L’énergieau meilleur niveau Un logiciel pour calculer la consommation d’énergie des cabanes du CAS

La fourniture d’énergie aux cabanes de montagne est un défi permanent. Un logiciel contribue à optimiser leur bilan énergétique, lors d’une rénovation par exemple.

Située au-dessus de Loèche-les-Bains, la Lämmerenhütte figure parmi les dix cabanes du CAS les plus fréquentées. 6500 à 7000 alpinistes y transitent chaque année. Un succès qui a son revers: l’installation d’épuration des eaux usées n’est plus à même de gérer le résultat des services demandés par la cohue des visiteurs, et l’installation photovoltaïque doit être secondée de plus en plus souvent par un groupe électrogène diesel. A ce passif écologique s’ajoute le manque de confort: sur ce point, la bâtisse de 1992 ne répond plus aux exigences actuelles. Un projet d’agrandissement et d’assainissement énergétique a été lancé en conséquence.

Dans la phase de planification, le CAS s’est associé au Zentrum für Integrale Gebäudetechnik de la Haute école de Lucerne pour développer et tester un logiciel d’analyse énergétique nommé «Energietool». «Ce logiciel permet d’identifier la variante optimale parmi la grande diversité d’options envisageables pour les équipements énergétiques de n’importe quelle cabane. C’est un outil qui permet de tester de manière ludique différents concepts de gestion de l’énergie», déclare Jürg Nipkow, spécialiste de l’énergie dans la commission centrale des Cabanes du CAS. Il a contribué au développement de ce nouvel outil financé par Axpo et les Forces motrices de l’Oberhasli (KWO). Ce logiciel est appelé à aider les conseillers en énergie de la Commission centrale des cabanes, les préposés aux cabanes des sections et les bureaux d’architectes ou d’ingénieurs dans les choix à opérer lors de rénovations ou d’agrandissement de cabanes.

Un écheveau d’exigences

La fourniture d’énergie aux cabanes de montagne doit prendre en compte toute une série de facteurs. Par exemple, la source d’énergie: le bois de feu doit être en général héliporté, ce qui occasionne d’importantes émissions de CO. Le gaz exige moins de vols, et c’est le plus commode à la cuisine. Par contre, il n’est pas neutre en ce qui concerne le CO. De même pour le groupe électrogène diesel, qui ne devrait fonctionner qu’en cas d’extrême urgence. En revanche, on peut taxer de très écologique le courant produit par l’installation solaire qui alimente l’éclairage, les télécommunications, l’ordinateur, le lave-vaisselle et le frigo. Mais le courant produit coûte beaucoup plus cher que celui disponible en plaine. Pour conclure, les installations ne devraient pas être trop complexes: le personnel de cabane doit être à même d’en assurer le fonctionnement. Et le logiciel aidera dorénavant à se faire une vue d’ensemble des exigences parfois contradictoires de la gestion de l’énergie.

Quel combustible pour la cuisine?

A la Lämmerenhütte, le potager à bois a donné lieu à de longues discussions: fallait-il le garder, et si oui à quoi limiter son usage? Jürg Nipkow et son camarade à la commission des Cabanes Benno Zurfluh ont simulé diverses variantes au moyen du logiciel. Résultat indiscutable: c’est la cuisson au bois qui présente le meilleur bilan de CO, malgré les vols en hélicoptère. Le concept d’architecture et de gestion de l’énergie élaboré par le bureau bernois Bürgi Schärer Architektur und Planung, associé à la firme Esotec d’Innertkirchen, en a été conforté. Jürg Nipkow s’en réjouit: «Le potager à bois existant sera rénové et complété de manière à pouvoir assurer de nouveau un service quotidien après transformation du bâtiment.» La chaleur produite par le potager et perdue pour la cuisine sera récupérée dans un stock thermique pour contribuer au chauffage des locaux par des radiateurs. Un nouveau potager à gaz sera installé pour les jours de grande affluence. C’est ainsi que l’installation de cuisine alimentée au bois et au gaz fera office de centrale thermique, selon l’architecte Hanspeter Bürgi. Un poêle de pierre ollaire dans la pièce de séjour et un petit fourneau dans le local d’hiver, tous deux alimentés au bois, complètent le dispositif de chauffage.

Frais d’exploitation diminués de moitié

Tout compté pour la Lämmerenhütte agrandie et rénovée, le bois fournira 40% de l’énergie utilisée en cuisine et 80% de celle destinée au chauffage. Le potager à gaz fera l’appoint pour la cuisine, et un brûleur à gaz apportera le complément nécessaire au chauffage et à la production d’eau chaude. «L’émission de CO sera très inférieure à celle d’un système alimenté exclusivement au gaz, pour des coûts d’exploitation à peine supérieurs», commente Jürg Nipkow (voir graphique). Comparés aux coûts d’exploitation de l’ancienne cabane, ceux du nouveau bâtiment seront diminués de moitié en raison d’une meilleure isolation qui réduira le besoin de bois et donc de transports héliportés. L’électricité sera fournie par une nappe agrandie de panneaux photovoltaïques et par une microturbine hydraulique installée dans la captation d’eau. La production d’eau chaude recevra l’appoint de panneaux solaires thermiques. Une nouvelle installation sanitaire (lavabos, douches et toilettes) sera pourvue d’un dispositif moderne de déshydratation des déjections solides.

