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Smart cities en France : La ville de demain sera une ville intelligente et connectée

23/03/2018 15:39:09
ECI - Mise à jour : le 23/03/2018 15:39:09 - Par
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Après notre article complet sur le développement durable, nous vous présentons aujourd’hui un concept analogue et complémentaire : celui de la ville intelligente, plus communément désignée sous le terme anglais de smart city. En France, les smart cities sont en pleine expansion et des projets se mettent en place. Une opportunité à saisir pour les secteurs TP et BTP, pour qui se présentent de nouvelles perspectives.

Smart cities en France : La ville de demain sera une ville intelligente et connectée

Sommaire

Le but de la smart city est simple : faire de nos zones urbaines des lieux où règnent sécurité, confort et qualité de vie, tout en respectant la démarche de développement durable. Pour y parvenir, les villes doivent se placer au cœur de l’innovation pour mettre en place des outils et des services basés sur les TIC (technologies de l'information et de la communication), c’est pourquoi les smart cities sont aussi souvent appelées « villes connectées » ou « cybervilles ».

Le point en France

La smart city peut constituer un incubateur économique sans pareil. Il faut s’attendre à une forte demande dans certains secteurs, notamment celui du bâtiment et des travaux publics où la demande devrait permettre de créer un certain nombre d’emplois et d’offrir de multiples opportunités aux chefs d’entreprises. En effet, qu’il s’agisse de conception architecturale, de la construction d’écoquartiers, du déploiement de la fibre optique ou de la rénovation thermique dans anciens bâtiments, les chantiers vont, à priori, fleurir un peu partout en France à l’avenir, et cela en province comme en métropole. 

Les smart cities sont en effet un domaine que la France compte grandement développer. Aujourd’hui 25 villes françaises sont devenues des villes intelligentes ou sont en passe de le devenir. Les 5 villes les plus engagées dans le processus sont, sans réelle surprise, d’importantes métropoles. Il s’agit de Lyon, Lille, Nantes, Issy-les-Moulineaux et Paris. Néanmoins, 14 de ces 25 villes sont des communes de moins de 250 000 habitants. C’est notamment le cas de Chartres, Brest, Béthune, Aix-en-Provence ou encore Le Havre avec son ambitieux projet de tramway intelligent qui récupère et emmagasine l’énergie générée par le freinage.

Pour le moment, les réalisations les plus courantes dans les smart cities tricolores sont l’open data, le wifi linéaire public ainsi que les smart grids. Mais la e-gouvernance, l’école et les formations numériques ainsi que le mobilier urbain communicant préparent leur entrée dans de nombreuses smart cities. Les économies budgétaires réalisées par les collectivités grâce à l’adoption de ces concepts se chiffrent déjà à près de 10 milliards d’euros par an. D’où l’importance de bien comprendre ce phénomène.

Pourquoi ce phénomène de smart cities prend-il autant d’ampleur ?

Apparu dans plusieurs mégapoles asiatiques (Hong Kong, Singapour) dès le début des années 80 et inspiré du modèle anglo-saxon, le concept de smart city vient répondre aux enjeux cruciaux et aux changements de notre époque. La forte dynamique démographique des villes et le changement climatique soulèvent de nouvelles problématiques d’un point de vue sociétal, économique, technologique, mais, aussi et avant tout, environnemental. Les villes accueillent plus de la moitié de la population mondiale alors qu’elles n’occupent qu’une petite surface à l’échelle de la planète. Selon l’ONU, la population urbaine a atteint un pic depuis 2008 avec 3.9 milliards d’âmes. À titre de comparaison, pour 1950 le peuplement des villes est estimé à 30% de la population mondiale, soit environ 750 millions d’habitants, 5 fois moins qu’à l’heure actuelle. Une progression immense qui n’est pas sans conséquence puisqu’aujourd’hui les villes consomment près de 75 % de l’énergie produite et sont la principale source d’émissions de dioxyde de carbone avec 80 % des rejets.

À la vue de ces éléments, on comprend vite pourquoi les villes sont au cœur de la transition énergétique dans la lutte contre le réchauffement climatique. Leur implication est indispensable et pourrait avoir un effet positif rapide concernant l’impact environnemental de nos sociétés modernes. De nombreux domaines et secteurs d’activités sont concernés, c’est le cas du bâtiment et des travaux publics, mais aussi des transports, de la gestion des déchets et des ressources ou de la production énergétique.

