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

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

6. Un
gros
marché

7. Novembre
2013

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

52. Réseau de chauffage (20 km)

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

60. !Cité!Scien*fique!
(5)!!!
4!Cantons!
ECL!!
M5!
Bachelard!
77
sec?ons
de
télérelève

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

66. MERCI