Énergie grise

L’énergie grise ou énergie intrinsèque est la quantité d'énergie nécessaire lors du cycle de vie d'un matériau ou d'un produit : la production, l'extraction, la transformation, la fabrication, le transport, la mise en œuvre, l'entretien puis pour finir le recyclage, à l'exception notable de l'utilisation. En effet, l'énergie que nécessite l'utilisation est une énergie directe, qui ne rentre pas dans le champ sémantique de l'énergie grise, énergie indirecte par essence. Chacune de ces étapes nécessite de l'énergie, qu'elle soit humaine, animale, électrique, thermique ou autre. En cumulant l'ensemble des énergies consommées sur l'ensemble du cycle de vie, on peut prendre la mesure du besoin énergétique d'un matériau ou d'un produit. L'énergie grise est une énergie cachée, indirecte, au contraire de l'énergie liée à l'utilisation, que le consommateur connaît, ou peut connaître aisément.

L'affichage de l'énergie grise peut guider ou renseigner les choix notamment en vue de réduire l'impact environnemental.

En théorie, un bilan d'énergie grise additionne l'énergie dépensée lors :

• de la conception du produit ou du service ;
• de l'exploitation de la ressource ou de la matière première ;
• de l'extraction et du transport des matières premières ;
• de la transformation des matières premières et la fabrication du produit ou du service ;
• de la commercialisation ;
• de l'entretien, des réparations, des démontages du produit dans son cycle de vie ;
• du recyclage du produit en fin de vie.

L'énergie incorporée désigne généralement l'énergie nécessaire à la fabrication du matériau (mais non à sa mise en œuvre ou fin de vie).

La consommation énergétique moyenne d'un Français ne serait visible qu'à hauteur d'un quart: c'est la consommation d'énergie au sens classique du terme. Les trois quarts restants correspondraient à l'énergie grise, soustraite à notre vue, et dont nous n'avons le plus souvent pas conscience , ce qui souligne la très grande importance que revêt la problématique de l'énergie grise. Par ailleurs, dans le cadre de la mondialisation, il s'avère que les pays industrialisés exportent de l'énergie grise vers les pays peu industrialisés, ou qui ont perdu des pans entiers de leur industrie. C'est ainsi que la Chine est devenue au cours du temps un grand exportateur d'énergie grise et même à hauteur d'environ 30 % de sa production d'énergie . Dès lors il est légitime de se demander si de gros importateurs d'énergie grise (comme on peut en trouver au sein de l'Union Européenne) sont aussi vertueux que l'indiquent leurs statistiques, qui font fi de l'énergie grise. À cet égard, même si les émissions de CO2 ne sont pas directement liées à l'énergie grise (on sait qu'en fait une forte corrélation existe entre les deux), il est symptomatique de constater que, selon les statistiques officielles du gouvernement français, les Français émettent huit tonnes de CO2 par an et par personne. Mais si on tient compte des émissions liées à la fabrication à l'étranger des produits qu'ils consomment, les émissions de CO2 par Français et par an passent à douze tonnes , soit 50 % de plus que le chiffre affiché précédemment. Pire, si les émissions par personne et par an produites en France ont bien baissé depuis 1990, les émissions globales par personne et par an qui tiennent compte des émissions liées à la fabrication à l'étranger de ce qui est consommé en France ont bel et bien augmenté depuis cette même date. Cela montre qu'il convient de manier les chiffres avec la plus extrême précaution.

L'obsolescence programmée constitue un grave problème, qu'il convient de résoudre si l'on veut réduire l'impact de l'énergie grise. Les repair cafés apportent une réponse intéressante.

D'un point de vue industriel, eu égard au bon EROEI du solaire thermique, on peut imaginer que les usines qui fonctionnent à base de chaleur solaire sont appelées à un avenir brillant . Pour les usines situées dans des régions où l'ensoleillement est plus faible, le recours à la cogénération s'impose.

Plus généralement, les produits low-tech ont le plus souvent un contenu en énergie grise bien moindre que celui des produits high-tech.

