ODD 7 : Energie propre et d'un coût abordable

À travers ses activités de recherche, de formation et d'innovation, IMT Mines Alès s'engage à contribuer à la réalisation de l'ODD 7

RAPPORT 2023

Notre établissement, fortement ancré dans son territoire, s’engage à répondre aux besoins en matière d’énergie, tout en garantissant le caractère durable de la production de cette énergie, notamment par une approche transversale multi-secteurs.

IMT Mines Alès oeuvre à la décarbonation des énergies et à l'optimisation énergétique dans l'habitat.

A. Formation

A.1. L’Energie dans les formations d’ingénieur : Tronc commun

Dans le tronc commun du cursus d’ingénieur généraliste, dès le premier semestre, un module de 90 heures intitulé « UE Energie » (solutions durables de production d’énergie) permet aux élèves de concevoir une solution technique répondant à une problématique énergétique nouvelle. Dans ce module sont traités les thèmes de la mécanique des fluides, de l’électrotechnique et de la thermo-technique dans le cadre d’un apprentissage par projet qui amène les élèves à concevoir des réponses durables à des besoins en énergie. De plus, dans le cadre de la préparation à l’entrée dans les départements technologiques, un module d’approfondissement (20 heures) intitulé « introduction à l’évaluation environnementale » donne aux élèves les notions d’empreinte carbone, et d’Analyse de Cycle de Vie, permettant la prise en compte des impacts directs et indirects liées à la consommation d’énergie.

A.2. L’Energie dans les formations d’ingénieur : Départements d’enseignement et filières de spécialisation

Département Environnement, énergie, risques (2ER) : « assurer le développement et la qualité de vie des générations futures tout en protégeant notre Planète ». Dès leur entrée dans le département, un projet d’installation d’une unité de production industrielle est proposé aux élèves. Dans ce projet, les impacts environnementaux, et notamment ceux concernant la gestion de l’énergie sont introduites. Des cours sur le génie de procédés et les bilans énergétiques, ainsi que sur les enjeux énergétiques et les systèmes électriques sont imbriqués dans ce projet à l’issu duquel les élèves doivent proposer des alternatives acceptables pour l’implantation industrielle, (Projet implantation d’une unité industrielle, 82 heures. Module Génie des procédés 70 heures. Module Environnement, énergie et risques, 43 heures, incluant une introduction aux enjeux énergétiques). Plus tard, en troisième année, différents modules liés à l’énergie sont proposés. Le module « Production et utilisation de l’énergie » présente les différents moyens de production d’énergie, plus particulièrement les énergies renouvelables : énergie éolienne, photovoltaïque, hydraulique, géothermie et biomasse. Les avantages et les contraintes des énergies renouvelables sont développés. Une étude de cas intégrant la composante économique est proposée aux étudiants. Le module « Gestion et valorisation énergétique des déchets » propose de considérer le déchet comme une véritable ressource matière et une ressource énergie. Il a pour vocation de sensibiliser les futurs ingénieurs à cette problématique et de leur permettre d’acquérir les prérequis nécessaires pour que ceux qui souhaitent poursuivre dans cette voie puissent se positionner en tant qu’acteurs de cette filière. Au travers des modules « Stockage et distribution de l’énergie » et « Efficacité énergétique et intégration des procédés », les notions de réseaux du futur, des techniques de stockage de l’électricité, d’optimisation de l’utilisation de l’énergie sont abordées. Le nexus eau/énergie est largement abordé, tant d’un point de vue théorique, que via les projets intégrateurs. La formation se termine par un projet d’intégration des connaissances acquises. Les projets sont proposés par des partenaires extérieurs (industriels, acteurs économiques, associations, collectivités).
Département Génie civil et bâtiment durable (GCBD) : « Créer les bâtiments et les grands ouvrages de demain au service de la société et innover pour préserver l’environnement ». Une option « Bâtiment et énergie » est proposée aux élèves ; Dans cette option on propose aux élèves de travailler par exemple sur l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments pour limiter les consommations énergétiques ou sur la réhabilitation énergétique des bâtiments, sur l’éco-conception des bâtiments pour utilisation énergétique durable, sur l’empreinte écologique des matériaux.
Parcours ingénieur de spécialité en Bâtiment : 5 modules d’enseignement dans le domaine de l’énergétique du Bâtiment sont proposés (263 heures) et complétées par un projet de spécialisation électif en réhabilitation énergétique du Bâtiment (266 heures). L’objectif est d’apprendre à distinguer les sources externes et interne du bâtit (le parc immobilier aujourd’hui est à l’origine de près d’un quart des émissions de gaz à effet de serre en France), d’avoir une vision globale et exhaustive de l’enveloppe énergétique pour être en mesure de concevoir des bâtiments durables, performants et confortables, de mieux gérer la facture énergétique et son impact écologique. Le secteur du bâtiment possède une marge de manœuvre très importante car il est possible aujourd’hui de réaliser des bâtiments qui produisent plus d’énergie qu’ils ne consomment, et ce pour un coût global quasiment égal à celui d’un bâtiment classique : c’est l’enjeu des bâtiments durables. Un bâtiment durable est un bâtiment dont le processus de conception, voire de réhabilitation, a fait l’objet d’une démarche calée sur celle de l’éco conception. Cette notion est applicable aux bâtiments neufs comme aux bâtiments à réhabiliter qui représentent la majeure partie des travaux futurs. Ce projet de spécialisation aborde différents aspects de cette démarche et conclue l’UE Energie en faisant appel à l’intégralité des compétences développées pendant la formation.

