L’expansion de la technologie led est irréversible : selon l’association Lighting Europe, qui défend les intérêts de la filière éclairage au niveau européen, 81 % des sources lumineuses seront des led en 2030, contre 7 % en 2015. Avec une réduction de consommation de l’ordre de 60 à 70 % par rapport aux solutions des générations précédentes, la led offre un formidable potentiel dans un contexte de sobriété énergétique. La généralisation de son usage présente l’intérêt d’une meilleure maîtrise de la consommation globale d’énergie, tant pour l’éclairage intérieur qu’extérieur, et ce à moindres coûts.

La rénovation de l’éclairage, source de performance énergétique

L’adoption de la led en remplacement des sources actuellement utilisées répond aux exigences réglementaires les plus récentes. En France, il s’agit d’un enjeu clé, soutenu par la délivrance de fiches CEE (Certificats d’économies d’énergie), sésame indispensable pour voir une partie de ses travaux pris en charge. La rénovation de l’éclairage constitue donc un levier majeur de performance énergétique pour les collectivités publiques, les propriétaires et locataires de bâtiments tertiaires, ainsi que pour les gestionnaires de sites industriels.

Rénover son éclairage est donc essentiel au même titre que réaliser des travaux plus conséquents d’isolation ou remplacer des équipements plus consommateurs, tels que chaudières ou ventilations. Associer une solution de pilotage, en intérieur comme en extérieur, permet d’aller plus loin dans la performance et d’éclairer au bon endroit, au bon moment et avec le bon niveau d’éclairement.

L’éclairage intérieur dans le tertiaire

L’éclairage représente, en moyenne, près de 20 % des consommations d’énergie du bâtiment. Selon une étude du CEREMA, il compte aujourd’hui pour 12 % de la consommation d’énergie et 18 % de la consommation d’électricité totale du bâtiment et pour les bâtiments de bureaux. Ce chiffre peut atteindre les 50 % pour des installations anciennes qui n’ont jamais fait l’objet de mise à jour. En France, le décret tertiaire, devenu « Dispositif éco-énergie tertiaire », vise à réduire de 60 % les consommations énergétiques des bâtiments tertiaires à horizon 2050. Moderniser les installations en remplaçant les sources anciennes par des led, associées à des solutions de détection de présence, permet de diviser immédiatement par deux la consommation^[1].

Dans de nombreux bâtiments de bureaux, le remplacement des installations vieillissantes est un formidable levier de réduction des consommations à très court terme et à coût maîtrisé. Pour l’éclairage intérieur, rénover les installations anciennes est non seulement source d’une meilleure performance énergétique, mais procure aussi un confort accru aux usagers des bâtiments.

Pour tous les espaces de travail, la réglementation prévoit que l’apport de lumière soit autant que possible assuré par une source naturelle. Le droit du travail prévoit en effet des niveaux d’éclairement minimum pour les différents espaces des bâtiments. Cette valeur est de 40 lux dans les espaces de circulation, de 60 lux pour les escaliers et les entrepôts, de 120 lux dans les locaux de travail, les vestiaires et les sanitaires et de 200 lux dans les locaux aveugles affectés à un travail permanent. Toute rénovation des installations doit obligatoirement se conformer à ces valeurs définies par le Code du travail. S’il s’agit là d’une première étape, les gestionnaires de bâtiments peuvent aller plus loin. La technologie led englobe un large éventail de possibilités, qu’il s’agisse de la gradation, du choix de la température de couleur et du flux lumineux.

Aujourd’hui, une nouvelle manière d’éclairer émerge dans les bâtiments tertiaires : l’éclairage centré sur l’humain ou « Human Centric Lighting ». Cette technologie permet de suivre le cycle circadien, c’est-à-dire la courbe du soleil. Dans un bureau ou une salle de classe, l’éclairage circadien améliore la motivation, la créativité et la concentration, et réduit le stress, offrant ainsi des gains de productivité et un bien-être aux utilisateurs.

