Quelle est la prochaine étape pour la construction modulaire ?

Chaque année qui passe, la construction modulaire suscite une nouvelle vague de spéculation et d’intérêt.

Un entrepôt abrite des maisons modulaires. L'investissement hors site sera essentiel pour les entrepreneurs et les constructeurs qui cherchent à entrer dans le secteur du préfabriqué (Image : Adobe Stock)

Cette année ne fait pas exception et de nombreux grands bâtiments modulaires voient le jour et ouvrent leurs portes partout dans le monde.

Par exemple, Birmingham, au Royaume-Uni, abrite l'un des plus grands projets de construction modulaire à louer du pays à ce jour, le projet Smith's Garden (anciennement connu sous le nom de Camp Hill Gardens). Le projet, actuellement en cours de développement, a reçu le feu vert en 2022 et la construction initiale du site a commencé en 2023.

Selon l'entrepreneur principal Elements Europe, une filiale de la société coréenne GS E&C, 1 143 modules seront fabriqués à Telford, au Royaume-Uni (à environ 55 km de Birmingham) de novembre 2023 à janvier 2025.

Le projet s'étendra sur 1,6 hectares et comportera six bâtiments, allant de trois à 26 étages. Les structures abriteront environ 550 appartements et maisons de ville, du studio à la maison de ville de quatre chambres.

« Il s'agit d'un projet de grande envergure et d'un bon exemple de la manière dont la construction modulaire à grande échelle et sur commande peut contribuer à rentabiliser les constructions hors site », a déclaré James Bechely-Crundall, vice-président senior de Macquarie Asset Management, qui a financé le projet.

« Notre investissement dans le projet au nom de nos fonds gérés s’inscrit dans notre stratégie de création et d’incubation de gestionnaires immobiliers spécialisés dans des secteurs qui, selon nous, bénéficient d’importants atouts structurels », a-t-il déclaré en 2023 lors de l’annonce du financement. « Nous pensons qu’il existe une opportunité de marché évolutive dans le secteur résidentiel locatif au Royaume-Uni. »

Le projet sera construit de manière durable avec une réduction prévue de 50 % (ou plus) du carbone opérationnel et de 30 % du carbone incorporé (par rapport aux réglementations de construction actuelles au Royaume-Uni), dont une grande partie est obtenue grâce au processus de fabrication isolé.

Un rendu du projet résidentiel modulaire à louer Smith's Garden à Birmingham, Royaume-Uni (Image : ELEMENT EUROPE)

Il s’agit d’un exemple de projet de taille adaptée et placé au bon endroit pour une approche modulaire et, jusqu’à présent, Elements Europe a déclaré avoir bénéficié de tous les avantages qu’offre un travail hors site typique.

« La majorité de la superstructure sera construite à partir de modules de chambres fabriqués hors site, minimisant les effets environnementaux et les perturbations grâce à moins de livraisons sur site, réduisant le bruit et la pollution », a déclaré la société.

Cependant, tous les projets modulaires ne s'harmonisent pas parfaitement et toutes les régions ou entreprises ne seront pas immédiatement en mesure de gérer un tel projet, en particulier un projet de la taille de Smith's Gardens.

L’industrie doit donc investir dans les technologies et les centres de fabrication pour maintenir les coûts de main-d’œuvre et de transport à un niveau bas dans les constructions modulaires. Cela constitue un obstacle majeur, en particulier pour les entrepreneurs de petite et moyenne taille, à l’adoption de processus de construction hors site.

Bien que les maisons modulaires unifamiliales ou les petits projets préfabriqués continuent de faire partie de l'écosystème, pour que l'adoption massive de la construction hors site se maintienne, les grandes entreprises devront continuer à se développer et à trouver des solutions créatives aux problèmes de construction modulaire.

Qu'est-ce que la construction modulaire ?

Le Modular Building Institute, une association professionnelle américaine fondée en 1983, définit la construction modulaire comme un processus défini dans lequel un bâtiment est construit hors site, dans des conditions contrôlées, en utilisant des matériaux similaires entre les modules et conçu selon les mêmes codes et normes que les installations construites de manière conventionnelle.

Le principal avantage de la construction modulaire (parfois appelée construction préfabriquée ou construction hors site) est le gain de temps : les projets modulaires ou préfabriqués peuvent être réalisés en deux fois moins de temps, voire plus rapidement.