Ce qu’il faut savoir sur les smart cities

 Il existe six critères principaux selon lesquels les villes peuvent être classées :

  • L’économie intelligente : création d’emplois locaux et durables, appui des projets qui vise à transformer et améliorer la ville.
  • La mobilité intelligente : optimiser les transports pour les rendre moins énergivores et les faire gagner en efficacité et en sûreté.
  • L’écocitoyenneté: pas de villes intelligentes sans habitants intelligents. L’écocitoyenneté consiste à sensibiliser les individus vivant dans les villes à la cause de l’environnement, du développement durable et plus globalement de l’écologie urbaine.
  • La gouvernance intelligente: transformer l’administration publique et la rendre plus accessible grâce à la numérisation des données, et plus efficace grâce au data mining, mettre en place des outils connectés de participation citoyenne, développer des services transparents (open data), etc.
  • L’habitat intelligent:  ce critère regroupe la maison communicante et la bâtiment intelligent. Les différents usages du premier vont de la sécurité à l’éclairage, au multimédia ou encore aux automatismes mécaniques tandis que le second s’oriente vers la construction de bâtiments à haute efficacité énergétique ou l’isolation lors de rénovations de bâtiments existants.

Les exemples cités pour chacun de ces critères sont, bien entendu, non exhaustifs et nous entrerons un peu plus dans le détail de certains sujets plus loin dans cet article.

Comme vous pouvez le constater, ce concept révolutionne un bon nombre de domaines et son approche des problématiques est globale. Mieux qu’une simple réaction face à la croissance de la population urbaine et au réchauffement climatique, les smart cities sont des villes résilientes et inclusives qui placent la cohésion sociale au centre de leur conception.

Les villes intelligentes vont encore plus loin puisqu’elles boostent la compétitivité et l’attractivité du territoire sur lequel elles se développent. Toutefois, il faut bien prendre en considération que chaque ville présente des caractéristiques propres à elle seule. Les contraintes peuvent être architecturales, sociétales, environnementales ou même culturelles. À ce titre, bien que les critères énumérés ci-dessus soient interdépendants, ils laissent une grande marge de manœuvre aux décideurs publics afin d’adapter la mise en place de nouveaux services et de choisir avec soin les mesures les plus adéquates à la zone urbaine en question.

Qu’est-ce que les TIC, quel est leur rôle ?

Les TIC (technologies de l'information et de la communication) sont un ensemble d’outils et de techniques (informatique et Internet, multimédia, télécommunications, etc.) qui permettent notamment d’échanger, de produire, de stocker ou de manipuler de l’information. Leur usage est extrêmement varié et s’applique aujourd’hui dans tous les domaines courants. Leur rôle au sein des smart cities est prépondérant, ils sont la base commune sur laquelle se construit les différents critères qui définissent la ville intelligente. En effet, le distinguo avec les autres villes repose en majeure partie sur l’intégration de ces innovations technologiques.

Les TIC participent grandement à l’amélioration de la qualité de vie et à minimiser l’impact des citadins sur l’environnement. Regardons en détail et avec quelques exemples concrets comment cela est rendu possible :

  • La collecte de données numériques : bien que certains politiques émettent des réserves et voient les « datas » comme une forme de surveillance intrusive, la collecte de données numériques est censée répondre aux attentes des citoyens en améliorant les services de la ville. Il y a d’un côté le « big data » et de l’autre « l’open data » :

Le « big data » est un outil analytique permettant de mesurer à l’aide de capteurs, de sondes ou de l’Internet des objets toutes sortes de tendances et d’évènements. Concrètement, il peut permettre d’améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments, mesurer et gérer en temps réel le trafic routier ainsi que la pollution, prévenir le gaspillage alimentaire ou de mieux gérer les déchets, mais aussi de comprendre les données pour mieux contrôler les « smartgrids » (réseau électrique intelligent).  

« L’open data » est une donnée libre de droits qui favorise la transparence avec la collectivité publique puisqu’elle est accessible à tous, gratuitement et de manière permanente. Plusieurs grandes villes françaises se sont déjà lancées dans ce projet et mettent en ligne des données telles que l’état du trafic routier, la géolocalisation en temps réel des bus, les niveaux de pollution comme les émissions de gaz à effet de serre, la qualité de l’eau ou bien les nuisances sonores, la consommation d’eau et d’électricité ou encore des informations pratiques sur les travaux et les chantiers en cours.

  • Les infrastructures : elles réunissent tous les équipements qui permettent de piloter la collecte de données : réseaux de télécom, fibre optique et wifi, caméra de surveillance, capteurs, sondes et data center (lieu où sont stockées les données).
  • Les softwares (logiciels, applications de smartphones) : ils interagissent avec les citoyens, leur offrent des outils qui facilitent le quotidien et améliorent la qualité de vie. Il peut s’agir d’une application donnant les correspondances de bus ou de trains aussi bien que d’une messagerie permettant de dialoguer avec les représentants de la collectivité, les élus, ou les différents services de la ville. Ces technologies sont à l’origine de l’Internet des objets (il s’agit de l’échange d'informations et de données provenant de dispositifs du monde réel avec le réseau Internet) qui lui-même alimente le big data.

