Groupe d’experts «Isolation des bâtiments»
1. Comment «produit»-on l’énergie électrique 1. Qu’entend-on, en physique, par le transfert ther-
dans une centrale hydroélectrique. Quel est le mique (3 mécanismes)?
fonctionnement d’un générateur électrique? 2. De quoi sont faits les matériaux utilisés pour isol-
2. Comment fonctionne une cellule solaire en silici- er les bâtiments, p. ex. les panneaux en laine de
um? roche (Flumroc)?
3. Comment fonctionne un accumulateur (à l’exem- 3. Qu’est-ce qu’une maison passive? Quel est le stan-
ple de l’accumulateur au plomb)? dard Minergie en Suisse?
Groupe d’experts «Chauffage» Groupe d’experts «Comportement»
1. Comment se présente un chauffage au mazout, au 1. Comment se définit le comportement en psychol-
gaz ou aux pellets? ogie, et l’éthique (morale) en philosophie?
2. Comment fonctionne un panneau solaire (énergie 2. Qu’entendait le philosophe Immanuel Kant par
solaire thermique) pour obtenir de l’eau chaude «impératif catégorique»?
ou renforcer le chauffage? 3. Comment peut-on évaluer le comportement hu-
3. Quels sont les avantages d’une pompe à chal- main, p. ex. le gaspillage de ressources (hautes
eur par rapport aux systèmes conventionnels de exigences en matière de logement, résidences
chauffage, et comment fonctionne-t-elle? secondaires, véhicules etc.) ou le souci écologique
(réduction de la surface d’habitation et de la
température ambiante, renoncement à la voiture
ou aux voyages en avion etc.) à l’aide de l’impératif
catégorique?
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Explication de termes techniques
Ce glossaire est doté d’un codage couleur:
Noir : Connaissances de base
Rouge: Est traité par le groupe d’experts «Alimentation électrique».
Bleu: Est traité par le groupe d’experts «Chauffage».
Vert: Est traité par le groupe d’experts «Isolation XXX ».
Magenta: Est traité par le groupe d’experts «Comportement».
Accumulateur, accu
Batterie chargeable, cellule de stockage rechargeable pour l’énergie électrique. Exemples : accumulateur au
plomb, nickel-cadmium, nickel-hydrure de métal, lithium-ion, lithium-polymère.
Une grandeur essentielle est la densité énergétique en joules par kilogramme et en watt-heures par kilo-
gramme (accu au plomb: 30 Wh/kg, lithium-polymère: jusqu’à 260 Wh/kg).
Un accumulateur présente un nombre limité de cycles de recharge, habituellement 1’000. Ce chiffre import-
ant est amélioré en permanence. L’accumulateur au plomb, inventé il y a plus de 150 ans, s’utilise aujourd’hui
encore comme batterie de démarrage dans les voitures. Sa densité énergétique est certes relativement basse,
mais c’est le seul accumulateur qui puisse se recycler entièrement et qui répond ainsi aux critères écologiques.
Aération par à-coups
Une aération correcte consiste à ouvrir complètement les fenêtres 3-5 fois par jour durant 5 minutes. Il est très
peu efficace de laisser les fenêtres sur leur position de basculement, et cela gaspille de l’énergie de chauffage!
Une aération régulière empêche les dégâts d’humidité et augmente la durée de vie de l’habitation et de son
contenu. De plus, le fait d’aérer son logement par à-coups évite certains problèmes de santé.
Assainissement
L’assainissement énergétique, ou assainissement thermique, se définit comme la modernisation d’un bâtiment
visant à réduire sa consommation d’énergie pour le chauffage, l’eau chaude et l’aération. Parmi les mesures
possibles, on compte l’isolation des murs extérieurs, du toit ou des parois extérieures de la cave, l’assainisse-
ment des fenêtres, l’assainissement du chauffage, l’isolation du plafond de la cave, l’installation de chauffage
solaire pour contribuer à la production de chauffage ou d’eau chaude, et les systèmes d’aération qui récupèrent
la chaleur (aération contrôlée des habitations). Pour éviter les dégâts de construction lors d’un assainissement
énergétique, il faut toujours considérer la maison comme un tout. C’est ainsi que l’on peut constater quelles
mesures d’assainissement ont le meilleur rapport coûts-utilité. Il est possible de combiner bon nombre de ces
mesures.
