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La Ville Intelligente au service de la ville durable

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

Publié dans : Environnement
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La Ville Intelligente au service de la ville durable

  1. 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. 2. Journée  Franco-­‐Libanaise     22  –  25  Octobre  2013,  Dunkerque,  France  
  3. 3. Sujet  d’actualité,  d’intérêt  :   -­‐  Environnemental,  sociétal  et  économique   -­‐  Local,  na?onal,  interna?onal      
  4. 4. Un  gros  marché    
  5. 5. Novembre  2013  
  6. 6. Déveveloppement  durable  :  Une  ques?on  d’intérêt  mondial  
  7. 7. 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  
  8. 8. 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??  
  9. 9. 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  
  10. 10. 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    ?  
  11. 11. 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  
  12. 12. 1950   2015   Augmentation de la population mondiale Rurale   Urbaine  
  13. 13. La  ville  ,  importante  concentra?on  de:   •  PopulaLon,   •  AcLvité  (industrie,  services,  ...)   •  ConsommaLon  (75%  de  l'énergie  électrique)   •  ProducLon  de  la  polluLon  (80%  de  CO2)  
  14. 14. 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  
  15. 15. •  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  
  16. 16. Les  réseaux  :  très  grands  inves?ssements   En  France  :  900  000  km  de  réseaux  d’eau   Inves?ssement  annuel  (billion  $)  
  17. 17. 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%  
  18. 18. Eau   Logement   Energie   Pollu?on   City   Challenges   Transport   Governance    Les  défis  de  la  ville   Résilience  
  19. 19. Energie   Haute  consommaLon,  mais  avec  des  ressources  limitées  
  20. 20. Consomma?on  d’électricité  kWh/personne     Liban,     (France)  
  21. 21. Consomma?on  de  l’énergie  (2005)   (%)  
  22. 22. Consomma?on  de  l’énergie  aux  Etats  Unis  (2010)   -­‐  41%  Bâ?ments   -­‐  30%  Industrie   -­‐  29%  transport  
  23. 23. 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  
  24. 24. ConsommaLon  journalière     Réseau  électrique:  réduire  la  consommaLon  de  pointe  
  25. 25. Défis  de  l’eau   Près  d'un  milliard  de  personnes  n'ont  pas  accès  à  l'eau  potable    
  26. 26. Qualité  de  l’eau?   Défis  de  l’eau   Les  fuites:    20%  dans  le  monde   50%  dans  certaines  villes  
  27. 27. 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  
  28. 28. Défis  de  la  résilience  
  29. 29. Défis  de  la  gouvernance  par?cipa?ve  
  30. 30. 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    
  31. 31. Principe  des  Réseaux  Intelligents   •  Instrumenter, •  Communiquer •  Traiter et stocker les données Capteurs  intelligents  
  32. 32. 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
  33. 33. Réseaux  intelligents  et  ges?on  op?male  de  l’énergie   Lieux  de  consomma?on   place  publique  et  Bâ?ment   Produc?on   Stockage   Réseaux  intelligents  
  34. 34. !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  
  35. 35. Réseaux  Intelligents  eau,  Marché  Grande   Bretagne  
  36. 36. Glissement  de  terrain  :  Surveillance  et  plan  d’urgence    
  37. 37. Stockholm:  Réduire  les  embouteillages   City  traffic  decrease  by  18%   CO2  emission  decrease  14-­‐18  %  
  38. 38. 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    ?  
  39. 39. 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      
  40. 40. 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    
  41. 41. 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  
  42. 42. Mise  en  place  d’un  modèle  3D  du  site        Bâ?ments,  Réseaux,  capteurs,  mesures,  environnement  
  43. 43. 70  km  de  Réseaux  :   •  eau,    chauffage  urbain,     •  Gaz     •  électricité  (  HT,  BT  &  éclairage)
  44. 44. C1  –  Chimie  Enseignement     (1966)   Polytech’Lille  Ens.  &  Rech.    (2000)  
  45. 45. 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  »  
  46. 46. 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  
  47. 47. 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  
  48. 48. 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  
  49. 49. Réseau de chauffage (20 km)
  50. 50. Ba?ment    P1   Mesure  en  temps  réel  de  la  consomma?on  
  51. 51. 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  
  52. 52. 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,..)  
  53. 53. Exemple  bâ?ment  d’enseignement    C1  :     Secteurs  :   •  Amphis  1,  2,..   •  Bureaux  :  façades  1,  2,  3,  4  
  54. 54. SunRise  -­‐  eau   Partenaires •   Eaux  du  Nord,  Eaux  de  Paris,  CEA-­‐List     •  W-­‐Smart,     •  KWR,  Vitens,  Acciona,  Thames,  Calwater  (Calm-­‐  Energie)  
  55. 55. Projet  Européen  (FP7)  SmartWater4Europe    (10  M  €  )   (Novembre  2013)   4  démonstrateurs  européens   •  fuite   •  Qualité   •  Eau  -­‐  Energie   •  RelaLons  avec  les  usagers    
  56. 56. Réseau  de  distribu?on  d’eau       •  Fortement  maillé   •  16  km   •  50  ans  
  57. 57. !Cité!Scien*fique! (5)!!! 4!Cantons! ECL!! M5! Bachelard! 77  sec?ons  de  télérelève  
  58. 58. Analyse  de  la  consuma?on  par  secteur   ! Consomma?on  (m3)   Surface    (m2)  
  59. 59. Analyse  de  la  consomma?on  journalière     -­‐  Jours  de  travail        
  60. 60. Analyse  de  la  consomma?on  horraire       Registerd  data   Simplified  modeling  
  61. 61. 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    
  62. 62. •  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  
  63. 63. MERCI  

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