Cette exposition au cycle du soleil intervient dans la production d’hormones essentielles. La mélatonine, l’hormone du sommeil, est produite par le corps lorsque la luminosité baisse et que la température de couleur est plus chaude. Le cortisol et la sérotonine sont sécrétés le matin lorsque la luminosité augmente en association avec une température de couleur plus froide, ce qui permet d’activer notre corps. Le matin, l’éclairage est chaud et de faible intensité. Sa température et son intensité augmentent jusqu’à midi, puis le système fait progressivement baisser l’intensité et la température de couleurs jusqu’au soir.

Selon une étude menée en 2010 sur des élèves d’une école primaire allemande, l’éclairage dynamique a engendré une amélioration de 35 % de la vitesse de lecture et un taux d’erreurs inférieur à près de 45 % par rapport au groupe témoin soumis à un éclairage classique, démontrant ainsi l’impact de la lumière sur l’apprentissage et la concentration.

Dans les établissements de santé, la mise en œuvre d’un éclairage circadien joue un rôle très important dans le bien-être et la rémission des patients. Selon une étude clinique menée par le Centre du Sommeil de l’Hôtel Dieu, l’éclairage circadien contribue à réduire la somnolence, améliore la performance et la vigilance. Les temps de réaction sont améliorés de plus de 15 % pour 3 personnes sur 4. Pour 3 personnes sur 4, le sommeil ressenti est de meilleure qualité, et s’en trouve même extrêmement amélioré pour 1 personne sur 4, ce qui représente un gain de 43 %.

L’éclairage intérieur dans l’industrie

Dans l’industrie, la part de l’éclairage compte pour environ 10 % de la facture énergétique et constitue un poste de dépenses bien moins important que dans les bâtiments tertiaires.

Cela s’explique par l’importance que représentent les process de production sur l’ensemble de la consommation. La mise à jour des installations d’éclairage constitue un élément intéressant en termes de productivité et de performance énergétique.

Globalement, la technologie led procure une économie de 60 % à 90 % par rapport aux lampes conventionnelles (incandescence et halogène)^[2]. Encore une fois, associer des led au pilotage par détection de présence permet de réaliser des économies conséquentes, et ce, à bas coût.

L’éclairage public : limitation des nuisances lumineuses, télégestion

On retrouve des enjeux comparables pour l’éclairage public. Quatre milliards de points lumineux éclairent le monde. En Europe, on en dénombre 90 millions, dont 75 % ont plus de 25 ans. En France, les 9,5 millions de points lumineux actifs consomment annuellement 5,6 TWh d’électricité, soit 1 % de la consommation française. Pour les collectivités, l’éclairage public^[3] représente 16 % de la consommation énergétique, 17 % de leurs dépenses d’énergie et 41 % de leur facture d’électricité.

L’arrêté du 27 décembre 2018 relatif à la prévention, à la réduction et à la limitation des nuisances lumineuses incite à la mise en œuvre de plusieurs leviers de rénovation, qui se jouent à différents niveaux. Le premier d’entre eux concerne le remplacement des sources anciennes par des led. Le deuxième est lié à la gestion de l’éclairage avec l’ajout d’automatismes programmés qui éteignent l’éclairage public lorsque le niveau lumineux est suffisant, au petit matin. Certaines communes, à l’image de Clermont-Ferrand ou Illkirch-Graffenstaden vont même plus loin, avec des systèmes qui allument les lampadaires à pleine puissance uniquement lorsqu’une présence est télé-détectée, et abaissent cette intensité à 10 % en état de veille.

Au-delà de la surconsommation énergétique des installations anciennes, se pose la question des coûts de maintenance. Les collectivités peuvent recourir à des solutions avec des cycles d’entretien plus économes. À Clermont-Ferrand, le système de télégestion mis en place pour faire varier l’éclairage permet également de détecter les pannes à distance et en temps réel. Les 16 000 points lumineux de la ville sont surveillés par un agent depuis le centre de maintenance. Lorsqu’un ou plusieurs points lumineux sont défectueux, une notification l’informe du lieu et de l’origine de la panne. Il peut donc se déplacer au bon endroit avec le matériel adéquat, tout en évitant une détection strictement visuelle.

