Un bâtiment à énergie positive (parfois abrégé en « BEPOS ») est un bâtiment qui produit plus d’énergie (électricité, chaleur) qu'il n’en consomme pour son fonctionnement. Cette différence de consommation est généralement considérée sur une période lissée d'un an. Si la période est très courte, on parle plutôt de bâtiment autonome (par exemple pour les maisons des dernières tranches de l'écoquartier Eva Lanxmeer aux Pays-Bas qui ne sont « excédentaires » que neuf mois par an — l'électricité étant encore difficilement stockable sur plusieurs mois à l'échelle d'un quartier).
thumb|Maison passive à Darmstadt, en Allemagne. Il s'agit généralement d'un bâtiment passif très performant et fortement équipé en moyens de production d'énergie par rapport à ses besoins en énergie. Les toits, murs, voire les fenêtres ou d'autres éléments (verrières de véranda ou balcons, murs d'enceinte, toiture de garage ou appentis, fondations) peuvent être mis à profit pour accumuler et restituer de la chaleur ou produire de l’électricité. Le caractère excédentaire en énergie (« positif ») est permis par des principes constructifs et bioclimatiques, mais aussi par le comportement des usagers (gestion efficiente des usages, des consommations de l’électroménager et de l'informatique, de la mobilité…). La quantité d'énergie produite sur le toit, murs, ombrières… doit au moins compenser la somme des consommations énergétiques moyennes annuelles sous le toit.
Selon l'ADEME (), le retour d'expérience disponible pour une centaine de réalisations à énergie positive en France (65 % dans le tertiaire ; 29 % en maisons individuelles et 6 % en logements collectifs construits à 55 % dans la moitié nord de la France), montre que la consommation de ces bâtiments est d'environ /an (niveau équivalent à celui des bâtiments « basse consommation » classiques), mais ces performances peuvent encore progresser et l'objectif 2020 de 3x20 est possible selon l'ADEME« L'objectif 2020 est possible », Batiactu d'après l'Ademe, 26 juin 2012., notamment par la généralisation des DEL et d'un éclairage asservi à la détection de présence et des besoins.
Historique du concept La construction à énergie positive constitue une rupture technologique et conceptuelle, dans les mouvances architecturales de la HQE (années 1990) et plus particulièrement dans la lignée de la « construction passive » développée dans les années 1970, mais formalisée en 1988 par le Bo Adamson de l’Université de Lund, (Suède) et Wolfgang Feist ( / soit Institut Habitat et Environnement Site de l’Institut für Wohnen und Umwelt.).
Parmi les premières références, on peut citer la maison Hölken, à Fribourg-en-Brisgau, une maison totalement autonome en énergie datant de 1994. Le concept a aussi été décliné en réalisations économiquement viables par l'architecte Rolf Disch sous la forme de Plusenergiehaus et Solarsiedlung (« maison à énergie positive » et « quartier solaire ») et par le concept de Maisons France Confort MFC 2020Concept MFC 2020 de maison à énergie positive, sur schneider-electric.fr.. On a ensuite aussi parlé de quartier ou d'îlots « à énergie positive » ( deux îlots à énergie positive construits à partir de 2022 dans l'écoquartier « Fontaine d'Ouche »., prioritaire pour la politique de la ville de Dijon, issus d'un projet d'autoconsommation collective, lauréat 2020 du programme européen Response : une soixantaine de solutions énergétiques innovantes y seront testées, dont des panneaux photovoltaïques bifaciaux avec autoconsommation collective et bornes de recharge intelligente. La qualité de l'air intérieur sera également mesurée.
Ce concept s'inscrit dans les bonnes pratiques de gestion des ressources naturelles, dans le cadre notamment de la transition énergétique, qui s'intègre elle-même dans la transition écologique.
