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