Conference Smart city - ENPO, Oran 270915

•  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


•  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


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

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


•  Stocker •  Analyser •  Commander •  Sécurité •  OpKmisaKon



•  Stocker •  Analyser •  Commander


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(Projet SunRise Smart City »


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


On dispose d’un système d’informa3on géo-‐localisée (SIG) et vérifiée sur: •  L’ensemble des infrastructures •  Leurs équipements •  Les données de maintenance


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

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Education

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