Batterie
Une batterie est une unité de stockage électrochimique qui ne peut généralement pas se recharger. Un exem-
ple important de batterie est la batterie alcaline au manganèse (pile alcaline) qui possède une tension électrique
de 1,5 Volt. Elle a été inventée en 1960 et représente une version plus récente de la pile au zinc-charbon, que
l’on utilise encore aujourd’hui mais qui est beaucoup moins performante.
Biomasse
Produits animaux et végétaux avec lesquels on peut obtenir de l’énergie thermique ou électrique, ou qui servent
à remplacer l’essence.
7Centrale hydroélectrique
Une centrale hydroélectrique est une centrale qui transforme l’énergie cinétique de l’eau qui coule en énergie
électrique. Pour cela, l’eau active une turbine rattachée à un générateur électrique qui tourne avec elle.
Centrale nucléaire
Dans une centrale nucléaire, on utilise l’énergie née de la scission nucléaire dans les éléments de combustion
(U-235) pour chauffer de l’eau (principe du thermoplongeur). La vapeur ainsi créée s’échappe vers une turbine
à vapeur classique qui alimente de son côté un générateur électrique. Ce générateur produit alors de l’énergie
et la transmet au réseau (figure).
Centrale photovoltaïque
Avec les centrales photovoltaïques, on peut transformer l’énergie solaire en énergie électrique avec un rende-
ment d’environ 20 %. Cette technologie contribue actuellement pour 0,04 % à la production suisse d’électricité.
Le potentiel de l’énergie solaire obtenue dans les centrales photovoltaïques est considérable: d’ici 2050, elle
pourrait couvrir près de 20 % des besoins en électricité en Suisse.
Chauffage à gaz
Un chauffage à gaz est une installation de chauffage alimentée par des gaz combustibles, habituellement du
gaz naturel (méthane CH4). Dans un chauffage central, la chaleur produite par la combustion est transmise à
un élément qui porte la chaleur, plus précisément de l’eau ou de l’air. Une pompe de circulation transporte le
conducteur de chaleur dans la pièce à chauffer. On peut également s’en servir pour produire de l’eau chaude
sanitaire. Les modèles plus modernes des chaudières à gaz ou à mazout exploitent également la chaleur de
condensation présente dans le gaz rejeté, en particulier dans la vapeur d’eau, atteignant ainsi un niveau de ren-
dement légèrement supérieur aux 100 % (généralement 110 %).
8Chauffage au mazout
Le chauffage au mazout se définit comme un chauffage dans lequel la chaleur est produite par la combustion de
mazout, par exemple de mazout extra-léger. Cette chaleur s’utilise principalement pour le chauffage et l’alimen-
tation en eau chaude. Comme la combustion du mazout entraîne également une condensation de la vapeur
d’eau dans l’air, la chaleur de condensation ainsi dégagée représente une autre source de chaleur exploitable.
Le niveau de rendement est donc légèrement plus haut que 100 % dans les chaudières modernes (p. ex. 110%).
Le pétrole est un combustible qui contient du carbone, et lorsque ce carbone brûle, il accélère le changement
climatique. On cherche dès lors, dans le cadre de la transition énergétique, à remplacer les chauffages au ma-
zout par des chauffages aux énergies renouvelables. Les connaissances techniques actuelles permettent de
s’approvisionner presque exclusivement d’énergie produite grâce au soleil, au vent et/ou à l’eau. Pour cela, on
amène dans un système de chauffage existant un mélange d’énergies provenant de petites centrales photovol-
taïques, éoliennes et/ou installations hydroélectriques ainsi que d’installations photothermiques.
Chauffage aux pellets
Un chauffage aux pellets est un chauffage dans lequel on brûle des pellets de bois (granulés à base de copeaux
de bois et de sciure). Les chauffages centraux actuels qui se servent de pellets comme énergie renouvelable
sont comparables aux chauffages à base de mazout ou de gaz, et leur rendement dépasse les 90%.
