Une méthodologie d'aide à la décision basée sur l'ACV dynamique pour la gestion du budget carbone des bâtiments

A dynamic LCA-based decision-making methodology for carbon budget management of buildings

• Auteur / Autrice : Lucas Neves Mosquini
• Direction : Benoit Delinchant, Thomas Jusselme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 27/09/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe de recherche Modèles, méthodes et méthodologies appliqués au génie électrique (Grenoble, Isère, France ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble, Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Wurtz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Peuportier, Mathilde Louërat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robin Girard, Monika Woloszyn

Mots clés

Mots clés contrôlés

Constructions -- Économies d'énergie

Optimisation mathématique

Analyse du cycle de vie

Bilan des émissions de gaz à effet de serre

Mots clés libres

Analyse de cycle de vie

Budget carbone

Optimisation

Efficacité énergétique des bâtiments

Life Cycle Assessment

Carbon budget

Optimization

Building energy efficiency

Résumé

Le secteur du bâtiment est un des principaux contributeurs de la crise environnementale mondiale et doit impérativement maitriser ses émissions de gaz à effet de serre (GES). Cette thèse vise à contribuer à l’atteinte de cet objectif en s’intéressant plus particulièrement à la phase d’occupation des bâtiments. Il est nécessaire d’agir lors de cette phase pour respecter un budget carbone défini dès la conception et maintenu sur toute la durée de vie du bâtiment. Cette contribution souligne la nécessité d’une évaluation dynamique dans les processus de prise de décision afin de tenir compte des scenarios d’évolution sur les années restantes.Une analyse des méthodologies actuelles telle que l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) nous conduit à étudier plus spécifiquement l’ACV Dynamique. Nous nous intéressons en particulier à la réduction des temps de simulation et l’optimisation du nombre de paramètres dynamiques. Des techniques telles que l’interpolation linéaire, les modèles de substitution, la sélection des caractéristiques importantes, l’analyse de sensibilité et d’incertitude sont mise en œuvre pour y parvenir. A travers une étude de cas, l’importance de la décarbonisation des secteurs industriels, des déchets et de l’énergie est mise en évidence dans les calculs du Potentiel de Réchauffement Planétaire dynamique.La méthodologie d’ACV Dynamique que nous proposons est appliquée dans le contexte de la prise de décision pour la rénovation, démontrant son utilité pour s’adapter aux écarts du budget carbone tout au long du cycle de vie d’un bâtiment. L’étude de cas d’une maison individuelle dans la région parisienne montre l’efficacité de la méthodologie pour guider les décisions de rénovation en accord avec les budgets carbone. Cependant, les résultats révèlent également que ces décisions dépendent fortement des scénarios envisagés, indiquant que les bâtiments conformes au budget peuvent présenter une variété de caractéristiques en fonction des différentes hypothèses de modélisation de l’ACV Dynamique.Plus globalement, nos travaux apportent une méthode pour rationaliser et faciliter l’utilisation généralisée de l’ACV en tenant compte des incertitudes et des sensibilités des différents paramètres dynamiques. Nous montrons que l’ACV Dynamique ainsi mise en œuvre a un impact significatif dans les processus de prise de décision pour la rénovation afin d’assurer une meilleure adaptation aux budgets carbone tout au long du cycle de vie des bâtiments.

Addressing the global challenge of environmental sustainability in the building sector, this thesis focuses on advancing methodologies for greenhouse gas (GHG) budget compliance in building post-occupancy stages. It emphasizes the need for dynamic assessment in the decision-making processes to enhance the process of ensuring carbon budget compliance.The research employs a multifaceted approach, beginning with an exploration of current methodologies for building GHG budget compliance. This includes a thorough examination of carbon budgets, Life Cycle Assessment (LCA), and Dynamic Life Cycle Assessment (DLCA). The study then progresses to refine the DLCA methodology, focusing on reducing simulation times and optimizing the number of dynamic parameters. Techniques such as linear interpolation, surrogate modelling, feature selection, sensitivity and uncertainty analysis are tested for these tasks. Then, through a case-study, the importance of decarbonization of the industrial, waste and energy sectors in dynamic GWP calculations are highlighted.Furthermore, the enhanced DLCA methodology is applied in the context of retrofit decision-making, showcasing its utility in adapting to carbon budget deviations throughout a building’s life cycle. This application is exemplified through the same case-study of a single-family home in the Paris region, demonstrating the methodology’s effectiveness in guiding retrofit decisions in alignment with carbon budgets and broader environmental objectives. However, the findings also reveal the scenario-dependent nature of these decisions, indicating that budget-compliant buildings can exhibit diverse characteristics based on different DLCA assumptions.Overall, this research emphasizes the critical role of integrating dynamic parameters in retrofit decision-making processes. Simultaneously, it also challenges and assesses the applicability of these methods within the framework of carbon budget compliance, providing a detailed evaluation of their impact on sustainable building practices.