Quatre piliers de la stratégie de Hambourg pour un toit vert: incitation financière, dialogue, réglementation et science

Selon l’évaluation nationale du changement climatique pour l’Allemagne (2017), les projections jusqu’à la fin du XXIe^siècle par rapport à la période de référence (1971-2000) montrent une augmentation de la température moyenne de l’air proche de la surface en Allemagne de 1,2 à 3,2 °C (en considérant un scénario modéré et intermédiaire respectivement) ou de 3,2 à 4,6 °C (en considérant la poursuite des émissions élevées actuelles). Une augmentation plus forte est attendue en été, avec des températures qui devraient augmenter jusqu'à 4,8 ° C d'ici la fin du siècle. Dans un contexte d'émissions de gaz à effet de serre non atténuées, l'intensification considérable des températures extrêmes et des vagues de chaleur estivales constitue un défi pour l'ensemble de l'Europe occidentale, y compris l'Allemagne. Par rapport à la période de référence (1971-2000), la plupart des simulations pour le XXIe^siècle montrent une augmentation des précipitations en hiver avec une fourchette pour le scénario modéré de -3 à +17 %, et de +8 à +32 % pour un scénario avec des émissions de gaz à effet de serre non atténuées. En outre, les données disponibles au niveau national indiquent un risque accru de fortes tempêtes et d'inondations avec les risques associés et une pression accrue sur les systèmes de drainage urbain.

Les toits verts peuvent fournir une partie d'une solution à ces impacts projetés du changement climatique en atténuant l'augmentation de la température et les précipitations extrêmes.

Hambourg compte un nombre croissant d’habitants, ce qui conduit à une politique d’expansion urbaine nécessitant un grand nombre de logements supplémentaires. Afin de maintenir la structure urbaine compacte de Hambourg, l’objectif est d’améliorer la qualité (plutôt que la quantité) des espaces verts ouverts de la ville. Dans ce contexte, l’objectif de Hambourg est d’être plus verte, en plus.

La stratégie pour un toit vert à Hambourg vise à verdir au moins 70 % des nouveaux bâtiments et des toits plats ou légèrement inclinés qui sont en cours de rénovation. Cela équivaut à planter un total de 100 hectares de toiture verte avec des plantes et des fleurs dans l’aire métropolitaine, soit l’équivalent du double de la surface du parc urbain «Planten un Blomen» (45 hectares). Environ 20 % de ces nouveaux espaces verts devraient être mis à la disposition des résidents et des travailleurs à des fins récréatives (terrains de sport et parcs, ou jardins partagés par la communauté résidentielle). En promouvant les toits verts, la ville vise à encourager les espaces de loisirs économes en espace, à améliorer la capacité de rétention des eaux de pluie de la ville, à accroître la biodiversité et à réduire les effets des températures extrêmes.

Hambourg est une ville en croissance constante, ce qui démontre que la création de nouveaux espaces de vie et la sensibilisation à l'écologie peuvent être compatibles. La stratégie environnementale de la ville, telle qu’énoncée dans le plan climatique de 2016, porte sur les effets du changement climatique, tels que l’augmentation des fortes pluies, des inondations et des vagues de chaleur. Les toits verts dans ce contexte améliorent à la fois le climat de la ville et la gestion de l'eau.

En ce qui concerne le climat de la ville, les toits verts refroidissent l’environnement et augmentent l’humidité, ce qui réduit l’effet d’îlot de chaleur urbain. En outre, les toits verts offrent une meilleure insolation des bâtiments et donc une meilleure adaptation à des températures plus extrêmes. De plus, les toits verdoyants améliorent la gestion de l'eau grâce à la rétention de l'eau de pluie et à l'évaporation naturelle. Ils conservent entre 50 et 90 % des précipitations annuelles et jusqu’à 30 à 40 % des fortes précipitations (villede Hambourg, lignes directrices sur les toits verts pour la planification).