Initiatives Initiatives internationales Entre 2008 et la fin 2013, des chercheurs de dix-neuf pays (Australie, Autriche, Belgique, Canada, Danemark, Finlande, France, Allemagne, Italie, Corée, Nouvelle-Zélande, Norvège, Portugal, Singapour, Espagne, Suède, Suisse, Royaume-Uni, États-Unis) ont collaboré au sein d’un projet de recherche conjoint de l’agence internationale de l'énergie (AIE) : (SHC) tâche 40 / (EBC) Annex 52 « » Net Zero Energy Solar Buildings, sur iea-shc.org, consulté le 9 septembre 2013... Le but était de rendre le concept Net ZEB, l'équivalent BEPOS à l'extérieur de la France, commercialisable. Le projet conjoint était divisé en sous-tâches : Sous-tâche A : Développer un cadre de définition harmonisé et applicable internationalement ; Sous-tâche B : Outils pour le processus de conception ; Sous-tâche C : Conception avancée de bâtiment nZEBs, solutions technologiques et lignes directrices pour l’industrie. La tâche étudia les bâtiments neufs et usagés tant résidentiels que non résidentiels situés dans les zones climatiques des pays participants.
Initiatives françaises En , dans le cadre de la stratégie nationale bas-carbone et de l'application de la Loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte (TECV), un nouveau label « énergie-carbone » devient disponible pour les bâtiments qui seront à la fois à et . Préparé durant un an avec les associations HQE, Effinergie et BBC, il bénéficiera d'une période d'expérimentation sur des , avec des adaptées à différents types de bâtiments (habitat individuel, collectif, bâtiment du secteur tertiaire) et il préfigure la future réglementation environnementale (qui en 2018 devrait imposer un calcul des émissions de gaz à effet de serre et des consommations d'énergie et de ressources sur l'ensemble du cycle de vie, ainsi qu'une incitation à recourir aux énergies renouvelables pour couvrir et compenser les besoins des bâtiments, exigences qui devraient être intégrées dans la future réglementation environnementale.
Principes La conception d'un habitat à énergie positive reprend généralement les grands principes de la maison passive, en y ajoutant des éléments de productions d'énergie : Isolation thermique renforcée, fenêtres de grande qualité ; Suppression des ponts thermiques et isolation par l'extérieur ; Excellente étanchéité à l’air ; Forte limitation des déperditions thermiques par renouvellement d'air via une ventilation double flux avec récupération de chaleur sur air vicié ; Captation optimale de l’énergie solaire de manière passive ; Protections solaires et dispositifs de rafraîchissement passifs ; Limitation des consommations d’énergie des appareils ménagers ; Équipement en moyens de captage ou production d'énergie (capteur photovoltaïque, capteur solaire thermique, aérogénérateur, pompe à chaleur sur nappe, freecooling par plancher rayonnant, sondes géothermiques verticales) Récupération et utilisation optimales des eaux pluviales. Épuration naturelle par lagunage L'énergie excédentaire peut être fournie aux bâtiments voisins, mais est généralement injectée sur des réseaux électriques ou de chaleur, privés ou publics.
Définition officielle En France, elle est précisée, pour les immeubles sous maîtrise d'ouvrage publique, par un décret d'application de la loi de transition énergétiqueDécret du 23 décembre 2016 : un bâtiment à énergie positive doit trouver un Environnement magazine (2017) Bâtiments à énergie positive : enfin une définition légale ! le 05/01/2017, publié 05/01/2017. Un bâtiment public peut aussi être considéré comme à haute performances environnementales s'il obtient une écocertification respectant au moins deux critères de performance parmi ceux-ci : valorisation de déchets de chantier ; réduction de l'empreinte carbone du bâtiment par le recours aux matériaux biosourcés ; qualité de l'air intérieur améliorée par le recours à des matériaux faiblement émetteurs de composés organiques volatils et qualité de la mise en œuvre des systèmes de ventilation, avec des seuils qui seront fixés par arrêté. Tout bâtiments bas-carbone doit aussi avoir de faibles émissions de gaz à effet de serre sur l'ensemble de son cycle de vie (avec un seuil qui sera fixé par arrêté) (d'autres exigences comme une moindre consommations d'eau et le traitement in situ des eaux pluviales ont disparu du texte final).
