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La Ville Intelligente au service de la ville durable

Presentation of the Smart City Concept for sustainable cities and the SunRise demonstrator. Journée Franco-Libanaise - Dunkerque (France), 22 octobre 2013

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La Ville Intelligente au service de la ville durable

  • 1.  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  
  • 2. Journée  Franco-­‐Libanaise     22  –  25  Octobre  2013,  Dunkerque,  France  
  • 3. Sujet  d’actualité,  d’intérêt  :   -­‐  Environnemental,  sociétal  et  économique   -­‐  Local,  na?onal,  interna?onal      
  • 8. Déveveloppement  durable  :  Une  ques?on  d’intérêt  mondial  
  • 9. 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  
  • 10. 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??  
  • 11. 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  
  • 12. 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    ?  
  • 13. 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  
  • 14. 1950   2015   Augmentation de la population mondiale Rurale   Urbaine  
  • 15. La  ville  ,  importante  concentra?on  de:   •  PopulaLon,   •  AcLvité  (industrie,  services,  ...)   •  ConsommaLon  (75%  de  l'énergie  électrique)   •  ProducLon  de  la  polluLon  (80%  de  CO2)  
  • 16. 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  
  • 17. •  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  
  • 18. Les  réseaux  :  très  grands  inves?ssements   En  France  :  900  000  km  de  réseaux  d’eau   Inves?ssement  annuel  (billion  $)  
  • 19. 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%  
  • 20. Eau   Logement   Energie   Pollu?on   City   Challenges   Transport   Governance    Les  défis  de  la  ville   Résilience  
  • 21. Energie   Haute  consommaLon,  mais  avec  des  ressources  limitées  
  • 22. Consomma?on  d’électricité  kWh/personne     Liban,     (France)  
  • 23. Consomma?on  de  l’énergie  (2005)   (%)  
  • 24. Consomma?on  de  l’énergie  aux  Etats  Unis  (2010)   -­‐  41%  Bâ?ments   -­‐  30%  Industrie   -­‐  29%  transport  
  • 25. 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  
  • 26. ConsommaLon  journalière     Réseau  électrique:  réduire  la  consommaLon  de  pointe  
  • 27. Défis  de  l’eau   Près  d'un  milliard  de  personnes  n'ont  pas  accès  à  l'eau  potable    
  • 28. Qualité  de  l’eau?   Défis  de  l’eau   Les  fuites:    20%  dans  le  monde   50%  dans  certaines  villes  
  • 29. 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  
  • 30. Défis  de  la  résilience  
  • 31. Défis  de  la  gouvernance  par?cipa?ve  
  • 32. 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    
  • 33. Principe  des  Réseaux  Intelligents   •  Instrumenter, •  Communiquer •  Traiter et stocker les données Capteurs  intelligents  
  • 34. 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
  • 35. Réseaux  intelligents  et  ges?on  op?male  de  l’énergie   Lieux  de  consomma?on   place  publique  et  Bâ?ment   Produc?on   Stockage   Réseaux  intelligents  
  • 36. !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  
  • 37. Réseaux  Intelligents  eau,  Marché  Grande   Bretagne  
  • 38. Glissement  de  terrain  :  Surveillance  et  plan  d’urgence    
  • 39. Stockholm:  Réduire  les  embouteillages   City  traffic  decrease  by  18%   CO2  emission  decrease  14-­‐18  %  
  • 40. 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    ?  
  • 41. 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      
  • 43. 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    
  • 44. 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  
  • 45. Mise  en  place  d’un  modèle  3D  du  site        Bâ?ments,  Réseaux,  capteurs,  mesures,  environnement  
  • 46. 70  km  de  Réseaux  :   •  eau,    chauffage  urbain,     •  Gaz     •  électricité  (  HT,  BT  &  éclairage)
  • 47. C1  –  Chimie  Enseignement     (1966)   Polytech’Lille  Ens.  &  Rech.    (2000)  
  • 48. 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  »  
  • 49. 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  
  • 50. 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  
  • 51. 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  
  • 53. Ba?ment    P1   Mesure  en  temps  réel  de  la  consomma?on  
  • 54. 43  %   61  %   EUDIL  G   C1,  C3  ,C4   IUT   M1   SN1,2,3   P5   P1  +  cul   EUDIL   G   IUT   M1   P 1   P5   C 1   SN  
  • 55. 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,..)  
  • 56. Exemple  bâ?ment  d’enseignement    C1  :     Secteurs  :   •  Amphis  1,  2,..   •  Bureaux  :  façades  1,  2,  3,  4  
  • 57. SunRise  -­‐  eau   Partenaires •   Eaux  du  Nord,  Eaux  de  Paris,  CEA-­‐List     •  W-­‐Smart,     •  KWR,  Vitens,  Acciona,  Thames,  Calwater  (Calm-­‐  Energie)  
  • 58. Projet  Européen  (FP7)  SmartWater4Europe    (10  M  €  )   (Novembre  2013)   4  démonstrateurs  européens   •  fuite   •  Qualité   •  Eau  -­‐  Energie   •  RelaLons  avec  les  usagers    
  • 59. Réseau  de  distribu?on  d’eau       •  Fortement  maillé   •  16  km   •  50  ans  
  • 61. Analyse  de  la  consuma?on  par  secteur   ! Consomma?on  (m3)   Surface    (m2)  
  • 62. Analyse  de  la  consomma?on  journalière     -­‐  Jours  de  travail        
  • 63. Analyse  de  la  consomma?on  horraire       Registerd  data   Simplified  modeling  
  • 64. 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    
  • 65. •  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