Énergie grise appliquée au bâtiment

Dans la filière du bâtiment, la recherche d'économies d'énergie permet d'atteindre depuis les années 2000 le stade du « Bâtiment passif » c'est-à-dire sans chauffage central, ou encore du « Bâtiment Basse Consommation ». Leur performance énergétique a atteint un tel niveau qu'il n'y a pratiquement plus besoin d'énergie pour les chauffer ou les éclairer. Les enjeux se sont maintenant déplacés sur l'énergie grise : il y a beaucoup d'énergie grise incorporée dans les matériaux et dans la construction du bâtiment. Elle représente de 25 à 50 ans de consommation dudit bâtiment.

La connaissance de l'énergie grise incorporée dans un bâtiment permet d'apprécier la pression que sa construction exerce sur les ressources naturelles.

Exemples de bilan d'énergie grise

Les métaux et les matières synthétiques incorporent beaucoup d'énergie grise. Les produits qui viennent de loin également. Les matériaux les moins transformés et consommés proches de leur lieu de production contiennent peu d'énergie grise.

Dans le bâtiment, pour minimiser l'énergie grise, on recherche autour du lieu de la construction les matériaux végétaux (chanvre, bois, paille, lin, liège), animaux (laines de mouton, plumes de canard) ou minéraux (terre crue, pierres, galets).

Les matériaux suivants ont été classés dans l’ordre du moins gourmand au plus gourmand en énergie grise :

• Bottes de paille : 0,001 MWh/m³;

• Matériau bois : 0,1 à 0,6 MWh/m³ ;
• Béton cellulaire : 0,54 MWh/m³ ;
• Bloc de béton : 0,7 MWh/m³ ;
• Polystyrène expansé : 0,3 à 0,85 MWh/m³ ;
• Brique pleine : 1,2 MWh/m³ ;
• Béton armé : 1,85 MWh/m³ ;
• Acier recyclé : 24 MWh/m³ ;
• Acier primaire : 52 MWh/m³ ;
• Cuivre 140 MWh/m³ ;
• Zinc - titane 180 MWh/m³ ;
• Aluminium 190 MWh/m³.

Attention cependant à ne pas confondre le volume du matériau et l'utilisation qu'on en fait, la performance de ce matériau. Par exemple si 1 mètre cube de bois a une énergie grise inférieure à 1 MWh alors qu'un mètre cube d'acier représente plus de 50 MWh, les utilisations et performances de ces matériaux sont difficilement comparables.

Exprimée en kWh/m3

Source: ecoconso.be en mise à disposition sous un contrat Creative Commons

Énergie grise des métaux

• acier: 60 000 kWh/m³ ;
• cuivre: 140 000 kWh/m³ ;
• zinc: 180 000 kWh/m³ ;
• aluminium: 190 000 kWh/m³ ;

Énergie grise des canalisations

• tuyau en grès: 3 200 kWh/m³ ;
• tuyau fibrociment: 4 000 kWh/m³ ;
• tuyau PVC: 27 000 kWh/m³ ;
• tuyau d’acier: 60 000 kWh/m³ ;

Énergie grise des murs porteurs

• béton poreux (cellulaire): 200 kWh/m³ ;
• brique silico-calcaire creuse: 350 kWh/m³ ;
• brique terre cuite (nid d’abeilles): 450 kWh/m³ ;
• béton: 500 kWh/m³ ;
• brique silico-calcaire de parement: 500 kWh/m³ ;
• brique terre cuite perforée: 700 kWh/m³ ;
• brique ciment: 700 kWh/m³ ;
• brique terre cuite pleine: 1 200 kWh/m³ ;
• béton armé: 1 850 kWh/m³ ;

Énergie grise des enduits

• enduit argile ou terre crue: 30 kWh/m³ ;
• enduit à la chaux: 450 kWh/m³ ;
• enduit plâtre: 750 kWh/m³ ;
• enduit ciment: 1 100 kWh/m³ ;
• enduit synthétique: 3 300 kWh/m³ ;

Énergie grise de la charpente

• bois d’œuvre: 180 kWh/m³ ;
• bois lamellé-collé: 2 200 kWh/m³ ;