La stratégie pour un toit vert (2014) complète la stratégie RISA de la ville (adaptationdes infrastructures pluviales à l’horizon 2030),la stratégie de la ville pour la gestion durable des eaux de pluie. Moins d'eau peut être drainée dans la ville de plus en plus dense tandis que les pluies plus abondantes en raison du changement climatique deviennent de plus en plus fréquentes. En conséquence, le système d'égouts est surchargé et les rivières éclatent leurs rives. C’est ainsi que «Hamburg Wasser», le service public de l’eau de la ville, a imposé des restrictions strictes sur les rejets d’eau par maison et par temps. Cette tolérance stricte implique que l'excès d'eau de pluie doit être temporairement retenu pour éviter une surcharge du système d'égouts. Les calculs montrent qu'en moyenne 60% de l'eau de pluie doit être retenue pour éviter une surcharge des eaux usées. La gestion des eaux pluviales à Hambourg est un objectif interdisciplinaire et interadministratif, et des recommandations figurent dans le document intitulé «RISA Structural Plan Rainwater 2030» (Strukturplan Regenwasser 2030), publié en 2016. Les toits verts de Hambourg peuvent contribuer à soulager les infrastructures de drainage en réduisant la quantité totale de ruissellement des eaux de pluie et en ralentissant la vitesse du ruissellement restant.

Les toits verts dégagent également l'air en absorbant la poussière et les substances nocives. En outre, les toits verts offrent de nouveaux espaces de loisirs dans le centre-ville densément peuplé. Les entreprises et les propriétaires auront un net avantage concurrentiel avec un toit vert. Ces nouveaux espaces verts en plein cœur de la ville sont particulièrement attrayants pour les résidents et les travailleurs. Ils peuvent se détendre, faire du sport ou planter des légumes et des fleurs.

Afin de réussir avec la stratégie du toit vert, la ville combine la promotion, le dialogue, la politique et la recherche:

• Promotion : avec un programme d'incitation, la ville accorde des subventions jusqu'en 2024 à chaque propriétaire (privé ou public) qui décide volontairement d'un toit vert. La subvention est versée à la fois pour la rénovation du toit et des toits verts dans les nouveaux bâtiments.
• Communication et dialogue: Le programme d’incitation fait l’objet d’une communication forte dans le cadre d’une campagne de sensibilisation à l’échelle de la ville intitulée «On Your Roofs, Get Set, Green!». À l'aide d'affiches, de brochures, d'articles de presse et de promotion sur Internet, les avantages du toit vert sont partagés avec les habitants et les visiteurs de Hambourg. Le verdissement des toitures publiques est un excellent exemple promotionnel. Un dialogue est nécessaire avec les politiciens locaux, les autorités, les architectes, les ingénieurs et les économistes. Un responsable de la communication à temps plein au ministère de l'Environnement et de l'Énergie de Hambourg est chargé de toutes les actions de communication.
• Politique et réglementation: intégrer la stratégie «Toit vert» dans l’aménagement du paysage urbain. La stratégie vise à intégrer ou à améliorer les toits verts dans des instruments juridiquement contraignants tels que la loi de Hambourg sur la construction, la loi sur les eaux usées, les règlements de plantation sur les systèmes structurels et les plans d'utilisation des sols.
• Soutien scientifique: l’université HafenCity apporte un soutien scientifique (projetpilote RISA, voir la section sur les coûts et les avantages) à la stratégie pour un toit vert. Les scientifiques de l’université évaluent les résultats internationaux sur les toits verts afin d’élaborer leurs propres recommandations pour la construction de toits verts à Hambourg, et collectent des données sur la rétention d’eau et l’efficacité de la gestion de l’eau des toits verts, en particulier en cas de fortes explosions de nuages (ces dernières pour convaincre les sceptiques qui remettent en question les capacités de rétention d’eau des toits verts des grands toits). En fait, la ville de Hambourg et l'Université HafenCity veulent développer des conseils pour la promotion des toits verts que d'autres villes peuvent ensuite utiliser pour créer leurs propres mesures d'adaptation au changement climatique. Les travaux scientifiques sont en partie financés par le gouvernement fédéral allemand dans le cadre du projet «Mesures d’adaptation au changement climatique».

