Cet ouvrage a été réalisé avec le soutien
de la FNCCR-Territoire d’énergie

Direction artistique : Élisabeth Hébert
Conception graphique de la couverture : Pierre-André Gualino
Illustrations de couverture : pomphotothailand/stock.adobe.com
Mise en pages : Nord Compo

© Dunod, 2020

11 rue Paul Bert, 92240 Malakoff
www.dunod.com

ISBN : 978-2-10-081632-3

Remerciements

« En période de canicule, ce sont les arbres qui sont les plus à plaindre. Ils ne peuvent pas se mettre à l’ombre. »

Denis Langlois

Un remerciement particulier à l’APUR pour avoir mené de si riches réflexions sur cette thématique, à mes anciens collègues de l’ADEME pour m’avoir, à l’époque, ouvert cette thématique, à mes collègues de la FNCCR de porter ces dynamiques vertueuses et, enfin, à mon directeur général Pascal Sokoloff, pour la confiance qu’il m’accorde dans l’exploration de vastes champs d’action.

Partie 1

Agir maintenant pour préparer demain

Chapitre 1 ■ Pourquoi s’intéresser à un tel sujet ?

Chapitre 2 ■ Quelle démarche d’action adopter ?

Chapitre 1

Pourquoi s’intéresser à un tel sujet ?

Le réchauffement climatique, entraînant une multiplication des canicules, couplé à l’augmentation de la population urbaine rendent la problématique du confort d’été dans les villes fondamentale, en l’articulant nécessairement vers une approche multi-scalaire. La réponse au suréquipement des ménages en climatisation individuelle, qui pose des problèmes notamment en termes de charge du réseau électrique, passe nécessairement par une réorganisation plus large de l’espace urbain.

1.1 Dérèglement climatique et canicules : quel climat pour demain ?

« Canicule : à Paris aussi, on meurt du réchauffement climatique. »

« Canicule : surmortalité de 15 % chez les personnes fragiles cette année. »

« Canicule : le ministère de la Santé rappelle les précautions. »

« Canicule : 43 départements désormais placés en vigilance orange. »

Les années se suivent et les constats se ressemblent : le dérèglement climatique est fortement en marche, et il produit des effets se faisant ressentir sur tous les territoires, du rural à l’urbain. Si l’on met en avant des effets concernant la perte énorme de la biodiversité et des espèces, les nombreux phénomènes climatiques extrêmes (inondations, ouragans…), la montée des océans avec la disparition d’îles, l’érosion des côtes, l’augmentation des réfugiés climatiques (zones inhabitables, mauvaises récoltes…) et des épidémies, avec des effets semblant se produire dans des pays lointains, notre pays est également directement impacté, avec des effets sensibles dès aujourd’hui et non uniquement à l’échelle de plusieurs générations.

Ainsi, si les habitants côtiers se préparent aux conséquences de ce dérèglement climatique, tout comme les habitants des montagnes, dont l’organisation de l’économie dépend fortement du climat, l’ensemble des territoires est touché par de nombreux impacts de différentes natures comme le montrent les analyses de l’ONERC (Observatoire national sur les effets du réchauffement climatique) : baisse de l’enneigement, feux de forêt, crues, inondations, submersions, cyclones…

Tableau 1.1 – Risques du changement climatique en France : impacts déjà visibles et à venir d’ici 2050

Source : Observatoire national sur les effets du réchauffement climatique – ONERC

Montagne

– 40 cm d’enneigement en 30 ans au col de Porte (Chartreuse, station de ski de basse altitude). Source : Météo-France – Onerc.

Température

+ 1,5 °C en moyenne en France métropolitaine depuis 1900. Source : Méteo-France – indicateur Onerc.

Feux de forêt

50 % des forêts métropolitaines soumises à risque incendie élevé dès 2050. Source : Mission interministérielle Changement climatique et extension des zones sensibles aux feux de forêts.

Moustique tigre

Espèce déjà installée dans 45 départements métropolitains

Sécheresse

Manque de 2 Mds de m³ d’eau en 2050 si la demande reste stable

Culture

Après plus de 35 ans de croissance, stagnation des rendements.

Mais s’il est un risque uniformément partagé par tous les territoires, du nord au sud, des côtes aux montagnes, c’est celui concernant les canicules. Les titres alarmistes (et réels) de la presse figurant en tête de ce chapitre et les expériences de chacun sont là pour le rappeler : tous les territoires, tous les citoyens sont concernés par les canicules et leurs impacts.

Les prévisions météorologiques du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) et leur application à la France via les travaux de l’ONERC et de Météo France dévoilent, sans trop de surprise, que les vagues caniculaires seront non seulement plus fréquentes, plus longues mais également plus fortes, et qu’elles se feront ressentir sur l’ensemble du territoire.