La cabane ne pourra pas accueillir davantage de places de couchage en dépit de son agrandissement. Les 96 couchettes, larges désormais de 70 centimètres (60 précédemment), sont distribuées sur un plus grand nombre de chambres. Le confort s’améliore, avec la possibilité (limitée) de se doucher, la mise à disposition d’un séchoir, d’un local à skis et davantage de place en général. A tout cela s’ajoute l’installation, au rez-de-chaussée, d’un dispositif de lavage et de toilettes avec séchage et compostage des matières fécales. La gardienne Barbara Wäfler y trouve son compte, appréciant aussi la nouvelle alimentation d’eau qui devrait garantir un approvisionnement suffisant et de bonne qualité.

Mix énergétique original pour chaque cabane

Pour Jürg Nipkow, «c’est à chaque fois un mix énergétique différent qui se révèle optimal selon la situation, le degré d’isolation et l’architecture d’une cabane». C’est pourquoi les données des quelque 150 cabanes du CAS ont été enregistrées, en bonne partie déjà, dans le logiciel Energietool. Lequel fonctionne ainsi: les valeurs relatives aux ressources nécessaires par unité de surface et variante de chauffage sont fixées dans le logiciel sur la base de données d’expérience. Il appartient alors à l’exploitant de proposer des données de transformation et d’assainissement du bâtiment.

Le logiciel permet de gérer de nombreux paramètres en plus de la proportion des vecteurs respectifs d’énergie, de la consommation électrique des appareils et du degré d’isolation du bâtiment. A titre d’exemple, le standard culinaire de la cabane exerce une grande influence sur sa consommation d’énergie et, par là, sur son bilan de CO. Plus les menus sont élaborés et plus il faut d’énergie pour les préparer. Sur la base des données proposées, le logiciel calcule les émissions de CO et les coûts d’exploitation pour différentes variantes d’approvisionnement énergétique.

Un bilan écologique?

Non. Il ne s’agit pas ici de calculer un bilan écologique exhaustif, qui comprend aussi, entre autres, l’énergie grise (celle contenue dans les matériaux). Jürg Nipkow s’en justifie: «L’élaboration du logiciel aurait été trop coûteuse. Nous avons délibérément choisi de créer un instrument simple d’usage, qui ne nécessite pas la consultation d’un manuel de 100 pages.» Il signale cependant un point faible: «Nous n’avons pas pris en compte la force hydraulique, dont l’intérêt va augmenter à l’avenir. Il faudra songer à corriger cette lacune. Bien à propos, une petite turbine hydraulique est appelée à remplacer le groupe électrogène diesel de la Lämmerenhütte.»

L’architecte ajoute que l’agrandissement et l’enveloppe de l’ensemble du bâtiment seront achevés à mi-novembre. Suivront les aménagements intérieurs, et c’est une cabane désormais plus écologique et confortable qui accueillera ses hôtes dès le 9 février 2017.

Emissions de CO2 et coûts d’exploitation annuels

Trois variantes de fourniture d’énergie ont été simulées au moyen du logiciel Energietool, pour la cuisine et pour le chauffage de la cabane. La surface utile de celle-ci passe de 461 à 637 mètres carrés.

Dans la variante V1, on abandonne le potager à bois et on ne cuisine plus qu’au gaz. Le potager à gaz fournirait en plus la moitié de l’énergie nécessaire au chauffage des locaux, l’autre moitié revenant au bois (ajout d’un poêle dans la pièce de séjour). L’utilisation du gaz implique d’importantes émissions de CO2, mais les frais d’exploitation seraient inférieurs à ceux des variantes 2 et 3: le gaz est bon marché, et il a une grande densité d’énergie. Il faut donc moins de vols d’hélicoptère pour alimenter la cabane.

Dans la variante V2, l’ancien potager à bois rénové est utilisé aussi pour le chauffage des locaux par l’intermédiaire de radiateurs. La cuisine utilise du bois (40% des besoins) et du gaz (60%). Les émissions de CO2 sont fortement réduites, mais les frais d’exploitation augmentent. Le bois livre 80% de la chaleur d’ambiance, le gaz 20%.

Les équipements sont les mêmes dans la variante V3 que dans la variante 2, mais la proportion de l’énergie fournie par le bois augmente (65% pour la cuisine, qui se contente de 35% de gaz). Les émissions de CO2 diminuent encore, mais les frais augmentent. Cette variante n’est toutefois guère appréciée par le personnel en raison du travail nécessaire à l’approvisionnement du potager, de la lenteur à le mettre en température et de la chaleur dégagée à proximité.

C’est donc la variante 2 qui devrait répondre le mieux aux contraintes de l’exploitation.

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