Chaleur, température, énergie interne
La température (en degrés Celsius ou Kelvin) est une grandeur physique qui décrit l’état de chaleur (état ther-
modynamique) d’un corps : il est «plus chaud» ou «plus froid»; ou mieux : sa température est plus haute ou plus
basse. C’est pourquoi on considère la température comme une grandeur d’état. Par contre, la chaleur (en joules)
est une grandeur de processus, qui décrit celui du réchauffement d’un corps. La chaleur doit être amenée à un
corps depuis l’extérieur pour pouvoir le réchauffer, autrement dit, pour augmenter sa température ou énergie
interne. Lors d’un refroidissement, la chaleur est retirée d’un corps, il devient alors plus froid, sa température et
donc également son énergie interne baisse. L’énergie interne est l’énergie cinétique totale de tous les atomes
ou molécules présents dans un corps physique.
Changement climatique
Les variations climatiques ont souvent des causes naturelles. Cependant, depuis quelques décennies, la
température moyenne globale est en telle croissance qu’on ne peut plus attribuer ce changement à des causes
naturelles. De 1906 à 2005, la température mondiale a augmenté de 0,74°C en moyenne, et cette augmentation
a eu lieu en grande partie après 1970. Le responsable en est principalement la quantité toujours plus grande
de gaz nuisibles à l’environnement dans l’atmosphère, notamment le dioxyde de carbone CO2, le méthane CH4
ou le gaz hilarant N2O. Ces gaz renforcent l’effet de serre naturel. Le principal gaz à effet de serre produit par
l’homme est le dioxyde de carbone (CO2). Il est produit lors de la combustion des sources d’énergie fossiles
(charbon, pétrole, essence).
Classes d’efficacité énergétique
La classe d’efficacité énergétique est une échelle d’évaluation du label européen d’énergie pour les appareils
électriques, p. ex. les réfrigérateurs. Ce label vise à promouvoir la vente d’appareils électriques particulièrement
économes en énergie. On distingue les classes A+++, A++, A+, A à G-.
9Consommation d’énergie
Pour couvrir le besoin en électricité, carburant et énergie thermique, différentes sources d’énergie sont mises
à profit. Depuis 1950, la consommation totale d’énergie à l’échelle mondiale a considérablement augmenté
(cf. graphique)
Office fédéral de l’énergie : Statistique
globale suisse de l’énergie 2010
10Courant hydraulique
Ce terme est ambigu. On le définit ici par l’énergie électrique générée dans une centrale hydroélectrique.
La courbe de Keeling
La «courbe de Keeling» ci-contre montre l’évolution de la concentration de CO2 dans l’atmosphère terrestre de
1947 à 2016 telle qu’elle a été mesurée sur le Mauna Loa, à Hawaï.
Elle met en évidence d’une part les variations saisonnières naturelles de la concentration de CO2 (insertion) et
d’autre part, la forte augmentation anthropogène (causée par l’homme) de 320 à 400 µmol de CO2 / mol d’air
en 70 ans.
Dioxyde de carbone CO2
Le CO2) est un gaz incolore incombustible qui est également inodore lorsqu’il est en faible concentration. En
tant que composante de l’air, le CO2) représente un gaz à effet de serre important dans l’atmosphère. La pro-
portion de CO2) dans l’atmosphère terrestre a augmenté de 280 ppm au début de l’industrialisation (1780) à
presque 400 ppm aujourd’hui (2017), et ce principalement en raison de la combustion de sources d’énergie
fossiles. Cette tendance est encore à la hausse (> courbe de Keeling) et renforce l’effet de serre, responsable du
réchauffement climatique mondial.
Energie éolienne
Dans les centrales éoliennes, le vent fait tourner les ailes de l’installation, qui transforme à son tour cette énergie
mécanique en énergie électrique à l’aide d’un générateur.
11Effet de serre, gaz à effet de serre
L’effet de serre décrit l’impact des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone CO2, le méthane CH4,
le gaz hilarant N2O et surtout la vapeur d’eau H2O contenus dans l’atmosphère sur la température au sol. L’effet
de serre entraîne une hausse de cette température.
