Abstract :
[en] The process of urban sprawl, which commonly describes physically expanding urban areas, is a major issue for sustainable development. Urban sprawl is known to represent a significant contribution to the overall energy consumption of a territory for energy needs in buildings and for transportation. In this context, the thesis focuses on the energy assessment of existing suburban neighborhoods. The assessment includes two parts: (1) a computational approach combining dynamic simulation tools and a database of building typologies to determine the energy consumed in heating and (2) an empirical approach to assess the energy consumed by transportation systems (home-to-work and home-to-school journeys). The links between the spatial structure of the territory and energy use for commuting are highlighted. Several renewal strategies are proposed to improve energy efficiency in existing suburban neighborhoods. There investigate the thermal retrofitting of existing neighborhoods, the built density and demolition/reconstruction processes together with the location of the neighborhoods. Urban structure acts upon travel energy consumption for commuting. A good mix between work, schools and dwellings at the local scale, which allows reduced travel distances, is a good strategy to reduce transport energy consumption, whereas means of transport used is only of little impact. Student travel behaviors are specific to the level of education and the type of neighborhood. Finally, the thesis discusses the practical implications of the research to operationalize a suburban renewal that articulates energy efficiency of buildings and neighborhoods but also energy efficiency of the urban structure.
[fr] L’étalement urbain monofonctionnel et peu dense de la fonction résidentielle constitue un des phénomènes les plus marquants de l’évolution de nos territoires depuis la révolution industrielle. Selon un rapport de l’Agence Européenne pour l’Environnement (2006), l’étalement urbain menace, par sa rapidité et sa constance, l’équilibre environnemental, social et économique de l’Europe. La question énergétique, en particulier, est centrale et concerne directement ce modèle de développement, tant en termes de bâti que de mobilité car les territoires périurbains sont très dépendants de l'automobile.
Partant des hypothèses que la crise énergétique est un élément déclencheur pour interroger la mutation des espaces périurbains vers un modèle plus durable et que les modèles de la ville compacte et de la ville diffuse ne peuvent répondre aux enjeux rencontrés, la thèse aborde la question du recyclage des quartiers périurbains existants, sous l'angle énergétique.
Une instrumentation permettant de quantifier les consommations énergétiques relatives au chauffage des bâtiments et aux déplacements des personnes, à l’échelle des quartiers, est d’abord développée. Sur cette base, l’efficacité énergétique du modèle périurbain wallon et les conditions de sa mutation vers des quartiers périurbains plus durables sont investiguées. Deux leviers d’actions sont mobilisés dans le cadre de cette intervention : la forme urbaine et la mobilité. La forme urbaine, d’abord, est étudiée en complémentarité de l’échelle du bâtiment individuel car les mesures apportées à l’échelle du bâtiment (renforcement de l’isolation, recours à des énergies renouvelables, etc.) ne sont pas en mesure de répondre, seules, à l’ampleur des enjeux énergétiques qui touchent les territoires périurbains. La mobilité, ensuite, car l’étalement urbain est entretenu et favorisé, en grande partie, par la capacité des ménages à se déplacer individuellement, rapidement et sur de grandes distances. A cet effet, deux indicateurs principaux sont développés et discutés : les besoins de chauffage de différents types de formes périurbaines et un indice de performance des déplacements qui prend en compte distance parcourue, fréquence et mode de transport.
Des variations paramétriques sont réalisées sur des quartiers représentatifs pour déterminer les paramètres les plus influents. Sur cette base, des scénarios de renouvellement des quartiers périurbains sont proposés et leur impact énergétique potentiel quantifié. Ces scénarios abordent la rénovation énergétique des quartiers, la densification et la démolition / reconstruction. Ils montrent, qu’outre l’efficacité énergétique des bâtiments, les caractéristiques relatives à la forme urbaine ont un impact significatif sur les consommations.
L’impact de la structure territoriale (définie comme la conjonction de la localisation spatiale des emplois, des commerces, etc., la distribution spatiale de la population selon son lieu de résidence et les infrastructures) sur les consommations d’énergie relatives aux déplacements des personnes est enfin investiguée sur l’ensemble du territoire régional, en abordant l’influence de la localisation résidentielle sur les déplacements domicile-travail et sur les déplacements scolaires. La génération de mobilité est fortement liée à la localisation spatiale des lieux émetteurs et récepteurs de flux (résidences, emplois, écoles). Une approche locale permet d’identifier, hors des agglomérations principales, des noyaux secondaires qui présentent également des consommations faibles pour les déplacements. La mixité fonctionnelle en particulier permet, mieux que la densité de logements, d’expliquer la variation des consommations d’énergie pour les déplacements. La distance parcourue a un impact considérable sur les consommations d’énergie pour les déplacements alors que le mode de transport utilisé n’a qu’une influence relativement faible. Les comportements de mobilité pour les déplacements scolaires présentent des spécificités propres selon le niveau de scolarité considéré mais restent nettement moins consommateurs que les déplacements domicile-travail.
La thèse se conclut par la discussion des incidences pratiques de la recherche pour l’opérationnalisation d’un renouvellement périurbain qui s’articule autour de l’efficacité énergétique des bâtiments et des quartiers et de l’efficacité énergétique de l’urbanisation. L’aménagement du territoire doit créer des conditions favorables pour orienter les activités et les investissements au bon endroit et pour favoriser des formes urbaines plus efficaces.