Énergie grise des cloisons légères

• panneau de plâtre: cartonné 850 kWh/m³ ;
• panneau de plâtre: fibreux 900 kWh/m³ ;
• panneau d'aggloméré: 2 200 kWh/m³ ;
• panneau fibre de bois: (dur) 3 800 kWh/m³ ;
• contre-plaqué: 4 000 kWh/m³ ;

Énergie grise de l’isolation thermique

• fibres de lin: 30 kWh/m³ ;
• fibres de chanvre: 40 kWh/m³ ;
• cellulose de bois: 50 kWh/m³ ;
• laine de mouton: 55 kWh/m³ ;
• laine de roche: 150 kWh/m³ ;
• perlite: 230 kWh/m³ ;
• laine de verre: 250 kWh/m³ ;
• argile expansée: 300 kWh/m³ ;
• panneau de liège: 450 kWh/m³ ;
• polystyrène expansé: 450 kWh/m³ ;
• polyesters: 600 kWh/m³ ;
• polystyrène extrudé: 850 kWh/m³ ;
• mousse de polyuréthane: 1 000 à 1 200 kWh/m³ ;
• panneau fibre de bois: (tendre): 1 400 kWh/m³ ;
• verre cellulaire: 700 à 1 300 kWh/m³ .

Énergie grise de la couverture

• tuile béton: 500 kWh/m³ ;
• tuile terre cuite: 1 400 kWh/m³ ;
• tuile fibrociment: 4 000 kWh/m³ ;

Énergie grise énergétique

L'EROEI constitue une mesure de l'énergie grise énergétique. De par sa définition, il est possible d'aboutir au rendement $\eta$ donné par
$\eta ={\frac {\hbox{EROEI – 1}}{\hbox{EROEI}}}$ et à la fraction perdue par $1-\eta ={\frac {\hbox{1}}{\hbox{EROEI}}}$

Dans ces conditions, il faut majorer l'énergie finale consommée d'un facteur de ${\frac {\hbox{1}}{\hbox{EROEI - 1}}}$ pour obtenir l'énergie primaire.

Pour un EROEI de huit par exemple, il faut ajouter à la consommation finale un septième de sa valeur pour obtenir l'énergie primaire.

Pour obtenir véritablement l'énergie grise, il faudrait tenir compte de l'énergie nécessaire pour la construction et la maintenance des centrales énergétiques. Là, les chiffres manquent.

En France, par convention, l'EROEI de l'électricité est égal à 2,58/1,58 soit 1,633
ce qui correspond à un rendement de 0,3875.

Énergie grise d'une auto

En théorie, l'énergie grise rend compte de l'énergie mobilisée pour extraire, dans les mines, les matériaux qui servent à la fabrication des voitures, pour fabriquer les véhicules eux-mêmes, pour les transporter, assurer leur maintenance, pour transformer et transporter l'énergie (essentiellement essence et gazole), et in fine, pour recycler ces véhicules. En toute logique, il faudrait aussi tenir compte de l'énergie nécessaire à la construction et à la maintenance du réseau routier. Le processus à mettre en œuvre est tellement complexe que nul ne se hasarde à avancer un chiffre.

Énergie grise d'une auto, proprement dite

Dans ces conditions, nous ne disposons que de chiffres qui reposent sur une base incomplète, et qui sont vraisemblablement sous-estimés. Dans le cas d'une Golf A3 à essence de Volkswagen, on peut estimer l'énergie grise à 18 000 kWh (c'est-à-dire 12 % des 545 GJ indiqués dans le rapport). Dans le cas d'une Golf A4 (à moteur TDI), on obtient 22 000 kWh (soit 15 % des 545 GJ indiqués dans le rapport). Selon Global Chance, dans le cas des véhicules électriques, l'énergie grise due à la batterie serait tout particulièrement élevée. Une étude récente de l'ADEME montre que l'énergie grise d'un véhicule thermique s’élèverait à 20 800 kWh tandis que celle d'un véhicule électrique serait de 34 700 kWh.

Un chiffre de 45 900 kWh est avancé pour la Prius . Même si ce chiffre est à prendre avec précaution, il n'est pas irréaliste.

