•  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