Ainsi, Météo France précise que sur les 40 vagues de chaleur détectées depuis 1947, il y a eu plus de trois fois plus de vagues de chaleur ces 30 dernières années que durant les 42 années précédentes. Depuis 2010, on dénombre 16 vagues de chaleur et seule l’année 2014 n’en a pas subi…

Lors de la COP 21 à Paris en 2015, le ministère de l’Écologie a réalisé une vidéo factice d’un possible bulletin météo, présentant une journée classique en France le 18 août 2050, avec des températures particulièrement inquiétantes si le réchauffement à 2 °C était confirmé… En août 2019, pendant l’une des deux grandes vagues caniculaires, ces températures ont été effectivement mesurées, donnant un avant-goût possible des prochains étés.

Figure 1.1 – Augmentation des durées et intensités des canicules : vagues de chaleur observées en France (1947 à juin 2019 soit 41 épisodes observés)

Source : Météo France

D’ici à 2050, selon une étude de l’université de Zürich consacrée à 520 grandes villes du monde et publiée dans la revue scientifique PLOS ONE, les villes des régions tempérées connaîtront un changement de climat équivalent à leur déplacement à 1 000 kilomètres au sud. Les étés et les hivers se réchaufferont, respectivement de + 3,5 °C à + 4,7 °C.

Paroles d’expert : Raphaëlle Kounkou-Arnaud, Météo France

« Les projections climatiques pour la France métropolitaine au xxie siècle tendent vers une poursuite du réchauffement, quel que soit le scénario socio-économique envisagé. Selon le scénario sans politique climatique, le réchauffement pourrait atteindre 4 °C à l’horizon 2071-2100 par rapport à la période 1976-2005. Ainsi, le nombre de jours de gel devrait diminuer tandis que le nombre de journées chaudes devrait augmenter, et ce, quel que soit le scénario. Au cours du xxie siècle, les vagues de chaleur seront de plus en plus fréquentes, longues et intenses en France. Les projections montrent peu d’évolution des précipitations annuelles, mais avec des contrastes saisonniers et régionaux. L’assèchement des sols sera par ailleurs de plus en plus marqué en toute saison.

En ville, le changement climatique se traduit par une dégradation des conditions de confort thermique en raison d’une tendance à la hausse des températures particulièrement accrue lors des périodes de vagues de chaleur. Cette élévation de la température est aggravée en milieu urbanisé par l’existence d’îlots de chaleur urbains ICU). L’îlot de chaleur urbain est un phénomène physique climatique qui se développe à l’échelle locale et se manifeste par des températures plus élevées dans les espaces urbains centraux que dans les secteurs plus ruralisés avoisinants. Cette perspective d’un nouveau contexte climatique incite à l’adaptation et à la mise en œuvre de solutions de thermorégulation pouvant influencer l’intensité des ICU. »

Enfin, il arrive également qu’un îlot de chaleur, formé dans un espace minéralisé, soit porté, selon les différents vents, sur un espace ne l’ayant pas généré, comme un village à proximité d’une grande ville. Du rural à l’urbain, tous les territoires sont donc concernés.

1.2 Dérèglement climatique et canicules : quels impacts sur la vie en ville ?

L’évolution de la population urbaine est en croissance continue : l’ONU estime ainsi que pratiquement sept personnes sur 10 (68 %) vivront en milieu urbain d’ici 2050, contre à peine plus d’une sur deux (55 %) actuellement. Si cette augmentation de population implique de nombreuses questions (en termes de logements, de transports, d’alimentation et de systèmes énergétiques), elle est aussi génératrice de défis concernant l’organisation de l’espace, touchant à la dynamique de l’artificialisation des sols ainsi que de l’optimisation de l’utilisation de l’espace.

La question de la densification, réponse rapide face au constat du coût élevé du foncier, n’est pas sans générer de nombreux problèmes, en termes de confort d’été, et devient, lorsqu’elle est mal anticipée, source d’inconfort voire de décès, en particulier lorsque s’ajoute le phénomène d’îlot de chaleur urbain.

La Société internationale de biométéorologie a ainsi créé un indice reflétant le confort thermique ressenti par un individu, l’indice universel du climat thermique (en anglais Universal Thermal Climate Index, UTCI). Cet indice permet de donner une indication sur le stress thermique ressenti par un humain, en combinant différents paramètres (température, humidité, vitesse du vent…).

Figure 1.2 – L’augmentation importante et continue de la population dans les aires urbaines

Source : Banque mondiale

Cet indicateur exprime que les conditions idéales où il n’y a aucun stress thermique se situent entre 9 et 26 °C ; dès que l’on dépasse cette température, on va alors distinguer plusieurs niveaux de stress de chaleur.