Depuis 2014, date à laquelle la stratégie «Toit vert» a été lancée, environ 44 ha de toitures vertes ont été mis en œuvre pour atteindre un total de 168 ha (en ajoutant aux toits préexistants) dans l’aire métropolitaine, dont 40 % sur le logement, 35 % sur l’industrie et les entreprises et 25 % sur d’autres surfaces (estimations de 2020). Des toitures majoritairement vertes ont été installées sur les nouveaux bâtiments (75%). La grande surface de parkings souterrains avec des toits verts intensifs ne sont pas inclus dans les 168 ha. En outre, 20 ha de végétation sont prévus sur le couvercle de l'autoroute A7 passant par Hambourg, et 1,85 ha supplémentaires sont prévus sur le couvercle de l'autoroute Schnelsen, qui est en construction. Actuellement, il y a 10 000 permis de construire et de planification pour les unités de logement par an et la plupart d'entre eux avec des toits verts sont en cours.

Les toits verts promus par la stratégie de toiture verte comprennent des toits verts étendus, simplement intensifs et intensifs. Les toits verts étendus sont la solution la plus simple et la moins coûteuse, nécessitant une faible épaisseur de couche (5-15 cm) et très peu d'entretien. Le simple verdissement intensif est une forme de transition entre le verdissement intensif et le verdissement extensif. Une structure de substrat d'au moins 12 centimètres est requise pour la variation des graminées, des arbustes et des petits arbres. Les toits verts tout simplement intensifs peuvent être développés comme jardins de toit utilisables ou comme jardins naturels avec un caractère biotope. Le toit vert intensif comprend des paysages de jardin utilisables et accessibles avec des herbes, des arbustes, des plantes ligneuses ou des étangs sur le toit. Les toits verts intensifs offrent à la ville de nouveaux espaces ouverts qui peuvent être utilisés comme jardins, aires de jeux ou aires de loisirs. Le verdissement intensif nécessite une épaisseur de substrat d'au moins 25 centimètres.

Hambourg utilise un large éventail de réseaux et de coopération avec d'autres villes pour se présenter comme un centre d'action pour le climat aux niveaux régional, national, européen et international. L'expérience acquise dans ce processus est utilisée dans sa propre réponse au changement climatique. Lors de l'élaboration du programme d'incitation pour les toits verts, Hambourg a associé d'autres villes à la recherche de bonnes pratiques et à la sollicitation de commentaires sur les projets de programme d'incitation. Sur la base de cette interaction avec d'autres villes, Hambourg a décidé d'avoir son programme d'incitation financière basé sur la surface et l'épaisseur des toits verts au lieu de la capacité de rétention d'eau comme c'est le cas dans la plupart des programmes dans d'autres villes. Cette décision a amené les constructeurs à se concentrer non seulement sur la rétention d'eau, mais aussi sur d'autres avantages que les toits verts peuvent avoir, notamment dans le contexte de la biodiversité et de l'utilisation de l'espace.

Au sein de la ville, un groupe de parties prenantes a été créé, comprenant des sociétés immobilières, des constructeurs, des architectes paysagistes et des urbanistes, fixant ensemble l’objectif commun de «100 hectares en 10 ans». Parallèlement au dialogue avec d'autres villes, ce groupe a participé à la définition du programme d'incitation. D’autres groupes de parties prenantes ont été mis en place pour travailler sur des thèmes spécifiques, tels que la protection contre l’incendie des façades vertes à long terme et l’évaluation des coûts des toits verts (coûts de construction, coûts du cycle de vie, possibilités d’économies).