Si la réfection de l’éclairage public entraîne bel et bien des économies d’énergie, elle s’accompagne aussi d’un meilleur confort lumineux pour les usagers et d’une réduction de la pollution lumineuse. Aujourd’hui, un tiers de la population mondiale ne voit plus la Voie Lactée. Les images satellite nocturnes d’un territoire restent la meilleure manière d’apprécier la pollution lumineuse, que l’on mesure sur l’échelle de Bortle, ou échelle de noirceur. Le ciel est alors évalué selon le nombre d’étoiles visibles. Elle décrit un ciel sur une échelle de 1 à 9 selon sa noirceur. L’Arrêté du 27 décembre 2018 relatif à la prévention, à la réduction et à la limitation des nuisances lumineuses vise également à réduire l’impact de la pollution lumineuse sur la biodiversité.

Parmi les effets observés, l’on constate la modification des trajectoires empruntées par les oiseaux et chauves-souris lors des migrations, en fonction des halos lumineux présents au-dessus des villes. L’éclairage artificiel est également la deuxième cause de mortalité des insectes, après les insecticides : en saison estivale, 150 insectes meurent chaque nuit par point lumineux, soit d’épuisement, soit brûlés par la chaleur. Le rythme biologique des espèces est également affecté par le sur-éclairage nocturne qui modifie l’alternance jour-nuit et la perception des saisons. Chez l’homme, la pollution lumineuse est également à l’origine de troubles du sommeil, occasionnés par la baisse de production de mélatonine sous l’effet de l’éclairage.

L’objectif est donc de favoriser les extinctions temporelles, et d’optimiser les caractéristiques techniques des installations : température de couleur, niveau d’éclairement et répartition des flux lumineux.

Améliorer la performance énergétique de l’éclairage : des solutions en gradation

Concrètement, plusieurs niveaux de solutions existent pour changer une installation existante tout en améliorant sa performance énergétique. Le premier niveau est un simple « relamping », où l’on substitue les sources existantes par des led. Le second niveau est le remplacement des luminaires pour adapter au mieux l’installation par rapport aux besoins constatés. Le troisième niveau est l’intégration de modules de pilotage de l’éclairage pour faire varier le besoin en lumière selon la présence dans les espaces et l’apport de lumière du jour. Enfin, le quatrième niveau est la mise en œuvre d’un maillage de luminaires intelligents, véritable réseau qui pilote les différents espaces à partir de capteurs intégrés aux luminaires. Comme l’éclairage maille le bâtiment dans son ensemble, l’intégration de capteurs (qualité de l’air, présence, lumière naturelle…) aux luminaires est un choix particulièrement pertinent.

La technologie led s’est accompagnée d’une véritable évolution dans la manière d’éclairer et de concevoir les installations, avec des solutions d’intelligence embarquée. En plus des économies d’énergie conséquentes qu’elle génère, le choix des sources est très large. Cela va de l’éclairage d’une petite pièce avec un système circadien à un stade équipé de projecteurs de haute puissance.

Généralisation de la led et recyclage

Avec une durée de vie moyenne de plus de 12 ans, une ampoule led présente un avantage considérable sur les technologies plus anciennes, dont la durée moyenne d’usage était de moitié.

L’adoption généralisée de la led dans nos usages futurs soulève la question du recyclage des sources classiques à laquelle se sont attelés les acteurs du secteur. De nombreux luminaires intègrent directement les sources et les différents éléments constitutifs sont collés entre eux. Ce point est aujourd’hui maîtrisé industriellement sans difficultés majeures : les luminaires passent dans une sorte de machine à laver qui, par vibrations et chocs, sépare les différents composants.

En revanche, la valorisation des cartes électroniques qui entrent dans la constitution des led demeure un véritable sujet. Il convient en effet de séparer les différents métaux rares qui les composent en vue de leur valorisation. En France, des travaux de recherche sont réalisés dans les laboratoires de la Chaire de Mines de l’Institut Mines Paris Tech, financés par Ecosystem, l’éco-organisme en charge du recyclage des lampes. La mise au point d’un procédé visant à industrialiser cette étape confortera la généralisation de la led.

^[1] Source : ADEME Editions, Juillet 2020 : « Rénover l’éclairage des bâtiments tertiaires »

^[2] Source : Syndicat de l’éclairage

^[3] http://www.afe-eclairage.fr/afe/l-eclairage-en-chiffres-26.html