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Il y a dix ans, une rénovation en profondeur de l’Empire State Building a réduit de plus d’un tiers la demande énergétique de ce gratte-ciel emblématique. Le projet désormais archétypal, qui impliquait la fabrication de 6 514 super-fenêtres sur site, a évité des mises à niveau coûteuses du système de refroidissement central et a obtenu un retour sur investissement simple de trois ans. Maintenant, les propriétaires du bâtiment et leurs partenaires sont de retour pour la suite, faisant partie d’une équipe de super-héros décarbonant vers le ciel à Gotham City.

La gouverneure de New York, Kathy Hochul, vient d’annoncer l’attribution de 20 millions de dollars à quatre pionniers redéfinissant la gestion d’actifs à l’ère de la décarbonisation dans le cadre de l’Empire Building Challenge de 50 millions de dollars, administré par la New York State Energy Research and Development Authority (NYSERDA). Les projets gagnants comprenaient des bureaux commerciaux par Empire State Realty Trust (PDF) et Hudson Square Partnership (PDF) et des logements multifamiliaux abordables par L+M Fund Management & Invesco Ltd. et Omni New York (PDF). Il s’agit d’un moment marquant après plus d’un an de collaboration dans le cadre de l’Empire Building Challenge de l’Autorité de recherche et de développement énergétiques de l’État de New York (NYSERDA).

L’Empire Building Challenge (EBC) a réuni une cohorte de 10 grands partenaires immobiliers new-yorkais et leurs consultants en ingénierie de premier plan pour résoudre l’un des défis les plus difficiles de la transition des combustibles fossiles – décarboner les immeubles de grande hauteur dans les climats froids. À New York en particulier, environ 70 % des émissions de carbone proviennent des bâtiments. Les partenaires d’EBC représentent ensemble 127 millions de pieds carrés de parc immobilier de l’État de New York, offrant une énorme opportunité de réduire directement les émissions et d’ouvrir la voie aux autres.

Une grande commande

La Climate Leadership and Community Protection Act (Climate Act) de New York impose une électricité à 100 % sans émission d’ici 2040 et la neutralité carbone à l’échelle de l’économie d’ici 2050. Cela signifie que des milliards de pieds carrés d’immeubles new-yorkais ont 28 ans pour sevrer des combustibles fossiles. la combustion et la vapeur d’origine fossile qui chauffent aujourd’hui la plupart des bâtiments. Pour de nombreux bâtiments, cela se traduit par environ un cycle de remplacement des actifs, et les bâtiments qui remplacent simplement l’équipement à combustible fossile d’aujourd’hui par des versions plus récentes de celui-ci ne seront pas conformes aux mandats de la loi sur le climat avant que l’équipement n’atteigne la fin de sa durée de vie. Déjà, les pompes à chaleur électriques peuvent réduire les émissions dans les bâtiments de New York, et les avantages climatiques des équipements de chauffage propres installés aujourd’hui ne feront qu’augmenter à mesure que le réseau se décarbonisera, comme le montre le graphique ci-dessous.

Cependant, les immeubles de grande hauteur présentent des défis uniques. Même si les propriétaires d’immeubles voulaient simplement arracher les chaudières ou débrancher les conduites de vapeur du quartier et les remplacer par la même capacité de pompes à chaleur à air, il n’est souvent pas physiquement ou économiquement faisable de le faire. Comme le savent tous ceux qui ont cherché un appartement à New York, l’espace est une ressource extrêmement limitée, et il en va de même pour l’espace disponible sur le toit pour un équipement de chauffage supplémentaire. Et même si un bâtiment dispose de suffisamment d’espace sur le toit, les systèmes de distribution de chauffage à l’intérieur du bâtiment – que ce soit pour la vapeur, l’air ou l’eau chaude à haute température – peuvent devoir être convertis en quelque chose de compatible avec les températures de sortie des pompes à chaleur d’aujourd’hui. Entre-temps, un simple remplacement par un chauffage à résistance électrique à faible rendement constituerait un pas en arrière en termes d’abordabilité de l’énergie et, à grande échelle, augmenterait considérablement les charges du réseau.