B. Recherche

Certaines équipes de recherche abordent ce défi au travers de leurs projets orientés sur la recherche en matériaux pour l’énergie. L’idée est de travailler sur la mise en œuvre de matériaux innovants faiblement consommateurs de ressources et d’énergie. Les problématiques de performance énergétique des matériaux, d’éco-matériaux ainsi que leurs impacts environnementaux sont analysés au sein des équipes du centre C2MA.

B.1. L’équipe DMS

L’équipe DMS (Durabilité des éco-matériaux et des structures) travaille sur le recyclage dans des nouveaux matériaux pour la structure et l’enveloppe des constructions de déchets de la construction (bétons recyclés) et d’agro-ressources (« agro-bétons »), sur l’amélioration des propriétés énergétiques et d’isolation de ces matériaux pour en réduire les pertes énergétiques, ou encore sur l’impact des bétons du génie civil maritime, sur l'écoconception des structures marines en béton qui favorisent l'installation des micro et macro organismes et impactent le moins possible la biodiversité.

Projet OHEM : « Optimisation Energétique de l’Habitat Méditerranéen » (en partenariat avec LMGC UMR 5508, ENSAM LIFAM) : l’enjeu de ce projet est la minimisation des coûts énergétiques des habitats en climat méditerranéen. Le projet comprend des aspects expérimentaux et un travail de modélisation physique devant conduire à des outils numériques d’aide à la conception et au dimensionnement en non stationnaire des structures d’habitations garantissant une consommation d’énergie minimale (voire nulle ou même négative) et un confort hygrothermique en toutes saisons. Les matériaux privilégiés sont des matériaux naturels locaux (pierres, céramiques, bois, paille, terre) ainsi que des assemblages de ces derniers conduisant à des éléments de construction multifonctionnels. Le projet OHEM a été présenté en juin 2023 à Lille à l’occasion des Journées professionnelles de la construction.

B.2. L’équipe PCH

L’équipe PCH (Polymères, Composites et Hybrides) s’intéresse à la valorisation de sous-produits de l’agriculture et/ou de fibres végétales (fibres de bois, de chanvre, de lin par exemple) et/ou des fibres textiles recyclées pour le développement de matériaux isolants.

Le 30 novembre 2023, Eliane BOU ORM a soutenu sa thèse de doctorat intitulée « Vers une meilleure compréhension des mécanismes de rouissage en champ de tiges de chanvre Cannabis sativa L. dans le sud de la France : étude de la diversité des communautés bactériennes et fongiques en lien avec les caractéristiques intrinsèques des fibres ». Cette thèse était dirigée par Anne Bergeret (PCH) et Luc Malhautier (LSR), en partenariat avec l'école doctorale GAIA.