De plus, les constructions modulaires ou préfabriquées ne nécessitent généralement pas de travailleurs hautement qualifiés, ce qui a constitué un avantage majeur pour certaines entreprises pour faire face à une pénurie mondiale de main-d’œuvre dans le secteur.

Une résidence CrossMod construite hors site par Clayton Homes (Image : Clayton Homes)

Les implications sont alléchantes pour une méthode qui existe sous une forme ou une autre depuis des milliers d’années.

Les dirigeants et les experts du secteur de la construction ont le sentiment général que la pandémie mondiale a précipité les changements de mentalité nécessaires dans le secteur. Qu'il s'agisse d'un effort en faveur de la durabilité environnementale, de la circularité ou d'améliorations en matière de santé et de sécurité, le secteur de la construction a vu et accueilli de nouvelles idées et approches à un rythme irrégulier par rapport aux dernières années, et les constructions modulaires ont connu une forte activité de 2019 à 2021.

Le modulaire n'est pas (encore) disruptif

Les analystes de Fortune Business Insights ont estimé que l'industrie mondiale de la construction modulaire valait environ 90 milliards de dollars américains en 2019 et 2020 avant un bond considérable à 131 milliards de dollars américains en 2021. Le secteur a reculé en 2022 (à environ 80 milliards de dollars), mais la valeur de 2023 devrait être proche de 100 milliards de dollars américains.

Certains pensent que la construction dans des environnements contrôlés à l'aide des technologies actuelles signifie que le secteur de la construction va connaître une révolution dans les proportions modulaires. Cependant, cette prédiction ne s'est pas encore réalisée.

Même si les données publiées indiquent que le marché mondial de la construction modulaire devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 7 à 8 % de 2023 à 2030 – ce qui éclipserait 160 milliards de dollars d'ici 2030 – ce n'est guère qu'une goutte d'eau dans l'océan des 14 à 17 000 milliards de dollars (selon Statista) de revenus de la construction que les analystes anticipent pour 2030.

La Harvard Business Review, fin 2023, doutait que la révolution du préfabriqué soit plus qu’une mode mineure.

« Malgré toute la fascination que suscite le changement transformationnel, l'innovation technologique dans le secteur de la construction a largement suivi une voie évolutive plutôt que disruptive. L'utilisation de composants préfabriqués – assemblés hors site et installés sur place – a réduit les compétences et les tâches qui faisaient partie du portefeuille des ouvriers du bâtiment », écrivent les auteurs du rapport.

« Pourtant, l’avènement de bâtiments partiellement achevés générés dans une usine et expédiés sur un site de projet reste en marge de l’industrie et devrait le rester dans un avenir prévisible. »

Malgré ce point de vue, des projets modulaires massifs sont en cours de construction à travers la planète, et même si la logistique fait actuellement obstacle à l'adoption massive, il y a encore beaucoup à surveiller dans le monde de la construction modulaire.

Tout en résolvant les problèmes, les entrepreneurs peuvent trouver des moyens de capitaliser sur le modulaire s'ils identifient les projets de taille adaptée à leur entreprise, tout en utilisant la bonne technologie et en trouvant des installations adjacentes au chantier pour l'assemblage.

La salle de concert Sphere à Las Vegas, aux États-Unis. Ce projet de plusieurs milliards de dollars a utilisé des processus de construction modulaire (Image : Adobe Stock)

Utiliser la bonne technologie dans les constructions modulaires

La construction modulaire n’est pas une solution miracle. Cependant, lorsqu’elle est associée à la bonne technologie, elle peut permettre d’énormes économies de temps et de main-d’œuvre, ce qui donne l’impression que c’est un miracle.

« C'est un peu comme les blocs de construction avec lesquels vous jouiez quand vous étiez enfant et qui s'emboîtaient les uns dans les autres », explique Bryan Williams, responsable de segment pour le géant technologique américain Trimble.

Cependant, construire un hôtel, un complexe d'appartements ou un hôpital n'est pas un jeu d'enfant. « Ne pas assembler les éléments ensemble, poursuit-il, signifie une perte de temps et d'argent importante. » C'est pourquoi Williams affirme que les entrepreneurs et les constructeurs doivent adopter de nouvelles technologies, en particulier la numérisation et l'impression 3D. Il a ajouté que les logiciels actuels peuvent être adaptés directement aux besoins spécifiques hors site.