Tableau 1.2 – Représentation des niveaux de stress thermique selon l’échelle UTCI

+ 46 °C

Stress thermique extrême

+ 38 °C

Stress thermique très élevé

+ 32 °C

Stress thermique élevé

+ 26 °C

Stress thermique modéré

+9 °C

Pas de stress thermique

Ces niveaux, une fois atteints, et couplés aux effets prévisibles d’une vie en ville (concentration des polluants en particulier), vont avoir des effets d’autant plus sensibles que les populations sont fragiles : inconfort, fatigue, crises d’asthme et difficultés à respirer, augmentation du risque de mortalité.

Tableau 1.3 – Risques pour la santé d’une exposition à la chaleur : symptômes et niveaux de gravité

Source : INRS

Niveau

Effets de la chaleur

Symptômes et conséquences

Niveau 1

Coup de soleil

Rougeur et douleur, œdème, vésicules, fièvre, céphalées

Niveau 2

Crampes de chaleur

Spasmes douloureux (jambes et abdomen), transpiration

Niveau 3

Épuisement thermique

Forte transpiration, faiblesse, froideur et pâleur de la peau, pouls faible, température normale

Niveau 4

Coup de chaleur

Température corporelle supérieure à 40,6 °C, peau sèche et chaude, pouls rapide et fort, perte de conscience possible. Décès possible par défaillance de la thermorégulation

Dans un certain nombre de centres urbains, on note ainsi la formation d’un brouillard gris-jaune persistant, à hauteur du sol : le smog. Ce smog est composé de particules fines et d’ozone troposphérique et se forme par réaction entre les rayons du soleil, la chaleur et les polluants (oxydes d’azote [NOx] et composés organiques volatils [COV], il est d’autant plus important dès lors qu’on dépasse les 30 °C. La recrudescence des problèmes respiratoires aigus, les cas de bronchites, l’athérosclérose, les infarctus, les accidents cérébrovasculaires et les morts subites sont en lien avec l’augmentation des concentrations de polluants dans l’air.

Figure 1.3 – Évolution de la température maximale moyenne (°C) à Rennes Métropole de 1950 à 2100 simulée par le modèle ARPEFE [A1B]. À l’horizon 2050 : triplement des jours > 30 °C et quasi-doublement des jours > 25 °C

Source : Rennes Métropole (Météo-France, CERFAS/LETG Costel – Foissard X. 2015)

La canicule de 2003, souvent citée en exemple, a ainsi vu une surmortalité de 15 000 personnes au niveau national (entre le 1er et le 20 août), avec 82 % des décès qui ont touché les plus de 75 ans. On a notamment noté à Paris les conditions climatiques de Séville. Et dans les temps de canicule, les villes du nord comme du sud sont également touchées : des chercheurs suédois ont ainsi montré qu’une moyenne de température au-dessus de 23 °C pendant plus de deux jours consécutifs avait un impact sur la mortalité mesurée dans le pays.

1.3 Dérèglement climatique et canicules : des îlots de chaleur partout ?

Le ressenti des températures fortes en temps de canicule est d’autant plus important en ville du fait de l’effet de l’îlot de chaleur urbain (ICU). Il consiste en l’élévation locale de la température du fait d’éléments d’organisation de l’espace qui contribuent à piéger la chaleur, renforçant la perception de la canicule pendant la nuit également.

Figure 1.4 – Représentation de l’îlot de chaleur sur la métropole parisienne

Source : APUR

Paroles d’expert : Boris Bailly, I Care & Consult

« L’expression “îlots de chaleur urbains” désigne la différence de température observée entre les milieux urbains et les zones rurales environnantes : des observations ont en effet démontré que les températures des centres urbains sont en moyenne supérieures de 4 °C et peuvent atteindre jusqu’à 12 °C de plus que les régions limitrophes. Cet effet d’îlot de chaleur est engendré par la ville, sa morphologie, ses matériaux, ses conditions naturelles, climatiques et météorologiques, ses activités… Réciproquement, il influence le climat de la ville (températures, précipitations), les taux et la répartition des polluants, le confort des citadins, les éléments naturels des villes… »

L’îlot de chaleur urbain est la conséquence des apports de chaleur naturels et des effets anthropiques. En particulier, il est favorisé par :

une forte minéralisation urbaine ;

des matériaux absorbant la chaleur au lieu de la réfléchir ;

l’activité humaine générant de la chaleur : moteurs thermiques à combustion, rejets des climatiseurs individuels…

L’îlot de chaleur, urbain uniquement ?

On réduit souvent l’îlot de chaleur au cadre urbain seul. Or le phénomène est loin d’être absent de territoires ruraux. En particulier, on le trouve également sur des centres commerciaux, comportant notamment de grands espaces artificialisés (de type parking, toits noirs des grandes surfaces), et qui concentrent des matériaux à faible pouvoir réfléchissant et moteurs thermiques.