Compte tenu des défis de la décarbonisation des immeubles de grande hauteur dans les villes densément peuplées, les approches traditionnelles – telles que les audits de performance des bâtiments qui visent à modifier mais pas à transformer – seront probablement insuffisantes. La solution doit impliquer plus qu’un état d’esprit réactionnaire ou le remplacement d’un seul composant ou système. Heureusement, on peut faire mieux.

Présentation d’une solution

La solution est l’électrification efficace des ressources (REE), une approche issue de plus d’un an de collaboration entre les partenaires immobiliers d’EBC, leurs consultants leaders du secteur et une équipe NYSERDA qui comprend RMI. REE s’applique au large éventail de types de bâtiments, d’époques et de systèmes à New York. Fondamentalement, il intègre la dimension temporelle, à la fois dans l’arc d’un projet – une rénovation profonde au fil du temps à l’ère de la décarbonisation – et dans la conception du système, en revenant aux premiers principes 10XE tels que « répondre à une demande de pointe minimisée ; optimiser la demande intégrée  » et  » optimiser dans le temps et dans l’espace « .

REE se concentre sur l’activation des étapes qui peuvent être regroupées en catégories utiles :

Grâce à ces étapes habilitantes, les gestionnaires d’actifs peuvent remplacer la production de chaleur fossile par des pompes à chaleur de taille appropriée qui peuvent répondre économiquement à la plupart des charges aujourd’hui. Les conditions les plus difficiles dans les immeubles de grande hauteur peuvent justifier un examen séparé, résoudre la décarbonisation des conditions aberrantes et la résilience, ou tester un fonctionnement réel qui donne confiance pour éliminer les dernières sources fossiles.

Chaleur mobile

Souvent, les discussions sur l’électrification commencent par les pompes à chaleur, pour des raisons compréhensibles. Ils sont une partie importante de la solution. Mais il est important de se rappeler que les pompes à chaleur sont une catégorie générale d’équipements qui déplacent la chaleur d’un endroit à un autre. Pour les bâtiments hauts, grands et complexes, une variété de pompes à chaleur peut servir à différentes fins. Comme décrit dans un récent article de Canary Media, « certaines déplacent la chaleur dans le bâtiment – de l’air, du sol ou d’autres sources potentielles comme les eaux usées ou les systèmes de district. D’autres pompes à chaleur peuvent être utilisées dans le cadre du système de distribution du bâtiment, fournir des températures et déplacer ou récupérer la chaleur de l’endroit où elle n’est pas nécessaire à l’endroit et au moment où elle se trouve. »

Les avantages des réductions de charge sont assez bien connus dans la pratique de la conception intégrative. D’autres avantages intégratifs de ces étapes sont sous-estimés mais peuvent débloquer une électrification efficace dans l’utilisation des ressources. Dans de nombreux bâtiments commerciaux à forte charge, un refroidissement substantiel se produit toute l’année. Aujourd’hui, la solution par défaut consiste à exécuter des cycles d’économiseur, avec ce que l’on appelle le « refroidissement gratuit » qui libère de la chaleur indésirable à l’extérieur. Mais si cette chaleur est récupérée et redistribuée là où elle est souhaitée, ou stockée pour les échauffements du soir ou du matin, les bâtiments commerciaux peuvent réduire considérablement les charges de chauffage, réduire la taille des équipements et même se chauffer pendant une grande partie de l’année. Les bâtiments multifamiliaux, d’autre part, peuvent exploiter et récupérer les ressources de chaleur résiduelle dans l’air évacué et les eaux usées, qui sont des charges intrinsèquement bien adaptées à la ventilation et à l’eau chaude sanitaire. Le stockage thermique dans les fluides, la glace, les matériaux à changement de phase et la masse thermique du bâtiment permettent l’aplatissement de la charge et la modulation des équipements, minimisant la taille nécessaire des équipements centralisés ainsi que les pics d’aplatissement de la demande énergétique du bâtiment.