La stratégie pour un toit vert s’inscrit dans l’objectif de Hambourg d’être une ville compacte, en pleine croissance, mais respectueuse du climat et résiliente. À cette fin, les toits verts offrent une solution multifonctionnelle, favorisant le succès de l'initiative globale. En plus de réduire les menaces liées au changement climatique, ils améliorent considérablement la qualité des espaces verts dans la ville. Investir dans des toits verts pour s'adapter à une gestion accrue des eaux pluviales et des risques d'inondation est financièrement bénéfique et minimise le coût de la modernisation du système d'égout actuel. Le ministère fédéral allemand de l’environnement, de la conservation de la nature et de la sûreté nucléaire (BMU) soutient la stratégie pour un toit vert de Hambourg en tant que projet pilote dans le cadre du programme «Mesuresd’adaptation au changement climatique»,en fournissant un soutien financier, une mise en réseau et un transfert de connaissances.

Un facteur clé de réussite réside dans le système de subventions mis en œuvre pour soutenir les mesures volontaires (intenses ou étendues) de toiture verte dans les bâtiments résidentiels et non résidentiels (voir la section «Coûts et avantages» pour plus de détails). En outre, l'installation de toits verts sur le site peut également contribuer à la compensation de la nature, comme l'exigent le code allemand de la construction et la loi fédérale sur la protection de la nature en cas de construction de nouveaux bâtiments et garages ayant une incidence sur la nature.

Le succès de l’initiative a été renforcé par la participation à des initiatives européennes telles que le réseau européen du capital vert, qui visait à placer la durabilité au cœur des politiques locales. Dans le cadre de cette initiative, la stratégie de Hambourg pour un toit vert a été incluse dans la boîte à outils à l’épreuve du temps. En outre, il faisait partie du projet Horizon 2020 CLEVER Cities, qui contribue à améliorer les solutions fondées sur la nature dans les villes.

La promotion et la communication de la stratégie pour un toit vert constituent une priorité absolue et plusieurs obstacles doivent encore être relevés. Par exemple, on s'est demandé si les toits verts fournissent effectivement les capacités de rétention d'eau nécessaires, en particulier en cas de fortes pluies d'orage. La préoccupation est que le soutien à cette approche ne provient que de milieux expérimentaux à petite échelle et que les toits réels et grands ne fourniraient pas un service de rétention adéquat. Pour résoudre le problème, l'Université HafenCity a étudié cette question dans le cadre du projet pilote RISA (2017-2021; voir la section sur les coûts et les avantages pour plus de détails).

En outre, lors du lancement de la stratégie pour un toit vert, il a été demandé si Hambourg disposait de toits plats suffisants pour réussir la stratégie. Des recherches fondées sur les SIG ont permis de résoudre cette question, montrant que plus de 40 % des toits des villes sont plats et adaptés au verdissement. Un autre défi particulier nécessitant de forts efforts de communication sur les avantages positifs des toits verts a été l'apparition d'animaux spécifiques sur les toits verts. Sur l'un des toits plats de l'industrie, une colonie de mouettes de plus de 5 000 personnes a trouvé une nouvelle maison, ce qui a empêché d'autres entreprises d'installer également des toits verts. De même, les toits verts attirent les insectes, ce qui peut amener les gens à décider de ne pas choisir un toit vert. La communication et la recherche se sont donc révélées être une composante essentielle de la réussite de la stratégie pour un toit vert.

En outre, les objectifs de création de logements abordables sont toujours perçus par le secteur du logement comme étant en contradiction avec les toits verts, bien que la science ne montre aucune augmentation des coûts du cycle de vie. L'intention de rendre les toits verts obligatoires par la loi en combinaison avec des panneaux solaires est également perçue comme une limitation par le secteur industriel qui est réticent à accepter d'autres systèmes de réglementation.