« Cela contribue à améliorer la productivité, mais aussi à garantir qu'ils le font exactement conformément à l'intention prévue », dit-il.

« La technologie leur permet de faire les choses de manière plus efficace que par le passé. »

Williams a utilisé l’exemple de la fabrication préfabriquée d’un hôpital pour illustrer à quel point la numérisation 3D est essentielle au processus.

Après avoir scanné le chantier avec des lasers et des caméras, ainsi que créé une échelle 3D des modules et de la conception globale, « nous pouvons emporter différentes informations sur le terrain », révèle-t-il.

« Pour collecter des informations et vérifier ce qui se passe, nous disposons d'une technologie de numérisation 3D qui permet de passer de la mesure d'un point toutes les deux à trois minutes à la mesure de millions de points par seconde. »

Le site de production hors site peut prendre en compte tous les détails de la chambre, du lit d'hôpital aux prises électriques en passant par la plomberie. « Il fournit des solutions qui permettent aux gens de s'assurer en trois dimensions de la façon dont tout s'assemble », explique-t-il. « C'est le vieil adage "mesurer deux fois, couper une fois", mais il s'agit d'une mesure à plus grande échelle. »

Une fois découpées, les chambres d'hôpital (selon l'exemple de Williams) peuvent être assemblées une par une sans surveillance ni difficulté considérable, en s'appuyant encore une fois sur des points de données tridimensionnels hyper précis.

« Si les constructeurs apprennent à utiliser la technologie pour assurer la maintenance sur site et hors site, ils sauront qu’ils vont réussir à la soulever et à la mettre en place », conclut-il.

Problèmes de transport

L'un des postes de dépenses les plus importants dans un projet modulaire est le transport. Bien que des économies de coûts soient constatées presque partout ailleurs par rapport à la construction traditionnelle, le budget de transport d'un projet modulaire peut facilement dépasser les attentes.

Si aucun site de fabrication n’est disponible à proximité du site de construction, les entrepreneurs pourraient être confrontés à des coûts croissants pour transporter des modules hautement spécialisés sur des distances supérieures à 100 km. Bien que certains projets puissent disposer de fonds suffisants pour créer des sites temporaires (par coïncidence, beaucoup utilisent des principes modulaires), dans la plupart des cas, un espace supplémentaire devra être loué ou acheté pour servir de site de fabrication.

Une grue topless Potain MCT 1005 travaillant sur un site modulaire à Singapour (Image : Manitowoc)

De plus, même si les constructions modulaires nécessitent moins de main-d’œuvre qualifiée, le processus hors site nécessite toujours une équipe importante pour assembler les unités. Si le site hors site est situé trop loin d’une grande métropole ou se trouve dans un désert de main-d’œuvre, le temps gagné sur le projet peut ne pas en valoir la peine.

C'est un inconvénient que n'a pas manqué de remarquer Williams de Trimble. « Le fait est qu'il faut transporter tout ce matériel », a-t-il expliqué à propos des modules finis. « Il faut le transporter sur place, le soulever sur place, il faut compter toute cette énergie utilisée par la grue et le temps de l'opérateur. »

Si une seule erreur passe inaperçue lors de la fabrication hors site, les chefs de projet pourraient perdre des dizaines de milliers de dollars, voire plus, rien qu’en frais de déplacement et de main-d’œuvre.

« Et maintenant, il faut le soulever à nouveau et le retirer », a ajouté Williams.

Si la création du site hors site annule en fin de compte les économies réalisées grâce à cette approche, de nombreux projets finiront par dépasser le budget initial.

Naviguer dans la bureaucratie gouvernementale

Aux États-Unis, qui sont à la traîne par rapport à certains pays asiatiques et européens en termes de part de marché du modulaire, certains projets hors site ne démarrent même pas, selon le constructeur de maisons américain Clayton, en raison des réglementations de zonage et de certaines nuances novatrices de l'approche préfabriquée.

« Le zonage reste le plus grand défi qui entrave l'accès aux maisons construites hors site », déclare Ramsey Cohen, directeur des affaires industrielles et communautaires de Clayton.