L’effet s’explique par le fait que l’atmosphère est pratiquement transparente pour les rayonnements à ondes
courtes provenant du soleil, mais moins pour le rayonnement infrarouge à ondes longues qui sont renvoyés de
la surface chaude de la terre et de l’air chauffé. Les gaz à effet de serre renforcent cet impact. Le chauffage d’une
serre de jardinage par les rayons du soleil ne repose pas sur cet effet de serre.
Empreinte écologique (ecological footprint)
L’empreinte écologique d’un être humain (telle qu’elle a été décrite par Mathis Wackernagel dans le cadre de
sa dissertation), indique combien de surface de terre et d’eau est nécessaire à une personne pour couvrir son
besoin en ressources et neutraliser ses déchets. Actuellement, l’empreinte écologique de l’homme est si grande
qu’il nous faudrait une terre 1,5 fois plus grande.
L’empreinte carbone est une composante de l’empreinte écologique. Notre empreinte carbone a fortement
augmenté ces dernières années et constitue aujourd’hui plus de la moitié (env. 55 %) de l’empreinte écologique
totale. L’empreinte carbone décrit la quantité de CO2 générée par notre mode de vie. Elle englobe notamment
la combustion d’énergies fossiles pour produire de l’énergie et des marchandises. Dans le calcul de l’empreinte
écologique, cette quantité s’exprime par la surface terrestre nécessaire pour fixer le CO2 émis.
Emissions de CO2 (anthropogènes, c.-à-d. causées par l’homme)
Le CO2 naît de la combustion de sources énergétiques fossiles (charbon, mazout, gaz) dans les chaudières ou
les moteurs d’automobiles. Il est présent dans l’atmosphère à une concentration d’environ 0,04 % (> courbe de
Keeling) et contribue pour environ 20 pourcent à l’effet de serre naturel. En moyenne, le CO2 a besoin de 120
ans pour se décomposer dans l’atmosphère. Le CO2 représente près de 60 pourcent de l’effet de serre anthro-
13
pogène. Dans le monde, les émissions anthropogènes de CO2 s’élevaient à 3.1·10 kg environ en 2009, et les
14
émissions naturelles à 5.5·10 kg. Mais cette quantité est compensée par une consommation naturelle d’une
envergure quasiment égale (photosynthèse, fixation du carbone par des organismes calcifiants). De nos jours, il
est scientifiquement établi que les émissions de CO2 causées par l’homme exercent une influence statistique-
ment significative sur le climat. L’homme est responsable du réchauffement climatique mondial. C’est pourquoi
il est aujourd’hui urgent et indispensable de prendre des mesures pour protéger le climat. A part le dioxyde de
carbone, le méthane et l’oxyde d’azote représentent également de puissants gaz à effet de serre.
Energies fossiles
Pour le chauffage, on utilise surtout les sources d’énergie fossiles telles que le charbon, le gaz naturel et le
pétrole. Leur combustion libère du CO2 et d’autres gaz à effet de serre. L’utilisation de combustibles fossiles
est la cause principale de la production anthropogène (provoquée par l’homme) du gaz à effet de serre CO2
et ainsi, le principal responsable du changement climatique (voir la courbe de Keeling). Les énergies fossiles
utilisées actuellement, à savoir le pétrole, le gaz, le charbon, mais aussi les sables et schistes bitumineux, sont
des mélanges d’hydrocarbures qui se sont formés à partir de matières organiques mortes (organismes préhis-
toriques). Ces processus de transformation ont nécessité des millions d’années. Il a fallu des millions d’années
pour que ces processus de transformation se finalisent. On ne peut donc pas s’attendre à ce que de nouvelles
énergies fossiles se forment dans des délais pertinents pour l’être humain. Les sources d’énergie fossiles ne
sont donc pas renouvelables. On prévoit aujourd’hui qu’en poursuivant la consommation actuelle, les réserves
de pétrole seront épuisées dans 40 à 50 ans, et les réserves de gaz dans environ 70 ans. Le charbon, par contre,
devrait encore être disponible pour les 200 prochaines années. Cependant, sa combustion, surtout s’il s’agit de
lignite (charbon brun), représente une charge plus lourde pour l’environnement que celle du pétrole ou du gaz.
