Ville Intelligente au service de la ville durable
Professeur Isam SHAHROUR Laboratoire Génie Civil et géo-‐Environnement (LGCgE)
Université Lille1/Polytech’Lille
Journée Franco-‐Libanaise 22 – 25 Octobre 2013, Dunkerque, France
Journée Franco-‐Libanaise 22 – 25 Octobre 2013, Dunkerque, France
Sujet d’actualité, d’intérêt : -‐ Environnemental, sociétal et économique -‐ Local, na?onal, interna?onal
Un gros marché
Novembre 2013
Déveveloppement durable : Une ques?on d’intérêt mondial
Transport
Industrie
Bâ?ments
Tokyo (2005)
Mexico (2006)
London (1999)
Shanghai (2007)
La ville est à l’origine de 80% du gaz à effet de serre
Réduc?on de l’émission du gaz à effet de serre: -‐ Améliorer la qualité des construc?ons et des infrastructures -‐ Développer des technologies propres -‐ Augmenter la par des énergies renouvelables
De très grands inves?ssements??
Peut la « ville intelligente » contribuer à la ville durable ? Si oui, Comment ?
Une opportunité : la révolu?on de la technologie de l’informa?on et de la communica?on (TIC)
La ville TIC Intelligence collec?ve
Q1 : Pourquoi la ville ?
Q2 : Comment la « ville intelligente » peut contribuer à la construcLon de la ville durable?
3 Ques?ons
Q3 : Comment implémenter le concept de la ville intelligente et durable ?
Pourquoi le ville ?
W.E. Webb, Ancien maire de Denver, Colorado: • Le 19ème siècle a été un siècle des empires • Le 20ème siècle a été un siècle des Etats • Le 21ème siècle sera un siècle de villes
1950 2015
Augmentation de la population mondiale
Rurale
Urbaine
La ville , importante concentra?on de: • PopulaLon, • AcLvité (industrie, services, ...) • ConsommaLon (75% de l'énergie électrique) • ProducLon de la polluLon (80% de CO2)
La ville : un écosystème Entrée Ø Energie Ø Eau Ø Produits
alimentaires Ø MaLères
premières
Ø Produits manufacturés
Sor?e: Ø Déchets solides Ø PolluLon de l’air Ø PolluLon de l’eau Ø Gaz à effet de serre Ø Friches industrielles
Reduc?on ?? Reduc?on ?? Recyclage
Eco-‐Technologies Ges?on op?male
• Eau (distribu?on et assainissement) • Énergie (gaz, électricité, chauffage urbain) • télécommunica?ons,
Les réseaux urbains: Les veines de la ville
• Enterrés (invisibles, ...) • Mixtes (anciens et nouveaux, certains plus
de 150 ans) • D'énormes inves?ssements • Grande interdépendance
Les réseaux : très grands inves?ssements
En France : 900 000 km de réseaux d’eau Inves?ssement annuel (billion $)
Le réseau d’eau de Jakarta était conçu pour 1 million d’habitants En 2011, Jakarta a plus de 18 millions d’habitants
Les réseaux peuvent être sous-‐dimensionnés:
Dans certaines villes, les fuites d'eau peuvent ameindre 50%
Eau
Logement
Energie
Pollu?on
City Challenges
Transport
Governance
Les défis de la ville
Résilience
Energie Haute consommaLon, mais avec des ressources limitées
Consomma?on d’électricité kWh/personne
Liban, (France)
Consomma?on de l’énergie (2005)
(%)
Consomma?on de l’énergie aux Etats Unis (2010)
-‐ 41% Bâ?ments -‐ 30% Industrie -‐ 29% transport
Energie : Securité (Black out)
• Italie2003, 55 Million • Indonésie 2005, 100 Million
Etats Unis, 2003 50 Million d’habitants 24 heures pour retablir le fonc?onnement
Coût: $6 to $10 billion
Consom
maL
on journalière
Réseau électrique: réduire la consommaLon de pointe
Défis de l’eau
Près d'un milliard de personnes n'ont pas accès à l'eau potable
Qualité de l’eau?