B.3. Les équipes ERT et EUREQUA

Au sein du CREER, les équipes ERT et EUREQUA participent au groupement « hydrogène » de l’IMT : H2 Mines, qui porte le projet Carnot HyTrend. Ce projet se centre sur la production d’hydrogène, au captage de CO₂ et à la méthanation pour la production renouvelable de chaleur par combustion et notamment l’interaction avec les différents réseaux d’énergie : POWER TO X. Dans ce projet l’équipe ERT s’intéresse à l’économie circulaire pour optimiser les cycles de production d’hydrogène avec des énergies renouvelables et les cycles de consommation de cette énergie, alors que l’équipe EUREQUA s’intéresse à la production d’hydrogène par méthanation biologique et à la sécurité des stockages et manipulations de l’hydrogène.

C. Gestion environnementale du campus : Politique en faveur des économies d’énergies et de leur décarbonation

D’après le Bilan des émissions de gaz à effet de serre de l’IMT, réalisé entre 2023 et 2024 (sur des données de 2022), le total des émissions du poste « Énergie des bâtiments » de l’IMT Mines Alès s’élève à 819 tCO2e, soit 22% du bilan global. Le gaz naturel représente 55% des consommations énergétiques est à l’origine de 85% des émissions de gaz à effet de serre du poste. L’appellation « Énergie des bâtiments » correspond à des émissions directes et indirectes liées à un usage énergétique des bâtiments possédés ou occupés par l’IMT Mines Alès. Ce poste est donc majoritairement inclus dans les émissions directes. Toutefois, les émissions liées à la fabrication des énergies (extraction du gaz naturel, distillation des produits pétroliers, production de l’électricité, etc.), donc réalisées en amont de la consommation, sont des émissions indirectes. Aussi, les émissions de gaz à effet de serre liées à la consommation d’électricité ou d’énergie issue d’un réseau de chaleur sont des émissions indirectes.

Ce poste prend en compte les émissions de gaz à effet de serre liées à la consommation d’énergie pour le fonctionnement des bâtiments d’IMT Mines Alès (Électricité et Gaz naturel).

Répartition des émissions de GES (tCO2e) par école et par type d’énergie consommée – 2022 (Source : ALTEREA)

À titre indicatif, le graphique ci-dessous présente les facteurs d’émission de différents types d’énergie par kWh consommé (énergie finale). Le fioul et le propane sont les deux sources d’énergie fossile qui émettent le plus de gaz à effet de serre par MWh avec respectivement 325 et 272 gCO2e/MWh. Les sources d’énergies renouvelables (par exemple le solaire photovoltaïque ou encore la géothermie) sont peu émettrices de gaz à effet de serre. En France métropolitaine l’électricité est produite en grande majorité par le nucléaire, qui est une énergie bas carbone, expliquant ce facteur d’émission relativement bas.

Facteurs d’émission des différentes sources d’énergie pour la France métropolitaine (kgCO2e/kWh) - (Source : Base Carbone® ADEME V8.9)

D’une année sur l’autre la répartition des consommations est stable. Pour réduire sa consommation d’énergie et son empreinte carbone, l’école s’est fixé la politique suivante :

Réduire la consommation énergétique due au chauffage hivernal et à la climatisation estivale par des améliorations de l’isolation thermique des bâtiments actuels ou en privilégiant des bâtiments à haute performance énergétique en ce qui concerne les nouveaux bâtiments. Cela aura par ailleurs l’intérêt de réduire la consommation estivale de fluides frigorifiques ;
Réduire la consommation énergétique due à l’éclairage des bureaux. A ce titre, l’école a développé l’utilisation de capteurs de présence dans les bureaux, asservis à l’éclairage. L’école a également engagé le remplacement d’ampoules à incandescence ou halogène hautes puissances par des ampoules LED de plus basses puissances ;
Réduire le recours au gaz au profit de l’électricité lorsque c’est possible afin d’améliorer l’empreinte carbone. A ce titre, l’école a remplacé une chaudière à gaz sur le site de Clavières par une pompe à chaleur (PAC) haute performance réversible, ce qui présente par ailleurs un intérêt pour la réduction de la pollution atmosphérique ;
Sensibiliser le personnel dans sa consommation énergétique au quotidien, notamment en ce qui concerne l’ouverture des fenêtres, le réglage des chauffages et climatiseurs etc.