12Energie géothermique
C’est ainsi que l’on appelle l’énergie stockée sous forme de chaleur sous la surface de la terre ferme, résultant
en grande partie de la décomposition d’éléments radioactifs de provenance naturelle. Dès environ 15 mètres
sous la surface, la température du sol est déjà constante tout au long de l’année. A 5’000 mètres de profondeur,
on observe en Suisse des températures avoisinant les 200°C.
Energie nucléaire : uranium et plutonium, deutérium
Lors de la scission de l’uranium-235 ou du plutonium-238, de l’énergie thermique et un rayonnement ionisant
(radioactivité) sont libérés. L’énergie thermique est utilisée pour produire de l’énergie électrique («électricité»).
La fusion de noyaux atomiques légers, p. ex. du deutérium H2 à l’hélium He4, produit également une (très)
grande quantité d’énergie.
Energies renouvelables
Les sources d’énergie renouvelables, notamment les rayons du soleil, la force hydraulique (ou plutôt l’énergie
hydraulique), la chaleur terrestre ou la biomasse : Dans l’exploitation des énergies renouvelables, l’énergie ray-
onnante ou cinétique est directement utilisée et transformée en énergie électrique ou thermique.
Etat de veille (stand-by)
L’état de veille d’un appareil électrique est un mode de fonctionnement dans lequel les fonctions utiles de cet
appareil sont désactivées mais peuvent être réactivées rapidement à tout moment. Le maintien de cet état de
veille requiert de l’énergie (naturellement moins que le mode de fonctionnement normal).
Façade (isolation thermique)
On a recours à l’isolation thermique de façades pour réduire le refroidissement de bâtiments chauffés. Jusque
dans les années 1960, les façades de bâtiments étaient à peine isolées contre le froid. Le mazout était devenu
abordable et pouvait remplacer le charbon comme matériel de chauffage. Le mazout était bien meilleur marché
que maintenant. Ce n’est qu’après la crise pétrolière de 1972/73 (durant laquelle le prix du pétrole a triplé)
qu’une prise de conscience a eu lieu chez les architectes et maîtres d’ouvrage. Les enveloppes des nouvelles
constructions ont été munies d’isolation. L’écran pare-vapeur empêche la vapeur d’eau provenant d’un intérieur
plus chaud de se condenser dans le matériau isolant.
Fenêtre (vitrage isolant multicouches)
Le vitrage isolant multicouches, également appelé verre isolant, est un élément de construction pour fenêtres
constitué d’au moins deux vitres de verre. Entre les couches de verre, un espace vide imperméable au gaz et à
l’humidité permet une isolation aussi bien thermique qu’acoustique. Les châssis des fenêtres sont faits de bois
ou de PVC.
LED, Light emitting diode, diode lumineuse
Une LED est un dispositif semi-conducteur qui brille dans le secteur infrarouge, visible et ultraviolet du spectre,
p. ex. un cristal mixte de phosphure de gallium et d’arséniure de gallium. Au moment de leur invention (1962),
les LED étaient principalement utilisées comme signaux ou témoins lumineux dans les appareils électroniques.
Grâce à des améliorations techniques, leur rendement lumineux a de plus en plus augmenté, si bien qu’aujo-
urd’hui les LED s’utilisent dans tous les éclairages et ont détrôné les ampoules conventionnelles. Leur rende-
ment lumineux presque 10 fois supérieur permet aux LED de se chauffer beaucoup moins que les ampoules.
13Maison passive standard
Une maison passive est un bâtiment qui peut généralement se passer de chauffage, d’une part grâce à sa bonne
isolation, et d’autre part grâce à l’utilisation d’échangeurs de chaleur qui évitent les baisses de température lors
de l’aération. Une maison passive ne peut pas dépasser, pour son chauffage, une consommation de 15 kilo-
watt-heures (teneur énergétique d’environ 1,3 litre de mazout) par mètre carré et par année. La consommation
maximale pour le chauffage s’élève à 10 W/m2 et doit s’effectuer par l’air insufflé, même au creux de l’hiver. La
consommation d’énergie ne doit pas dépasser les 120 kWh par mètre carré et par année. Ces maisons sont
qualifiées de «passives» car la plus grande partie de la chaleur provient de sources «passives» telles que les ray-
ons du soleil ou la chaleur qui émane des personnes et des appareils techniques. Il est possible de transformer
une maison existante en maison passive, moyennant des travaux de transformation et d’assainissement.