Enjeux Le bâtiment est dans l’Union européenne un gouffre d’énergie primaire (40 % de l’énergie totale consommée) devant les transports (30 %) et l’industrie (30 %). Il est responsable de plus de 40 % des émissions totales de . Les économies d’énergie sont un enjeu économique et écologique majeur pour ce secteur. Selon l’Ademe, en France où le bâtiment absorbe 46 % de la consommation d'énergie (devant les transports : 25 % et l'industrie : 23 %), pour chaque ménage, atteindre le « Facteur 4 » représente entre et d’investissement à réaliser avant 2050 Papalardo, présidente de l’ADEME, discours d’introduction de la journée « vers des bâtiments à énergie positive » (26 septembre 2006)], sur cstb.fr. Des solutions du type bâtiment à énergie positive et tiers-investisseur permettent d’espérer pouvoir doublement rentabiliser ce type d’investissement.
Des maisons passives (et plus rarement « à énergie positive ») existent déjà par milliers en Allemagne et en Suisse, et ont démontré que les solutions techniques existent. Reste à les généraliser pour tenir l’objectif du facteur 4, ou du facteur 9 ( les consommations pour un service équivalent)… alors que les prix du pétrole et de l’énergie devraient inéluctablement augmenter (Cf. manque de pétrole).
Une Directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments vise à réduire leur consommation énergétique de 22 % d’ici 2010. Les gisements d’économie dans le bâtiment ancien sont importants, mais plus difficiles, par contre, un bâtiment neuf à énergie positive peut compenser les pertes de plusieurs bâtiments anciens périphériques moins bien isolés et moins performants.
Ce concept devrait servir de base dans la future réglementation environnementale 2018 (RE2018) ainsi que dans la réglementation thermique française de 2020 (RT 2020).. Le bâtiment à énergie positive serait obligatoire pour tous les logements neufs à partir de 2020 (prévision de la RT 2020).
Solaire passif thumb|Chauffe-eau solaires en Chine. Pour valoriser le potentiel fourni par le soleil en hiver, au printemps et en automne, il est nécessaire de capter sa chaleur, la stocker et la restituer. L’énergie solaire est captée par les parties vitrées de la maison. Ces vitrages isolants sont dimensionnés selon l’orientation du bâtiment : 40 à 60 % de surface vitrée sur la façade sud, 10 à 15 % au nord, et moins de 20 % sur les façades est et ouest. L’énergie solaire, qui pénètre via les fenêtres, est stockée à l’intérieur par des matériaux à forte inertie. La chaleur accumulée dans la masse du bâtiment est restituée par convection et rayonnement, avec un déphasage (lié à l'inertie des matériaux réchauffés) dans le temps. Afin d’éviter l’inconfort occasionné par les surchauffes en été, l’ensoleillement direct des vitrages est réduit par des protections solaires débordantes (auvent, pare-soleil, persienne…) et par des vitrages présentant un facteur solaire suffisant pour limiter les apports énergétiques. Ces mesures constructives peuvent être complétées par des stores et une protection végétale.
Le solaire passif sert également à chauffer l'eau, comme dans le cas des chauffe-eau solaires, qui peuvent impliquer soit que l'eau soit directement chauffée via des tuyaux sur les toitures, soit qu'elle soit chauffée via un second circuit fermé entourant le ballon et passant sur la toiture. Il est également possible de faire passer des tuyaux caloporteurs dans des panneaux photovoltaïques, permettant ainsi de coupler production d'électricité et eau chaude sur le même capteur.
Inconvénients Surcoût ; ce surcoût est d’autant plus élevé qu’on vise une production excédentaire importante (surtout si elle est totalement photovoltaïque).