conference smart city - enpo, oran 270915
TRANSCRIPT
• Pourquoi ? • Concept? • Quel retour d’expérience ?
Isam Shahrour, professeur Lille1/Polytech’Lille Responsable du projet SunRise-‐ Smart City
Oran, Algérie, 27 Septembre 2015
La Smart City « Solu3on innovante pour la ville » en 3 ques3ons:
Projet de recherche structurant sur la «Ville de demain»?
2010
La Technologie Numérique a révoluKonné et conKnue à révoluKonner de nombreux secteurs : musique, photo, édiKon, tourisme, distribuKon, banque, ndustrie,…
Quel peut être son apport à la ville ?
Constat
Ville Technologie Numérique
Difficultés
Collec3vités : • AMGVF • Région NPdC • Lille Métropole • ArtoisComm
Interna3onal: • W-‐Smart • Villes • Opérateurs • Académiques (NYU, KWR
Opérateurs : • Suez/Eaux du Nord • Eaux de Paris • Veolia • Dalkia, ERDF • Eiffage Energie • IBM, Orange,..
Laboratoires: • Ingénierie, STIC, • Sciences sociales
Forma3on • Master interna3onal • Mastère CréaCity
Start-‐ups : • Stereograph, NooliTc, • Inodesign, Calmwater
Centres d’innova3on (Numériques), • Clusters (ubiquitaire,..) • CITC
4 ans après,… • Un projet de très grande visibilité au niveau naKonal et internaKonal
• Large partenariat public privé, naKonal et internaKonal
• Modèle pour les autres universités et pour d’autres systèmes urbains (ville, quarKer,..)
Contrat de plan Etat -‐ Région CPER (2015 – 2020)
«Territoire catalyseur d’innova3on»
Créa3on d’un centre d’exper3se et de conseil « Smart City » aux collec3vités et
aux maitres d’ouvrages
• Pourquoi ? • Concept de la Smart City? • Quel retour d’expérience ?
La Smart City ville » en 3 ques3ons
Ville
• QuarKer • Parc de BâKments • BâKment • Réseau (eau, électricité, gaz,..) • Service (transport, déchet,..)
Intelligente SoluKon «innovante » Intérêt «collecKf » • Environnement • Société
Défis, difficultés, ambiKons
Défis de la ville
• Croissance démographique • Qualité de vie – accès aux services urbains • Les Infrastructures
Développés
En voie de développement Urbain
En voie de développement Rural
Croissance démographique
En 2030: • Près de 2 milliards de nouveaux résidents dans
les villes. • Besoin de 400.000 km2 de construcKon en zone
urbaine (doublement de la surface construite dans le monde)
Tau de dépendance : Popula3on hors âge de travail/popula3on en âge de travail
Vieillissement de la popula3on
Tau de dépendance Vieillissement de la popula3on
2010
2030
2050
Le Japon
Tau de dépendance :
Vieillissement de la popula3on
60
Pourquoi ? Défis de la ville
• Croissance démographique • Qualité de vie – accès aux services urbains • Les Infrastructures
• 1 milliard sans accès aux services d'eau potable • Fuite: 50% dans certaines villes • Grande dégradaKon de la qualité
Eau potable
• 2,4 milliards sans accès au service d’assainissement • InondaKon, polluKon, santé publique
Assainissement
Transport : Des heures dans les bouchons : perte de temps, consomma4on d’énergie, émission de pollu4on
Sécurité
Pollu3on de l’air OMS : PolluKon de l’air tue près de 7 millions chaque année
La ville : 80% du gaz à effet de serre
Réchauffement Clima3que
La précarité -‐ Les bidonvilles La popula3on dans les bidonvilles: • Près de 780 million en 2000 • 900 and 1,500 million en 2020
Bidonville de Bombai : Près d’un million
Pourquoi ? Défis de la ville
• Croissance démographique • Qualité de vie – accès aux services urbains • Les Infrastructures
Infrastructures urbaines
Electricité : • Ligne haute tension: 600 000 km • Ligne basse tension: 670 000 km • Transformateur: 726 000
Bâ3ment et infrastructures en France
Eau : • Réseau d’eau portable : 1 050 000 km • Réseau d’assainissement : 370 000 km (un patrimoine de près de 200 milliards €)
Logement : Près de 34 millions
80% (France)
Vieillissement des infrastructures
10 mars 2015
Vieillissement des infrastructures
En France : Un pont est fermé chaque jour
Vieillissement des infrastructures Aux Etats Unis (ASCE, 2013): • Infrastructures fortement dégrées (D+) • Besoin : $ 3.6 Billions d’invesKssement
Pays en voie de développement :
Besoin annuel en inves3ssements: 1,8 à 2,3 trillions
Transport
Electricity
Water
Telecom
• Pourquoi ? • Concept de la Smart City? • Quel retour d’expérience ?