Standard Minergie
Le standard Minergie décrit les propriétés d’un bâtiment basse consommation en Suisse. Depuis 1998, plus de
40’000 bâtiments ont été certifiés comme tels. Les exigences principales d’un standard Minergie sont une en-
veloppe bien isolée, une alimentation énergétique renouvelable et à haut rendement ainsi qu’une aération con-
trôlée. La valeur Minergie détermine la qualité énergétique d’un bâtiment donné. Elle indique combien d’énergie
finale ce bâtiment a le droit de recevoir. Pour les bâtiments neufs d’habitation, cette valeur s’élève à 55 kWh par
m2 et par année (énergie finale pondérée).
Minimum légal
C’est dans les bâtiments (bien plus que dans la circulation) que l’on peut économiser le plus de combustibles
fossiles (pétrole, gaz). Des mesures d’assainissement énergétique permettent de réduire considérablement les
émissions de CO2. Pour l’assainissement énergétique de bâtiments existants, il n’existe en Suisse aucune ob-
ligation concernant le niveau d’assainissement, pas plus qu’il n’existe de «minimum légal». Selon l’article 89
paragraphe 4 de la Constitution fédérale, ce sont principalement les cantons qui sont responsables des «me-
sures concernant la consommation d’énergie dans les bâtiments». La Confédération n’agit que subsidiairement
(apportant son soutien). Avec le Programme Bâtiments de la Confédération et des cantons, en vigueur depuis
début 2010, on a établi des mesures incitatives ciblées pour soutenir l’assainissement volontaire de bâtiments
existants, si toutefois l’enveloppe de ces bâtiments correspond qualitativement au standard de Minergie.
Panneau solaire
Les panneaux solaires permettent d’utiliser l’énergie solaire pour chauffer de l’eau et compléter les perfor-
mances du chauffage. En Suisse, on fabrique chaque année environ 4’000 installations pour assurer ces deux
fonctions. Le potentiel de la chaleur solaire est énorme. Si tous les bâtiments existants étaient assainis de façon
optimale, on pourrait couvrir la demande entière des ménages suisses à l’aide de panneaux solaires.
Pompe à chaleur
Une pompe à chaleur est une machine thermodynamique qui, par un travail mécanique (moteur électrique),
prend de l’énergie thermique depuis un «réservoir» à température plus basse (ambiante) et la restitue – avec
l’énergie provenant du moteur – sous forme de chaleur utile à une plus haute température, p. ex. à une maison
qu’il s’agit de chauffer. Comme une pompe à chaleur extrait «gratuitement» une partie de l’énergie de ses alen-
tours, sa rentabilité est plus grande que 100%, p. ex. 300-400%. Si la puissance mécanique du moteur électrique
utilisé est p. ex. de 1 kW, une pompe à chaleur dont le rendement est de 300 % procure 3 kW de puissance
thermique à la maison que l’on veut chauffer. Le principe de la pompe à chaleur est également utilisé dans le
mécanisme du réfrigérateur (pompe à refroidissement).
14Prendre une douche plutôt qu’un bain
En prenant un bain, on utilise plus du double de l’eau nécessaire pour une douche. Il faut 120 litres d’eau pour
remplir une baignoire, alors que pour une douche, on a «seulement» besoin de 70 litres environ. Mais le bain
n’est pas seulement gourmand en eau - il met également une plus grande quantité d’énergie à contribution.
Pour réchauffer 100 litres (100 kg) d’eau de 10°C à 50°C, l’énergie utilisée s’élève à 4,6 kWh. 1 kilowatt-heures
(kWh) d’énergie électrique coûte aujourd’hui dans les 20 centimes (CHF 0,20).
Séchoir
Machine à sécher des vêtements permettant, grâce à de l’air chaud, d’extraire toute l’humidité de textiles
mouillés (lessive) en un laps de temps relativement court (généralement 2 heures). Sa forme et ses dimensions
sont identiques à celles d’une machine à laver. Ces appareils consomment beaucoup d’énergie; inutile, car la
lessive pourrait tout aussi bien sécher à l’air. A noter que les séchoirs modernes à condensation disposent d’une
pompe à chaleur et sont moins gourmands en énergie que les versions plus anciennes.