La mise à nu des sols après récolte est également un des éléments pouvant générer des surchauffes locales et créer un îlot de chaleur.

Enfin, il arrive également qu’un îlot de chaleur, formé dans un espace minéralisé, soit porté, selon les différents vents, sur un espace ne l’ayant pas généré, comme un village à proximité d’une grande ville.

1.4 Dérèglement climatique et canicules : quels impacts sur nos réseaux énergétiques ?

Si la question des espèces végétales (a fortiori des espèces animales) pouvant s’adapter à de nouvelles conditions climatiques se pose, et nous reviendrons sur ce point dans le chapitre 7, l’organisation de l’espace urbain est centrale, que ce soit dans sa minéralité ou l’agencement de ses composants, comme nous le verrons dans le chapitre 5. Toutefois il est un élément qui contribue fortement à ce réchauffement local, c’est la mise en place de climatiseurs individuels, en particulier lorsque le développement se fait de manière non anticipée. Nous aurons l’occasion d’analyser plus en détail le fonctionnement de ces machines dans le chapitre 13, mais à ce stade retenons que pour produire du froid à l’intérieur d’un bâtiment, le climatiseur rejette de la chaleur, déchet de cette production du froid, à l’extérieur du bâtiment. Par conséquent, il va lui-même contribuer à l’effet d’îlot de chaleur, réchauffant localement la température et contenant cette chaleur qui reste émise au même endroit.

Dans certains pays, cette situation est préoccupante car elle conduit à des élévations locales de température particulièrement importantes, allant jusqu’à réchauffer une rue de plus de 10 °C par rapport à la température initiale.

Mais au-delà de cet effet négatif de ressenti, l’appel de puissance important que constituent l’allumage et l’utilisation de ces climatiseurs se fait de plus en plus important sur le réseau électrique, entraînant l’apparition d’un pic d’appel de puissance, pareil aux pics d’appels de puissance que nous connaissons en hiver.

Figure 1.5 – Exemple d’augmentation mesurée de l’augmentation de consommation électrique en période estivale

Si l’amplitude de ce pic n’est pas du même ordre de grandeur, elle augmente avec les étés, faisant de cette thématique une vraie préoccupation dans la gestion du réseau électrique et son renforcement. Par ailleurs, on notera qu’en pic de canicule, les centrales nucléaires sont parfois dans l’obligation d’être mises à l’arrêt, les eaux de refroidissement des réacteurs ne pouvant plus être rejetées dans les cours d’eau comme habituellement, puisque dépassant la température limite autorisée. On a d’un côté une demande électrique qui augmente, et de l’autre un amoindrissement de la production qui font que cette situation nécessite une réflexion globale, à un niveau macro-territorial.

L’équipement des ménages en climatiseurs individuels mesurable sur le réseau électrique

Lors de la canicule du 22 au 28 juillet 2019, une très forte charge des réseaux électriques a été observée, en augmentation par rapport aux pics de consommation déjà de plus en plus présents en période estivale. Ainsi, RTE mesurait le mardi 23 juillet un pic de consommation à 12 h 45 à 59 199 MW, soit 8 % de consommation de plus qu’avec des températures normales de saison, peu éloigné de la canicule arrivée le mois précédent, avec une mesure le 27 juin à 12 heures d’un pic de 59 460 MW.

En France, une « frigosensibilité », analogue à la thermosensibilité hivernale, a ainsi été déduite : 1 °C au-dessus des températures moyennes de saison entraîne une hausse de la consommation électrique de 500 MW, soit la consommation de la ville de Bordeaux.

La cause identifiée est clairement le développement des climatiseurs individuels, pour partie compensée par la baisse de consommation des autres appareils ménagers, amoindrissant ce pic global.

Une étude de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) faisait état en 2018 d’une prochaine envolée de la demande en froid et d’une évolution prévisible du taux d’équipement des ménages en climatiseurs.

Figure 1.6 – Évolution du taux d’équipement des ménages

Source : AIE – 2018

Sans déploiement d’une politique d’efficacité énergétique, les besoins en froid seront ainsi responsables de 40 % de la croissance de la demande en électricité dans les bâtiments, et de plus de 20 % tous secteurs confondus.

Figure 1.7 – Part de la climatisation dans le pic de demande électrique sans effort d’efficacité énergétique

Source : AIE – 2018

Par ailleurs, dans cette réflexion globale à l’échelle du territoire, il convient d’analyser les effets des climatiseurs individuels en termes de contribution à l’effet de serre, lorsqu’ils ne sont pas entretenus : les fluides frigorigènes sont en effet classés comme gaz à effet de serre, et un non-entretien du climatiseur en libère des quantités non négligeables dans l’atmosphère.