La Smart City ville » en 3 ques3ons
La ville
Popula3on : • Croissance (explosion) • Vieillissement
Services urbains défaillants: • Transport • Eau, Energie • Déchets • Télécom
Pollu3on • Santé publique • Réchauffement climaKque • Disponibilité des ressources
Infrastructures: • Vieillissement • Absence
Exigence accrue : • PopulaKon • Environnementale
Crise: • Economique • Sociale • Financement
Croissance urbaine Patrimoine Vieillissement Pollu3on Gouvernance
Socio-‐responsable Eco-‐responsable Future généra3on
Crise financière
Transformer la ville
Révolu3on Numérique ?
Révolu3on numérique • Accès internet • Réseaux sociaux • Téléphone portable • Internet des objets
Chaque objet • IdenKfiant unique • Localisé
Internet des objets
Peut effectuer : • Des mesures • Stockage de données • Analyse (intelligence embarquée) • CommunicaKon avec d'autres «objets»
Internet des objets
Capteurs et ac3onneurs intelligents
Concept « Smart City » Comment gérer d’une manière op3male un système très complexe (la ville) qui est cons3tué de plusieurs systèmes (système de système) ?
Deux piliers : • ExploitaKon opKmale des données (la connaissance) • Partage acKf de la connaissance et de la décision
(L’intelligence collecKve)
Concept «Smart City » Numériser les données de patrimoine • Réseaux (SIG) • Bâ3ments (BIM)
Concept « Smart City »
2) Instrumenter le patrimoine : Données de fonc3onnement
1) Numériser les données de patrimoine • Réseaux (SIG) • Bâ3ments( BIM)
Concept de Smart City
3) Collecter les données d’usage
2) Instrumenter le patrimoine : Données de fonc3onnement
1) Numériser les données de patrimoine • Réseaux (SIG) • Bâ3ments( BIM)
Système d’informa3on
Concept de Smart City
• Stocker • Analyser • Commander • Sécurité • OpKmisaKon
Système d’informa3on
Concept de Smart City
• Stocker • Analyser • Commander
Système d’informa3on
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• Pourquoi ? • Concept de la Smart City? • Quel retour d’expérience ?
(Projet SunRise Smart City »
La Smart City ville » en 3 ques3ons
Projet SunRise Smart City
Expérimenta4on (Démonstrateur)
Implémenter dans la ville ?
Collec3vités : AMGVF LMCU, Région, ArtoisComm
Interna3onal: W-‐Smart New York University Pays Bas (Vitens) Grande Bretagne (Thames) Espagne (Acciona)
Opérateurs : • Eaux du Nord/Suez • Eaux de Paris • Dalkia • ERDF • Eiffage Energie • Lille Métropole Habitat
Laboratoires de recherche : Ingénierie, STIC, Sciences sociales
Forma3on : Master (…), Mastère CréaCity Diplômes d’ingénieurs
Centres d’innova3o, pole,… Pole Ubiquitaire CITC –EURARFID PRN
Starts-‐ups : Stereograph, NooliTc, Inodesign, Calmwater, Planete oui, IXsane
Projet SunRise : large partenariat
Pe3te ville (110 Hectares) • 25 000 usagers • 140 bâKments (320 000 m2) • 100 km de réseaux urbains
Projet SunRise «Cité Scien3fique»
C1 – Chimie (1966) Polytech’Lille (2000) IUT (2006)
Learning Center (2016) BâKment D
(RénovaKon /Extension, 2019)
100 km de réseaux urbains
• Eau potable • Assainissement • Chauffage urbain, • Gaz • Électricité (HT, BT) • Eclairage public • Voiries
Plateforme de pilotage Système d’informa3on
• Données de patrimoine (SIG)
Ou3ls d’analyse
Communica3on Serveur web
• Equipes Techniques • Equipes de ges3ons • Usagers • Equipes Académiques
Architecture du système «SunRise »
Communica3on : • Réseaux filaires • Réseaux sans fils
• Bâ3ments • Réseaux urbains
Mesure et contrôle des infrastructures
• Mesures capteurs
Autres Données • Environnement • Transport • ISecours
• Autres données
Travail réalisé
1) Système d’informa3on : • Réseaux urbains et bâKments dans un SIG (80 % du patrimoine) • InstrumentaKon des réseaux • Collecte des données de foncKonnement
2) Analyse des données 3) Premiers résultats et recommanda3ons
Système d’informa3on
On dispose d’un système d’informa3on géo-‐localisée (SIG) et vérifiée sur: • L’ensemble des infrastructures • Leurs équipements • Les données de maintenance
Système d’informa3on
Assainissement
Réseau d’eau Intelligent
Réalisa3ons:
Chaire InternaKonale (Région) Chaire industrielle (Eaux du Nord /Suez)
Projets INCOM et Bio Smart (Eaux du Nord, CEA-‐LIST, Eaux de Paris, W-‐Smart, Vitens)
TWUL Demo site London
Smart Caceres Caceres
VIP Leeuwarden
Sunrise Lille
Projet Européen SmartWater4Europe
• 90 compteurs télé-relevés
• 6 Capteurs de pression
16 km de réseaux
Réseau d’eau
Consomma3on bâ3ment P2 -‐ Mai 2014
Intellisonde
Qualité: contrôle en temps réel
Pilote en laboratoire : qualifica3on et recherche
108 UFC/ml
107 UFC/ml
108 UFC/ml
108 UFC/ml
107 UFC/ml
107 UFC/ml
Injec3on of E. Coli
105 CFU/ml 106 CFU/ml 107 CFU/ml 108 CFU/ml
Turbidity (S:Scan)
Chauffage Urbain
SunRise Site pilote de la ville intelligente et durable
Réseau d'eau
Système de chauffage
Produc3on de la chaleur
Réseau primaire
Réseau secondaire
Sta3ons d’échange
-‐ Mesure des consomma3ons et des paramètres de pilotage -‐ Pilotage local
Réseau primaire Réseau
secondaire
Exemple de mesure: Bâ3ment «M1»
Consomma3on Température extérieure
Courbe de chauffe
Jours de la semaine Consomma3on
Température extérieure
Synthèse: On peut améliorer d’une manière sensible les performances du système de chauffage: -‐ Améliorer certains équipements techniques
(traitement d’air,..) (Energie et Santé..) -‐ Moderniser le système de régula3on (Smart) -‐ Intégrer l’occupa3on des locaux dans la ges3on
Décisions:
2) Lors du renouvellement du contrat de chauffage (2016) • Passer à un réseau de chauffage intelligent (Economie de
l’ordre de 20%) • InvesKssement important (équipement, régulaKon,..) financé
par les économies
1) Mise en place d’une cogénéra3on (2015)
Réseau Electrique
Réseau Electrique A2
M6
HT: 20 kV LT: 380 V Supply
FAULT!!