Sonde géothermique
Une sonde géothermique (Figure 12) est un système fermé de conduites dans lesquelles on fait circuler un
fluide qui transporte la chaleur (eau avec antigel). On l’intègre dans le sous-sol avec un puits de forage générale-
ment vertical. La sonde géothermique permet d’extraire la chaleur de la terre et de la transmettre ensuite à
l’échangeur thermique d’une pompe à chaleur.
Sortie du nucléaire civil
En mai 2017, le peuple suisse a approuvé une nouvelle loi sur l’énergie qui prévoit le remplacement progres-
sif d’une production énergétique nucléaire par l’exploitation de sources d’énergie renouvelables. En 2019, la
première centrale à disparaître sera celle de Mühleberg, aux environs de Berne. Suivront ensuite les centrales
de Beznau, Gösgen et Leibstadt. D’ici 2050, la transition vers des sources d’énergie entièrement renouvelables
sera complète. La sortie du nucléaire en Suisse est une conséquence directe de l’accident nucléaire de Fukushi-
ma (Japon) suite à un tsunami (séisme sous-marin) en 2011.
Surface habitable
On appelle surface habitable la surface au sol de toutes les pièces qui appartiennent à un logement. La surface
habitable dont dispose chaque personne en Suisse a fortement augmenté au cours des dernières décennies,
ce qui a eu pour effet une augmentation de la consommation d’énergie. Une réduction de la surface habitable
entraîne une économie d’énergie considérable.
Température ambiante
La température ambiante, ou température intérieure, représente la température qui règne habituellement dans
les pièces habitées. On la mesure sur la base de l’air qui se trouve dans ces pièces.
La température ambiante idéale dépend de la fonction d’une pièce donnée. Pour la cuisine et la chambre à
coucher, des températures de 16 à 18 °C suffisent. Afin d’éviter la formation de moisissures, la température
ambiante ne doit pas descendre au-dessous des 16 °C. Avec une réduction de la température ambiante, p. ex. à
20°C, on pourrait économiser beaucoup d’énergie et réduire ainsi massivement les émissions de CO2 (chauffag-
es au mazout ou au gaz).
15Transfert thermique
Il existe trois mécanismes de transmission de la chaleur : la convection (écoulement thermique, p. ex. dans l’eau
ou l’air), la conduction (p. ex. dans une barre en cuivre) et le rayonnement (p. ex. rayonnement infrarouge du
soleil). L’exemple de la bouteille isotherme illustre bien ces trois mécanismes. C’est en 1893 que le physicien
écossais Sir James Dewar (1842-1923) a inventé ce récipient à l’isolement thermique presque idéal, qui porte
d’ailleurs son nom. Dans une bouteille isotherme, le transfert thermique est réduit à un minimum par l’utilisation
d’un matériau qui conduit mal la chaleur (verre ou acier nickel-chrome), par la structure à deux parois du récip-
ient avec un manteau de vide qui empêche l’écoulement thermique (convection) de l’intérieur vers l’extérieur,
et par des parois réfléchissantes des deux côtés (très fine couche d’argent) qui bloquent en grande partie le
transfert thermique par rayonnement.
Valeur U (valeur k)
Dans la technique de construction, l’isolation thermique p. ex. d’un matériau à une ou plusieurs couches for-
mant une paroi de maison est évaluée à l’aide de valeurs U. Dans ce cadre, on ne tient pas seulement compte
de la conductibilité thermique à travers ce matériau, mais également du mécanisme de transfert de la chaleur
sur ce matériau par le courant de chaleur (convection) de l’air intérieur et extérieur.
La valeur U, appelée coefficient de conductibilité thermique (anciennement valeur k), indique combien de chal-
eur sort d’un bâtiment par un élément de construction donné, et représente donc une mesure de la faculté
d’isolation d’une paroi de bâtiment. Plus la valeur U est petite, meilleure est l’isolation. L’unité de la valeur U est
le watt par mètre carré et par Kelvin (ou °C).
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