Défis de l’eau
Les fuites: 20% dans le monde 50% dans certaines villes
L’assainissement (Santé publique, sécurité,..)
2,4 milliards de personne (1/3 de la populaLon mondiale) n’auront pas accès à des services d’assainissement amélioré en 2015. Rapport 2013 OMS/UNICEF
Défis de la résilience
Défis de la gouvernance par?cipa?ve
Q1 : Pourquoi la ville ?
Q2 : Comment la « ville intelligente » peut contribuer à la construcLon de la ville durable
3 Ques?ons
Q3 : Comment implémenter le concept de la ville intelligente et durable
Principe des Réseaux Intelligents
• Instrumenter, • Communiquer • Traiter et stocker les données
Capteurs intelligents
Les réseaux intelligents permettent de : • Suivre en temps réel l’état des réseaux(flux, qualité,
pression,..) • Intervenir en cas d’anomalie de fonctionnement (fuite,
surcharge, contamination,…)
• Assurer un pilotage optimal des ressources • Développer des modèles prévisionnels – outil d’aide à
la décision, notamment pour les investissements et les travaux de maintenance
Réseaux intelligents et ges?on op?male de l’énergie
Lieux de consomma?on place publique et Bâ?ment
Produc?on
Stockage Réseaux intelligents
!Cité!Scien*fique!(5)!!!
4!Cantons!
ECL!!
M5!
Bachelard!Réseaux Intelligents eau: • DétecLon des fuites • DétecLon de contaminaLon (de santé, ...) • localisaLon des conduites • EvoluLon des propriétés physiques et mécaniques
(déformaLon, corrosion, biofilm, .....) • OpLmisaLon de la consommaLon d’énergie
Réseaux Intelligents eau, Marché Grande Bretagne
Glissement de terrain : Surveillance et plan d’urgence
Stockholm: Réduire les embouteillages
City traffic decrease by 18% CO2 emission decrease 14-‐18 %
Q1 : Pourquoi la ville ?
Q2 : Comment la « ville intelligente » peut contribuer à la construcLon de la ville durable?
3 Ques?ons
Q3 : Comment implémenter le concept de la ville intelligente et durable ?
Freins à l’implanta?on du concept « Ville intelligente » 1) Complexité : • Nombreux acteurs (collecLvités, opérateurs, maitres
d’ouvrages, usagers,..) • InstrumentaLon, développement de logiciels, traitement de
données, intégraLon de diverses experLses, 2) Technologie récente avec peu de retour d’expérience
Nécessité de passer par des sites de démonstra?on à une échelle per?nente permemant de tester : -‐ La gouvernance (maitres d’ouvrages, opérateurs, collecLvités,
usagers,..) -‐ L’intégra?on des technologies et des services « hétérogènes » -‐ Des innova?ons technologiques et non technologiques -‐ L’interdépendance des réseaux (secteurs,..) -‐ Le modèle économique
Pe?te Ville : • 110 Hectares • 23 000 usagers • 70 km de réseaux urbains • 140 bâLments (300 000 m2)
Démonstrateur SunRise (Cité Scien?fique) : Réseaux Urbains intelligents pour le développement durable
Cité Scien?fique
Mise en place d’un modèle 3D du site Bâ?ments, Réseaux, capteurs, mesures, environnement
70 km de Réseaux : • eau, chauffage urbain, • Gaz • électricité ( HT, BT & éclairage)
C1 – Chimie Enseignement (1966)
Polytech’Lille Ens. & Rech. (2000)
Méthodologie – Historique Créa?on d'un partenariat académique-‐ professionnel et collec?vités locales « Innova?on & Ville Durable» -‐ Chaire Interna?onale – Région (2009 – 2011) -‐ Chaire industrielle (2012 – 2014)
3 workshops interna?onaux (2010, 2011, 2012) Universitaires; professionnels, collec?vités «Innova?on – & ville durable »
Pôles et centres d’innova?on: • Pole Ubiquitaire • CITC –EURARFID • PRN
Collec?vités : • AMGVF • LMCU, • Région, • Villes …
Interna?onal: • W-‐Smart • New York University • Pays Bas • Pologne • GB • Espagne
Opérateurs : • Dalkia • Eaux du Nord (Suez)) • Eau de Paris • IBM • Lille Métropole Habitat
(LMH)
Laboratoires de recherches : • Ingénierie • Sciences sociales
Forma?on : • Master (CréaCity, Ing. Urbaine,..) • Diplômes d’ingénieurs
Starts-‐ups : • stereograph, Nooli}c, • Madetech, Planete
oui, E?neo, ..