« Notre industrie travaille en étroite collaboration avec les municipalités, les décideurs politiques et les leaders d’opinion de tout le pays pour sensibiliser les dirigeants communautaires, les responsables du zonage et le public afin d’autoriser la construction de maisons hors site dans davantage d’endroits. »

Cohen a déclaré que certaines réglementations du ministère américain du Logement et du Développement urbain (HUD) – qui pourraient concerner à la fois les matériaux utilisés, la forme de la structure et son efficacité énergétique – peuvent être respectées.

Il a cité les nouvelles maisons « CrossMod » comme un exemple de maisons construites hors site qui répondent aux attentes des municipalités.

« Les maisons CrossMod sont construites selon le code HUD et comprennent des caractéristiques telles qu'une fondation permanente, une pente de toit surélevée, un garage, un porche couvert, des intérieurs en cloisons sèches et des caractéristiques écoénergétiques. Ces caractéristiques rendent ces maisons indiscernables des maisons traditionnelles construites sur place », a-t-il déclaré, ajoutant que, dans le cas de Clayton, les projets hors site ont contribué à atteindre les objectifs de durabilité.

« De plus, les maisons CrossMod sont financées et évaluées de la même manière que les maisons construites sur place, mais en utilisant des méthodes de construction hors site, elles sont construites plus efficacement et dotées de fonctionnalités écoénergétiques. »

Bien qu'une grande partie de l'approche préfabriquée rencontre du succès à l'échelle mondiale dans des projets de grande envergure tels que les hôpitaux, les hôtels et les logements multifamiliaux, Ramsey a déclaré que les données suggèrent que les Américains sont de plus en plus intéressés chaque année par les maisons unifamiliales préfabriquées hors site.

« Environ 10 % des nouvelles habitations sont construites hors site », a-t-il déclaré, « et nous constatons que ce pourcentage augmente. Cela a ouvert la porte à des marchés inexploités avec de nouveaux clients et une meilleure acceptation du zonage. »

Bien que le zonage reste un obstacle, travailler dans des environnements contrôlés hors site permet d'atteindre plus facilement les objectifs spécifiques de certains contrats ; atteindre des initiatives de durabilité et réduire les déchets et les émissions de carbone est plus facile à gérer dans une usine de fabrication contrôlée.

« En 2023, Clayton a introduit les maisons eBuilt, qui sont des maisons conformes au code HUD construites selon les spécifications Zero Energy Ready Home du ministère de l'Énergie (DOE) », dit-il.

« Les maisons eBuilt présentent 25 améliorations qui contribuent à leur efficacité énergétique. »

Ramsey a déclaré que Clayton dispose actuellement de 39 installations à travers les États-Unis qui ont construit plus de 17 000 maisons selon les spécifications du DOE et qu'elle peut offrir une production à grande échelle grâce au processus hors site facilement reproductible.

La courbe d'apprentissage en vaut la peine

Bryan Williams, responsable de segment pour le géant technologique américain Trimble (Photo : Trimble)

Williams de Trimble a souligné que, lorsqu'il est réalisé correctement, le processus vaut bien la formation et la préparation requises.

Il a cité un célèbre projet hors site – la salle de concert « Sphere » de Las Vegas, aux États-Unis – comme exemple d'une conception qui aurait pu être impossible sur le plan logistique sans les avancées en matière de construction modulaire.

« C'est une construction très complexe, en fait », a-t-il déclaré. « C'est fascinant à voir. Il y a de nombreuses années, ils auraient probablement pu le faire, mais quel aurait été le résultat final ? »

Williams a noté que cela aurait probablement été beaucoup plus cher, même en considérant le prix final de 2,3 milliards de dollars de la Sphere, soit près du double de son estimation initiale.

Bien qu'il s'agisse d'un excellent exemple de construction hors site en action, Williams a ajouté que le perfectionnement du processus à de nombreux niveaux ne fera que rendre l'intégration d'approches modulaires plus réaliste et utile pour les constructions de toute taille.

Ainsi, même si ce n’est peut-être pas le chevalier blanc qui vient sauver l’industrie comme on l’avait anticipé, la construction modulaire trouve sa place à l’échelle mondiale et continuera de se développer grâce aux avancées technologiques et à la coopération entre les entreprises et les gouvernements.

Il est peut-être normal que tout cela se mette en place pièce par pièce.