A2
Building C4
Month Consump3on [kWh] January 58,969 February 59,275 March 68,045 April 64,659 May 65,339 June 66,324 July 65,984 August 51,273 September 59,666 Total 559,534 kWh
1 800 1 900 2 000 2 100 2 200 2 300 2 400
Saturday, M
arch
Mon
day, M
arch
Wed
nesday,
Friday, M
arch 07,
Sund
ay, M
arch
Tuesday, M
arch
Thursday, M
arch
Saturday, M
arch
Mon
day, M
arch
Wed
nesday,
Friday, M
arch 21,
Sund
ay, M
arch
Tuesday, M
arch
Thursday, M
arch
Saturday, M
arch
Mon
day, M
arch
0 20 40 60 80
100 120
03/01/14
03/03/14
03/05/14
03/07/14
03/09/14
03/11/14
03/13/14
03/15/14
03/17/14
03/19/14
03/21/14
03/23/14
03/25/14
03/27/14
03/29/14
03/31/14
kWh
Hourly Consump3on [March 2014]
0 10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000 70 000 80 000
kWh
Monthly Consump3on [March 2014]
Daily Consump3on [March 2014]
kWh
Demande de charge
0
1 000
2 000
3 000
4 000
5 000
6 000
Friday, March 01,
2013
Monday, April 01, 2013
Wednesday, May 01, 2013
Saturday, June 01, 2013
Monday, July 01, 2013
Thursday, August 01,
2013
Sunday, September 01, 2013
Tuesday, October 01,
2013
Friday, November 01, 2013
Sunday, December 01, 2013
Wednesday, January 01,
2014
Saturday, February 01,
2014
Saturday, March 01,
2014
Tuesday, April 01, 2014
Consum
p3on
]kWh]
Date
Fixed Demand Charge V.S. Real Demand Charge
Suites : • Analyse des réseaux secondaires • VérificaKon dans les bâKments • RecommandaKons «travaux» • ProgrammaKon du foncKonnement de certains équipements ?? • Réduire la puissance souscrite ??
Suites :
En 2016 : Rénova3on de l’éclairage public (Smart Système)
Economie de 40 à 50 %
Logement social
Logement social en France : 4,8 millions d’unités
Qualité de Construc3on
Comment la technologie « Smart » peut aider à : -‐ Réduire les consommaKons des charges -‐ Améliorer le cadre de vie -‐ Développer de nouveaux services
Cahier des charges LMH/LGCgE
• Suivre en temps réel
Ø Les paramètres de confort: • Température • Humidité • Qualité de l’air • Luminosité • Bruit
Ø Les consomma3ons: • Électricité • Chauffage • Eau
Ø D’autres paramètres: • Présence • Ouvertures • Alarme incendie
Système d’instrumentaKon : ConcepKon, fabricaKon et intégraKon
T = 19° H = 45% T = 19°
H = 45% Qualité = A
T = 19° H = 45%
T = 19° H = 45%
19:35 T = 19° H = 45%
Consomma3on • Electricité • Eau Froide • Eau Chaude
Actuellement Historique Commande Alertes Analyses
Interface convivial
Appartement pédagogique
Réseaux urbains: • Réseau d’assainissement • Eclairage public
Développements en cours ou à venir
CROUS : • Résidences universitaires • Restaurant Universitaire
Réseau social (SunRise) • Nouveaux services, informa3ons,.. • Interac3on avec les usagers • sensibilisa3on,..
Forum SUNRISE – Smart City Lille – 2015
Le rendez-‐vous InternaConal des acteurs de la Smart City
9 – 10 Novembre Cité ScienCfique, Polytech’Lille, France