Les partenaires de SunRise
Réseaux d’eau intelligents
-‐ Fuites -‐ Qualité -‐ Eau Energie
• Laboratoire commun (CEA, W-‐Smart, KWR)
• Chaire Industrielle • Projet Européen (4
Démonstrateur (Grandes Bretagne, Espagne, Pays Bas)
• 2 projets avec les Eaux de Paris, Eaux du Nord, W-‐Smart,..
Réseaux d’énergie intelligents
-‐ Ges?on op?male -‐ Sécurité -‐ Energies
renouvelables • Dalkia (Réseau de
chauffage urbain) • LMH : GesLon des
charges dans le logement social
• Eiffage Energie (électricité)
Plateforme « Ges?on et ou?ls de données »
IBM (discussion avancée)
Start-‐Up : stereograph, Noolimc, Madetech, Effigenie, ELneo, Calm-‐water
Eléments et organisa?on du projet
SunRise – Energie Réseau de chauffage urbain (partenariat -‐ Dalkia)
Objec?fs : • Comprendre le foncLonnement, en parLculier la demande • Adapter la producLon d’énergie à la demande • Travailler sur le comportement des usagers • Gérer le mul?-‐source d’énergie
Réseau de chauffage (20 km)
Ba?ment P1
Mesure en temps réel de la consomma?on
43 %
61 %
EUDIL G
C1, C3 ,C4
IUT
M1
SN1,2,3 P5
P1 + cul
EUDIL G
IUT
M1
P1
P5 C1
SN
Mise en place d’un système de contrôle par secteur basé sur : 1) l’usage des secteurs (occupaLon ..) 2) La mesure en temps réel des grandeurs physiques
(température, humidité, CO2,..) 3) La connaissance des paramètres environnementaux (météo,..)
Exemple bâ?ment d’enseignement C1 :
Secteurs : • Amphis 1, 2,.. • Bureaux : façades 1, 2, 3, 4
SunRise -‐ eau
Partenaires • Eaux du Nord, Eaux de Paris, CEA-‐List • W-‐Smart, • KWR, Vitens, Acciona, Thames, Calwater (Calm-‐ Energie)
Projet Européen (FP7) SmartWater4Europe (10 M € ) (Novembre 2013)
4 démonstrateurs européens • fuite • Qualité • Eau -‐ Energie • RelaLons avec les usagers
Réseau de distribu?on d’eau • Fortement maillé • 16 km • 50 ans
!Cité!Scien*fique!(5)!!!
4!Cantons!
ECL!!
M5!
Bachelard!
77 sec?ons de télérelève
Analyse de la consuma?on par secteur
!
Consomma?on (m3)
Surface (m2)
Analyse de la consomma?on journalière -‐ Jours de travail
Analyse de la consomma?on horraire
Registerd data Simplified modeling
Travail en cours : • InstrumentaLon des réseaux et de certains bâLments • Développement logiciels • Analyse des données existantes • IntégraLon des experLses… Bientôt • Réseau électrique • Réseau d’assainissement
• Le concept de «ville intelligente» offre de grandes opportunités pour construire la ville durable
• Récent, avec un faible retour d'expérience • Mul?disciplinaires, mul?-‐acteurs • Besoin de projets pilotes pour développer l'expérience
«collec?ve» et l’implantaLon réelle dans la ville
Conclusion
MERCI
