1-6 - L'équation de Kaya


Exemple de maison passive - © J-M Pupille - Architecte

Exemple de maison passive - © J-M Pupille Architecte



L'intérêt écologique des maisons passives

Pourquoi construire passif?


Les raisons pour construire passif sont multiples et très variées. Dix d'entre elles ont été données dans l'artice "Pourquoi construire écologique en 10 raisons ?". Il peut également s'agir de prendre soin de sa santé grâce à amélioration de la qualité de l'air intérieur et de celle des autres en limitant la pollution, de préférer s'enrichir en économisant plutôt que de payer les fournisseurs d'énergie et les taxes, ou encore de préserver sont confort sans se ruiner en période de gel comme de canicule. Qu'il s'agisse d'une raison écologique, économique, physiologique ou de toute autre, au final, tous ces motifs se rassemblent pour constituer un ensemble d'avantages considérables pour celui qui en bénéficie, à court comme à long terme.

Parmi toutes les causes possibles qui conduisent à faire le choix de construire passif, il en est une dont la portée va bien au-delà du simple intérêt personnel et familial. Il s'agit de la réduction de la pollution grâce à la réduction drastique de la consommation d'énergie productrice de CO2, cette pollution sans limites territoriales qui, pour le moins, participe au changement climatique indéniable. Cette cause est une des seules qui résulte d'un raisonnement irréfutable car purement mathématique…

Une raison parfaitement objective


La conclusion d’un raisonnement mathématique juste est toujours exacte si, bien sûr, les hypothèses initiales le sont aussi. Partant de ce principe, le respect de l'équation de Kaya, qui n'est autre que la mise en relation des principaux paramètres humains qui impactent le climat, ne devait être ni un choix ni une recommandation, mais un constat et une obligation qui devrait s'imposer à tous, car elle ne comporte pas la moindre part de subjectivité provenant d'avis personnels fussent ils ceux d'experts internationalement reconnus.

L'équation de Kaya définit notre avenir climatique
et permet de vérifier l'intérêt de construire passif…

Démonstration


Règles mathématiques de base


  • 1 - Une valeur connue ou inconnue est égale à elle-même. Par exemple 10=10 ou X=X
  • 2 - Diviser puis multiplier une valeur connue ou une inconnue par la même valeur est équivalent à la valeur initiale. Par exemple, 10/2x2 est toujours égal à 10 et, plus généralement, X/YxY est toujours égal à X.

Les paramètres pris en compte


Les principaux paramètres découlant de l'activité humaine qui ont une incidence sur le dérèglement climatique résultant au moins en partie de l'augmentation massive du CO2 dans l'atmosphère sont les suivants :
  • CO2 ; Dioxyde de carbone résultant de l'usage immodéré de l'énergie par la population mondiale, le gaz carbonique d'origine anthropique
  • TEP ; Tonnes d'Equivalent Pétrole représentant l'énergie primaire utilisée annuellement au niveau mondial, l'énergie, renouvelable ou non, prélevée dans la nature, utilisée directement ou après transformation.
  • PIB : Produit Intérieur Brut mondial, la richesse matérielle mondiale
  • POP : POPulation mondiale, le nombre d'humains qui peuple ou peuplera la terre en fonction de la démographie prévisible
Ces paramètres déterminants sont bien évidemment liés et peuvent donc constituer un nouvel équilibre, un cercle vertueux ou un cercle vicieux en fonction de leurs interactions bénéfiques ou néfastes comme dans l'exemple suivant : la population mondiale s'enrichit en produisant d'autant plus qu'elle dispose d'énergies productrices du CO2 mais l'augmentation du pourvoir d'achat ralentit la croissance de la population et limite simultanément cet impact. Les conséquences opposées de cet exemple sont d'autant plus difficiles à estimer que les interactions sont multiples et variables d'un pays à l'autre, d'une culture à l'autre.

L'équation de Kaya


En suivant la règle 1, l'égalité suivante est toujours vraie : CO2 = CO2.

Comme le permet la règle 2, l'égalité suivante qui consiste à diviser puis multiplier le terme CO2 par chacun des autres paramètres climatiques est également toujours vraie : CO2 = CO2/TEPxTEP/PIBxPIB/POPxPOP

En regroupant les termes, cette formule est l'équation de Kaya, économiste japonais qui en est à l'origine dans les années 1990 :

CO2 = (CO2/TEP) x (TEP/PIB) x (PIB/POP) x POP

Dans cette équation :

  • CO2/TEP est la quantité de CO2 produite par chaque tonne d'équivalent pétrole utilisée, c'est la nuisance de l'énergie
  • TEP/PIB est la quantité énergie nécessaire pour garantir la richesse mondiale, autrement dit l'efficacité énergétique de l'activité humaine
  • PIB/POP est l'enrichissement individuel donc le pouvoir d'achat de chacun d'entre nous
  • POP reste inchangé et représente la population mondiale
En replaçant les termes de l'équation par leur signification, l'équation de Kaya devient beaucoup plus compréhensible. Elle doit permettre de faciliter les axes de recherche des solutions globales à mettre en œuvre pour réduire notre impact sur le changement climatique :