Les réseaux thermiques à l’intérieur et entre les bâtiments peuvent redéfinir la façon dont nous pensons à la chaleur, à l’exploitation minière et au déplacement des Btus dans un terrain de jeu thermique urbain de sources, de nœuds et de puits. Les infrastructures thermiques à l’échelle urbaine, qu’elles soient cultivées de manière organique ou planifiées, peuvent étendre les opportunités de décarbonisation aux partenaires de chauffage à espace et ressources limités. Des villes telles que Seattle et Denver ont récemment pris des mesures importantes pour récolter les ressources thermiques existantes, en exploitant la chaleur précieuse circulant sous les rues dans les eaux usées municipales.

Faire le saut

Alors, qu’est-ce que tout cela signifie pour un gestionnaire d’actifs immobiliers aujourd’hui ? Pour commencer, les étapes vers REE ne doivent pas nécessairement se produire simultanément ou même séquentiellement. La séquence peut être dictée par d’autres facteurs tels que le roulement des locataires, les cycles d’investissement, le repositionnement, les violations des normes de performance des bâtiments, l’entretien des façades ou d’autres considérations de sécurité, ou une programmation pilote stratégique proactive. Mais l’élément d’action pour les gestionnaires de portefeuille du monde entier, de toute urgence, est de tracer un arbre de décision d’investissement en actifs des voies de décarbonisation à éviter. C’est le moyen d’éviter les bousculades réactionnaires et les investissements régressifs. Avec une planification et une exécution stratégique, en 28 ans, nous pourrons retrouver notre parc immobilier à sa destination décarbonée.

L’inaction n’est pas une option. Même en mettant de côté l’impératif climatique mondial, la norme de performance des bâtiments de la loi locale 97 de New York rend le statu quo illégal pour une grande partie du parc immobilier. Et la montée des engagements de neutralité carbone des entreprises transforme le « ne rien faire » en « tout risquer » pour l’immobilier commercial, ce qui dépend de la satisfaction des locataires principaux. Dans le secteur du logement, des systèmes énergétiques obsolètes et inadéquats ont de graves répercussions sur l’abordabilité, la qualité de vie et la santé et la sécurité, un problème mis à nu par le récent incendie meurtrier dans le Bronx.

Heureusement, les propriétaires d’immeubles ne sont pas seuls dans cette aventure. Les lauréats de la cohorte EBC ont tracé la voie et, grâce à ce financement récemment accordé, ils feront des progrès exemplaires. Ils se lancent maintenant dans une mise en œuvre qui révélera sans aucun doute des idées et des opportunités pertinentes pour un public mondial et multidisciplinaire. La mise à l’échelle nécessite un écosystème de solutions, qui est en cours de construction, s’appuyant sur une base d’études de cas et de formation de l’industrie. Les technologies permettant la décarbonisation arrivent à New York, certaines importées des pays nordiques qui dominent les États-Unis dans les réseaux thermiques, et certaines émergent de canaux locaux tels que Clean Fight ou Third Derivative.

Bientôt, NYSERDA lancera l’Empire Technology Prize, un programme d’accélération de 9,5 millions de dollars pour faire progresser les technologies émergentes et les solutions commerciales qui transformeront la décarbonisation des immeubles de grande hauteur à New York et dans le monde. De plus, NYSERDA et le Building Energy Exchange viennent de lancer la série éducative Empire Building Challenge High Rise / Low Carbon, faisant la promotion du marché des rénovations à faible émission de carbone des immeubles de grande hauteur dans l’État de New York. Vous pouvez trouver plus d’informations sur les événements à venir ici.

Peut-être le plus excitant, l’approche REE modifie fondamentalement le dialogue autour de la décarbonisation du chauffage. Pour les gestionnaires de bâtiments, les concepteurs, les planificateurs d’infrastructures, les régulateurs de services publics et les décideurs, REE élargit les boîtes à outils à travers les dimensions de temps et d’espace pour trouver de nouvelles solutions à un problème difficile. Nous pouvons décarboner les immeubles de grande hauteur d’ici 2050, si nous commençons maintenant.