Les TIC ouvrent la porte à une nouvelle forme de gouvernance des villes. Avec l’interopérabilité des données, il est possible de mieux assimiler les facteurs de dysfonctionnement de certains services et de comprendre les phénomènes et les évènements (consommation électrique, trafic routier, utilisation des transports en commun, etc.) afin de pouvoir proposer des services plus efficients et intelligents.

Des exemples concrets de projets mis en place : les professionnels des secteurs TP et BTP mobilisés

Rendre les services publics plus performants et durables, c’est un des objectifs essentiels que se fixe la ville intelligente. En matière de transport, d’infrastructures ou d’environnement, les contraintes et les enjeux sont grands. Les importants flux de circulation, la hausse de la demande de logement ou les nouvelles normes environnementales demandent une approche novatrice et holistique. Les villes intelligentes englobent, transforment et améliorent tous les aspects de la vie citadine, elles apparaissent aujourd’hui comme la meilleure répartie face aux problématiques modernes. Leur ouverture aux changements et aux influences positives ainsi que leur faible dépendance qui découle de l’optimisation des services leur procurent une essence résolument résiliente.

En France, déjà 25 villes font le souhait et sont déjà passées à l’action pour devenir des smart cities. Les services qui y sont développés, en France ou à l’international, peuvent différer d’une ville à l’autre, mais, pour devenir smart, elles doivent impérativement refondre et piloter des projets dans les domaines qui suivent :

  • Le transport et la mobilité : touchant de nombreux secteurs, leur amélioration est un point incontournable. Avant tout un service pour les citadins et les entreprises (transport d’individus ou de biens), la mobilité impacte aussi bien l’environnement que l’industrie ou la fourniture en énergie. Les différents modes de mobilité (routier, rail, vélo, marche) se verront réunis en un seul système permettant de fluidifier et de sécuriser l’espace urbain, d’économiser de l’énergie (avec notamment la mise en place de transport électrique) et d’offrir aux usagers des moyens alternatifs et variés pour répondre à leurs besoins.

Exemples : les navettes autonomes et électriques « Navly » à Lyon qui ont déjà accueilli plusieurs milliers de passagers depuis leur lancement en septembre 2016. Ce projet, notamment financé par le Sytral et la métropole de Lyon, a nécessité au total un investissement de 550 000 euros. À Nantes, l’application « Nantes dans ma poche » (pour laquelle ont été investis 693 000 euros) permet aux citadins de consulter en temps réel l’état du trafic routier, tandis que l’appli « Zenbus » indique l’emplacement des bus et des places de parking libre dans toute la ville. À Bordeaux de grands travaux de mobilité urbaine ont été menés par le biais du projet « Voie urbaine ».

  • La construction et la réhabilitation de bâtiment : cette thématique part d’un constat simple, l’expansion urbaine n’est maintenant plus possible comme cela était le cas il y a un demi-siècle. Les méthodes d’urbanification doivent être pensées différemment et bénéficier d’un remodelage profond afin d’être moins énergivores, plus écologiques et d’utiliser l’espace urbain de la manière la plus appropriée. La réhabilitation d’anciens bâtiments est à l’ordre du jour. Grâce aux travaux d’isolation et d’efficacité énergétique, il est maintenant possible de rénover des bâtiments de manière à les rendre durables. En France, le Grenelle de l’environnement vient renforcer les dispositions pour effectuer ce genre de chantiers. En ce qui concerne le secteur de la construction, l’accent sera mis sur l’intelligence des bâtiments qui devront pouvoir être communicants et améliorer la gestion de l’énergie. De plus, les maîtres d’ouvrages et autres professionnels du secteur peuvent compter sur un outil numérique innovant appelé le BIM (Building Information Modeling). Cet outil de simulation leur permet de modéliser et de réaliser des maquettes numériques au stade de la conception, de la gestion ou de l’exécution des ouvrages afin d’en optimiser leur déploiement.

Exemples : le projet européen « Sharing Cities » dont Bordeaux fait partie prévoit la mise en place de démonstrateur de smart city notamment sur le sujet de la rénovation énergétique des bâtiments. Ce projet est financé en partie par la Commission Européenne (24 000 euros) et compte sur un investissement complémentaire de la part de nombreuses collectivités d'Europe, qui pourrait s'élever à 500 000 euros.

L’Algenhausmaison aux algues en français, est une initiative allemande surprenante pour laquelle 3,4 millions d'euros ont été investis. Située en plein cœur d’Hambourg, ce bâtiment à la particularité de concilier prouesse architecturale et développement durable. Les façades du bâtiment sont équipées d’aquariums extra-plats où évoluent des chlorelles. Ces algues se multiplient et sont évacuées une fois que leur nombre est suffisant pour alimenter la salle des machines où elles sont transformées en biogaz, un système étonnant et surtout très ingénieux. D’autres exemples d’innovation existent à travers le monde et valent la peine d’avoir notre attention, on peut notamment citer la Mansion ZCB de Hong Kong ou le Al-Bahr d’Abu Dhabi qui tous deux intègrent une architecture et un design conçus dans un objectif durable.