Un véhicule électrique présente une énergie grise plus élevée que celle d'un véhicule thermique, à cause de la batterie et de l'électronique. Un véhicule hybride, qui recèle et un moteur thermique et un moteur électrique (avec son électronique de puissance et sa batterie) présente une énergie grise plus élevée que le véhicule électrique (voir Low-tech#Exemples_d.27usages).

Énergie grise énergétique

Pour la partie énergétique, l'EROEI du carburant est de nos jours de l'ordre de 8 (voir EROEI#Taux de Retour Énergétique des principales sources d'énergie). Cela signifie que l'énergie grise vaut environ 1/7 de l'énergie consommée. En d'autre termes, il faut ajouter 14 % à la consommation d'un véhicule thermique, rien que pour l'énergie grise énergétique.

Énergie grise liée à la construction routière

Les chiffres sont encore beaucoup difficiles à obtenir. L'énergie grise ne représenterait que 1 / 18 de l'énergie consommée par le véhicule , soit une consommation à majorer de 6 %.

Énergie grise au global

Le calculateur de l'ADEME indique la consommation, au sens classique, des différents moyens de transport, en autres des autos. Si on tient compte d'une valeur moyenne d'énergie grise à la construction de 20 000 kWh, rapportée à une distance totale parcourue de 200 000 km par véhicule, il faut ajouter dix kWh soit un litre d'essence pour 100 km aux chiffres classiques fournis par l'outil de l'ADEME.

Si, de plus, on tient compte d'une consommation de 6,4 l/ 100 km et qu'on y ajoute 14 % pour la production de carburant, et 6 % pour la construction routière, la consommation supplémentaire est de 1,3 l / 100 km. Au global, avec ces hypothèses, l'énergie grise d'un véhicule thermique s'élèverait à 2,3 l/ 100 km.

Remarquons enfin que selon une étude australienne , l'énergie grise d'une automobile s'élèverait à 75 550 kWh. Rapporté là encore à une distance de 200 000 km, cela correspondrait à une consommation de 37.8 kWh/100 km ou encore 3.8 l/100 km.

Informatique

La fabrication d'un ordinateur pourrait nécessiter une énergie quatre fois plus élevée que celle correspondant à son alimentation électrique sur une période de trois années . Selon le magazine allemand der Spiegel , la fabrication d'un PC engloutit 3 000 kWh. C'est dire l'importance que revêt la question de l'énergie grise en matière de technologies de l'information.

C'est sans compter avec l'énergie que nécessitent les réseaux informatiques et les datacentres. Les chiffres sont malheureusement très difficiles à obtenir. En 2009, Google affirmait qu'une recherche consommait 0,3 Wh .

Il semble pour le moins paradoxal de constater qu'Internet, d'habitude si prompt à collecter des données, et à les mettre à la disposition des particuliers, soit incapable de fournir le moindre chiffre sur sa propre consommation d'énergie grise.

Pour approfondir

Bibliographie

• Prospective et entreprise, Quelle place pour l’énergie dans la compétitivité industrielle ? Usages, énergie grise, efficacité énergétique. Mathieu Bordigoni et Marc Berthou. Chambre de commerce et d'industrie de Paris, 3 Avril 2014
• moodlearchive.epfl.ch/2007-2008/file.php/721/EnerbatIntro07.pdf Énergétique du Bâtiment, Nicolas Morel (Laboratoire d'Energie Solaire et de Physique du Bâtiment (LESO-PB), ENAC), Edgard Gnansounou (Laboratoire des systèmes énergétiques (LASEN), ENAC)

Articles connexes

• Écobilan (ou analyse de cycle de vie)
• Émergie
• Low-tech
• EROEI

Liens externes

• Énergie grise et Bâtiment faible consommation (pp. 43-49, site web d'Enertech)
• Énergie grise et éco-bilan (site web d'Hespul)
• Dossier sur l'énergie grise, ce qu'elle est, son intérêt, ses limites et son côté dérangeant (un blogue)
• On peut aussi économiser l'énergie grise (un site web des services cantonaux suisses de l'énergie et de l'environnement)
• Un poster sur l'énergie grise et les ordinateurs (source exposition de l'association ITEXADER "Energie et climat" avec l'EPFL)]