Selon la stratégie «Toit vert» de Hambourg, les toits verts constituent un investissement dont les rendements futurs sont évidents. Un toit vert peut créer un climat de construction plus agréable et aider à réduire les coûts de chauffage ou de refroidissement. Il isole en hiver et refroidit en été, ce qui se traduit par des économies d’énergie variant de 3 à 10 % pour les toitures vertes extensives (lignesdirectrices pour la planification des toitures vertes)et jusqu’à 44 % pour les toitures vertes intensives, en fonction des mesures d’isolation des toitures. La mesure présente donc des synergies évidentes avec les mesures d’atténuation. Il protège également l'étanchéité du toit contre les intempéries, de sorte que les toits verts durent jusqu'à deux fois plus longtemps que les toits plats conventionnels. Les plantes et le substrat sur les toits verts retiennent une grande quantité d'eau de pluie, ce qui se traduit par des économies supplémentaires d'environ 50% sur les frais d'eau de pluie en moyenne pour les propriétaires de maison à Hambourg. Dans les cas où le rejet d'eau ne nécessite pas de raccordement au réseau d'égouts, les frais peuvent être complètement éliminés.

Des essais de capacité de rétention de quatre types différents de toits verts ont été réalisés sur 220 m2 et comparés à un toit de gravier traditionnel sur trois immeubles d’appartements voisins dans le quartier résidentiel «Am Weißenberge» de Hambourg (projetpilote RISA). Les toits verts ont été équipés d'un réservoir d'eau de pluie sous le niveau du substrat combiné à une manette des gaz pour permettre une rétention accrue et une libération retardée de l'eau des toits, particulièrement utile lors d'événements de précipitations extrêmes. En 12 mois, les toits verts ont réduit le ruissellement entre 100% et 76% par rapport à 13% du toit en gravier. Un événement de retour de 8 ans qui s'est produit pendant deux heures n'a pratiquement pas entraîné de ruissellement pendant l'événement et les toits verts ont pu retenir l'eau pendant les 24 heures suivantes. Les toits verts peuvent être plus qu'un toit conventionnel par une chaude journée d'été. Hambourg cherche à quantifier les impacts d'autres avantages des toits verts, notamment la réduction de l'UrbanHeat I sland (UHI).

Les coûts pour les toits verts les plus étendus sont de l'ordre de 40 à 45 € /m², tandis que les toits verts intensifs peuvent coûter environ 58 € /m². Des études comparatives des coûts du cycle de vie des toits verts et des toits en goudron noir à Hambourg ont montré que les coûts sont égaux après 40 ans (évaluationéconomique des toits verts de Hambourg). Cependant, l'étude n'incluait que les coûts et non les avantages sociaux tels que les impacts de la rétention d'eau sur l'ensemble de la zone urbaine, la réduction de l'ISU et l'esthétique.

Le ministère de l’environnement, du climat, de l’énergie et de l’agriculture de Hambourg investit environ 500 000 EUR de ses ressources propres pour la mise en œuvre de la stratégie globale pour un toit vert, y compris des efforts dans les quatre domaines d’activité: promotion/soutien, dialogue et communication, soutien scientifique et politique/réglementation. Il comprend également un employé à temps plein basé au ministère. En outre, le ministère et l'université de Harbour City reçoivent 300 000 euros de subventions fédérales sur la base des dépenses du ministère allemand de l'environnement dans le cadre d'un programme de financement soutenant les activités locales d'adaptation au changement climatique. Cette subvention fédérale sur une base de dépenses est utilisée pour payer un agent de communicationà temps plein et un chercheur à temps partiel HafenCity pendant 2-3 ans.