CO2 = Nuisance de l'énergieEfficacité énergétiquePouvoir d'achatPopulation


Les objectifs à atteindre


Les études et analyses du GIEC, le Groupe Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat, fort heureusement considérées de plus en plus réelles et fiables, indiquent qu'il faudrait au moins diviser par 4 les émissions actuelles de CO2 afin que la température moyenne sur terre n'augmente pas au-delà de 2°C d'ici à 2050. Ce facteur est passé de 2 à 4 en quelques dizaines d'années du fait de l'inaction mondiale à propos du climat. Les conséquences des risques climatiques pourraient pourtant être catastrophiques pour l'humanité si cet objectif n'était pas atteint.

Analyse et conséquences de l'équation de Kaya


Comment faire pour obtenir ce facteur 4 ou du moins pour y participer dans le domaine de la construction, sachant que nous n'avons aucun moyen d'action sur l'évolution de la population et celle du pouvoir d'achat dont les valeurs actuelles et futures peuvent seulement être estimées pour être prises en compte?

La population mondiale augmente de moins en moins vite, mais en permanence. Les prévisions actuelles indiquent une croissance de 0,8% par an soit un total de 27% d'ici 2050. La population mondiale sera alors proche de 9,8 milliards à moins que, entre autres, la pandémie du Coronavirus ou d'autres à venir ne réduisent ces prévisions. Le facteur POP est donc estimé à 1,27 sur la période de 30ans qui va de 2020 à 2050.

Le pouvoir d'achat augmente en permanence. À moins que les conséquences économiques de la pandémie du Covid-19 ne la fassent baisser, la prise en compte d'une valeur pessimiste de 2% par an donne une valeur supérieure à 1,81 pour le paramètre PIB/POP pour la même période de 30ans.

L'augmentation prévisible globale de ces deux facteurs est donc de 1,27*1,81 soit un facteur pratiquement égal à 2,3. Afin de compenser cette augmentation tout en divisant par 4 les émissions de CO2, ce sont les 2 autres facteurs, la nuisance de l'énergie et l'efficacité énergétique, qui doivent baisser d'un facteur supérieur à 9.

La nécessité de réduire de manière importante la nuisance de l'énergie impose d'utiliser des énergies propres, le soleil, le vent, les marées… et donc de produire proprement celle dont nous avons inéluctablement besoin avec stockage pour permettre tout à la fois un usage différé ainsi qu'une la régulation efficace et rapide de sa distribution alors que de la production naturelle est très intermittente.

La nécessité d'améliorer l'efficacité énergétique conduit à réduire drastiquement notre besoin d'énergie, à l'économiser et à récupérer toute celle qui peut l'être pour finalement ne perdre que l'énergie fatale, celle qu'il est inévitable de perdre quoique l'on fasse.

Faut-il croire l'équation de Kaya?


L'équation de Kaya est juste, mais ses résultats et les conséquences qui en découlent proviennent de prévisions qui, bien qu'établies sur des bases scientifiques, sont hypothétiques par nature. Le but n'est pas de savoir si elles sont parfaitement exactes, mais plutôt de déterminer un ordre de grandeur, autrement dit l'orientation politique à suivre impérativement. L'histoire climatique montre que, depuis des dizaines d'années, les prévisions basées sur notre comportement naturel, habituel, celui de l'inaction écologique quasi générale, étaient incroyablement justes. Il n'y aucune raison pour que les prévisions actuelles, bien plus précises que par le passé, ne conduisent pas à la catastrophe prévue si rien n'est fait.

La solution dans le domaine de la construction


Exemple de maison écologique - © J-M Pupille - ArchitecteDans le cas de la construction, une solution existe pour participer à la limitation de notre impact planétaire néfaste. Ces constructions, également capables de conserver notre confort habituel, l'indispensable et même parfois le superflu, pendant les périodes hors normes de froid plus intense qu'à l'habitude ou pendant les périodes de canicule de plus en plus fréquentes, sont les bâtiments de type maison passive à énergie positive. Ces constructions bioclimatiques neuves, qui divisent par 10 le besoin d'énergie des constructions précédent la RT2012, et par 4 celles qui sont conformes à cette règlementation, mais aussi les constructions anciennes rénovées à un niveau de performance proche, voire même équivalent, sont les seules qui sont capables de faire encore bien mieux, d'atteindre voire même de dépasser le bon niveau de performance, notamment lorsqu'elles sont biosourcées en tout ou partie et équipées de systèmes de récupération, de production, de stockage et de gestion optimisée de l'énergie.

Même si elles ne sont pas sans incidences écologiques,
les maisons passives, bioclimatiques, biosourcées, à énergie positive,
sont les seules en mesure de respecter l'équation de Kaya et donc le climat


Jean-Michel Pupille - Architecte D.P.L.G. à Toulouse



Article précédent sur le sujet

 



Sur le même sujet
Thème 1 - Les fondements