  • Environnement durable : projet phare pour rendre les villes résilientes, l’environnement durable joue particulièrement sur deux tableaux, celui de l’énergie (ressources, acheminement, gestion, etc.) et celui des déchets. À l’instar du développement durable mis en pratique dans le secteur des travaux publics, l’environnement durable des villes tente de diminuer sa dépendance aux ressources grâce à une meilleure gestion de l’énergie et des déchets. En effet, le défi à relever aura clairement une incidence pour les générations futures, dans un monde où les ressources non renouvelables commencent à s’épuiser sensiblement, il devient urgent de changer le paradigme de la consommation et de la production d’énergie et de déchets. Dans les villes du futur, les énergies renouvelables seront à l’honneur (éolien, solaire, géothermique, etc.) couplées à des systèmes de réseaux intelligents, les fameux smart grids. Ils permettent d’analyser en temps réel le comportement des utilisateurs sur le réseau afin d’ajuster et de rediriger le flux électrique. Ainsi les pertes d’énergies sont évitées et le rendement des moyens de production se voit être optimisé.

En ce qui concerne les déchets, de nombreuses solutions existent pour les recycler et les valoriser. Il est d’abord possible de les transformer en électricité, mais aussi d’augmenter l’efficience du cycle du recyclage avec, entre autres, des conteneurs intelligents et tendre vers le « zéro déchet » en valorisant tout type de déchets comme c’est le cas à San Francisco.

Exemples : l’éclairage public intelligent est un phénomène repris un peu partout dans le monde. Il s’agit d’équiper les lampadaires de la ville avec des capteurs qui donnent la possibilité de faire varier l’intensité lumineuse de l’ampoule selon plusieurs critères (météorologiques, routiers, flux de piétons, etc.). Cette solution est même applicable dans des villes ou des communes plus modestes. Ainsi, en Loire-Atlantique, une petite commune a installé un éclairage public à détection de mouvement et qui est aussi commandable via une application smartphone.

Autre exemple français, la commune d’Issy-les-Moulineaux a mis en place un projet de réseaux électriques baptisé « IssyGrid », une grande avancée technologique pour la région qui permettra de réduire l’empreinte carbone et d’optimiser la consommation de tout un chacun, particulier comme entreprise, et qui aura nécessité 1,2 millions d'euros d'investissements.

Quelques exemples de villes intelligentes dans le monde

  • Singapour : C’est la ville pionnière des smart cities. À pied d’œuvre depuis le début des années 80, Singapour est devenu le véritable et gigantesque laboratoire de la smart city, au point de devenir aujourd’hui le modèle à suivre. Singapour est active dans tous les domaines, data, écologie, énergie renouvelable, e-gouvernance, elle a su augmenter son attractivité et acquérir le statut de « championne » dans le genre. Par ailleurs, chaque année y est organisé le World Cities Summit qui réunit des dirigeants et des élus de centaines de villes à travers le monde.
  • Barcelone : voici l’exemple d’une ville moins éloignée géographiquement. Barcelone a tout misé sur le concept de la smart city. C’est une des villes les plus connectées au monde et une des plus performantes concernant l’open data. Le point fort de Barcelone est qu’elle place ses citoyens au centre des réflexions avec une sorte de gouvernance participative. À terme, son objectif est de devenir une ville totalement résiliente, c’est-à-dire, zéro carbone, autosuffisante, performante et communicante à travers ses différents organes.
  • Lyon : la métropole de Lyon est un exemple parfait de smart city à la française. Premier territoire européen sur les nouvelles mobilités et premier territoire français pour les smart grids, Lyon a su s’adapter pour répondre aux défis urbains de notre époque. Dynamique et ouverte, Lyon est en train de s’imposer dans le paysage français comme un modèle de référence. Parmi ses réalisations passées et à venir, on peut citer l’écoquartier intelligent de Confluence, les navettes autonomes Navly, une plateforme complète d’open data et un Fab lab (laboratoire de fabrication et d’innovation numérique grâce à des outils libres et en open sources).

Sur tous les continents du globe, les villes mènent des politiques et prennent des mesures pour devenir intelligentes. On ne peut bien sûr pas toutes les citer, mais parmi elles on retiendra principalement San Francisco qui est la référence aux États-Unis, Londres, Paris, Cochin en Inde, ou encore l’étonnante ville verte de Masdar, relativement jeune puisque initiée en 2006 et actuellement toujours en construction, située en plein désert d’Abu Dhabi.  

 

 

Crédit photo : Picabel/Pixabay - La ville de Lyon

 

 

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