Le programme d’incitation de la stratégie pour un toit vert dispose de 3 millions d’euros jusqu’à la fin de 2024. Ce montant comprend la rémunération totale à verser au titre du programme d’incitations financières mis en œuvre par l’intermédiaire de la banque d’investissement et de développement (IFB) de Hambourg, qui traite toutes les demandes et transactions relatives au programme d’incitations Green Roof. Sur un total de 3 millions d’euros, 2 millions proviennent de la ligne budgétaire «Mise en œuvre et services» du ministère chargé du développement urbain et de l’environnement; l’autre million d’euros provient du fonds d’innovation du bureau du Sénat (gouvernement de l’État fédéral de Hambourg). Depuis^{le 1er juin} 2020, le système de subventions comprend également un soutien financier et pratique pour les façades vertes, avec un financement global de 0,5 million d’euros. Au moins 13,5 millions d’euros ont été investis dans des toits verts à Hambourg au cours des six dernières années, dont 1,5 million d’euros de fonds publics provenant du programme d’incitation de la stratégie pour un toit vert.

La multifonctionnalité des toits verts se reflète dans le système de subventions à l’appui de la stratégie en faveur des toits verts. La ville subventionne 30 à 60% des coûts des mesures d'écologisation volontaires et jusqu'à 50 000 €. Des subventions supplémentaires sont accordées si le toit est situé dans le centre-ville, utilisé pour produire de l'énergie solaire ou disponible pour plusieurs utilisateurs pour les loisirs et profiter de la nature urbaine.

L’actuelle stratégie pour un toit vert combine les objectifs de la politique de développement urbain du développement durable des zones avec les objectifs d’adaptation au réchauffement climatique et au changement climatique. En outre, conformément à la loi sur la conservation de la nature, les toits verts sont considérés comme une mesure possible dans le contexte de la compensation de l'impact des bâtiments sur la nature. Hambourg travaille dans tous les départements et avec l'industrie du logement pour rendre les toits verts et les façades vertes obligatoires par la loi pour tous les bâtiments appropriés, mais fait face à des compromis avec un objectif politique d'augmenter le nombre de logements abordables et une industrie réticente à accepter une nouvelle réglementation.

La ville de Hambourg revoit également régulièrement sa législation sur les toits verts, en particulier en ce qui concerne les normes de qualité écologique pour les toits. Plus précisément, depuis 2018, le toit vert standard est réglementé à une épaisseur de substrat de 12 cm pour les logements et les bureaux, tandis que les toits verts sur les grands bâtiments industriels doivent au minimum avoir une épaisseur de substrat de 8 mm.

La stratégie de toiture verte a commencé en 2014 lorsque Hambourg comptait déjà environ 124 ha de toitures vertes. Le ministère de l’environnement, du climat, de l’énergie et de l’agriculture de Hambourg soutient le programme d’incitation jusqu’à la fin de 2024.

Un toit vert dure environ deux fois plus longtemps qu'un toit plat conventionnel. L'Institut Fraunhofer de physique du bâtiment (Fraunhofer-Institut für Bauphysik) a estimé la durée de vie d'un toit vert à 40 ans. Il y a aussi des exemples de toits verts en Allemagne qui ont déjà 100 ans. La couche végétale protège l'étanchéité du toit des rayons UV et de l'influence directe des intempéries. En outre, il empêche les fluctuations de température nocives dans le revêtement de toit, ce qui sur les toits plats conventionnels peut entraîner des fissures dans l'étanchéité du toit.

Bart Jan Davidse

Free and Hanseatic City of Hamburg

Ministry for Environment, Climate, Energy and Agriculture,

Neuenfelder Straße 19, 21109 Hamburg, Germany

Tel.: +49 40 42840-0

General e-mail: stabsstelleklimafolgenanpassung@bukea.hamburg.de

Hanna Bornholdt

Ministry for Environment, Climate, Energy and Agriculture

General E-mail: gruendach@bukea.hamburg.de

Le toit vert de Hambourg et l’évaluation économique (2017)

Toitures vertes – Lignes directrices pour la planification, (2019)

AEE, (2021). Solutions fondées sur la nature en Europe: Politiques, connaissances et pratiques en matière d'adaptation aux changements climatiques et de réduction des risques de catastrophe. Rapport 1/2021 de l’AEE.