Dossier spécial : Les piliers de la smart city

Une ville intelligente – smart city – est un réseau : elle repose sur une infrastructure numérique, une mutualisation des services et l’implication des usagers. Ce dossier revient sur la définition d’une smart city, explique la transition énergétique opérée par la société et liste les forces de ce réseau, entre innovations et valorisation des datas, création de services et investissement des différents acteurs. Une ville intelligente, connectée et durable en énergies.

Une smart city, qu’est-ce que c’est ?

Définition d’une ville intelligente
Une smart city, « ville intelligente » en français, désigne une ville qui utilisent les technologies de l’information et de la communication (TIC) pour optimiser des coûts, et le bien-être des habitants – notamment en améliorant les services urbains.

Ce concept de développement urbain est une réponse à l’évolution des besoins environnementaux, économiques et sociaux de différents acteurs (institutions, entreprises et citoyens). In extenso, une smart city permet de gérer de manière plus efficace et plus citoyenne sa consommation d’énergies.
Du smart grid au smart city
Le terme « smart » est couplé avec trois mots : un « smart grid » est un réseau intelligent, ici d’énergies ; un « smart building » est la généralisation de la domotique pour un logement ou un bâtiment ; pour arriver à la smart city ». Ces trois expressions représentent trois échelles.

Rudolf Giffinger – expert en recherche analytique sur le développement urbain et régional, professeur à l’université technologique de Vienne – indique qu’une ville peut devenir intelligente si elle s’appuie sur ces six leviers :
 

• Une administration intelligente : est un impulseur d’économies ; pour la prise de décision, elle associe citoyens et services publics.
• Une économie intelligente : se définit par un marché du travail souple où l’innovation en est au centre
• Un environnement intelligent : assure la gestion durable des ressources et la protection de l’environnement
• Des habitants intelligents : deviennent parties prenantes de la vie publique et favorables à faire évoluer les comportements
• Une mobilité intelligente : s’intéresse à la disposition d’infrastructures technologiques et l’accessibilité à des transports en commun écologiques
• Un mode de vie intelligent : se focalise sur la cohésion sociale avec la notion de qualité des services (logements, culture, enseignement

La société est en pleine transition énergétique

2030, l’urbanisation tend vers une domotique généralisée
À l’horizon 2030, l’ONU annonce que deux personnes sur trois vivront en ville. En 2050, les émissions de CO² s’élèveront à 80%.
L’urbanisation est devenue une priorité mondiale ; d’où le développement de smart cities. Le numérique a déjà transformé le paysage urbain par son omniprésence depuis une décennie.
En passant de l’ère de la propriété à l’ère d’usage, il est important de minimiser l’impact sur l’environnement, d’augmenter le confort et la qualité de vie grâce à la technologie. Avec les 50 milliards d’objets connectés prévus en 2020, la masse de données offre une grande potentialité.
Les objectifs de la LTECV
Les objectifs de la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte (LTECV) se répartissent ainsi :
 

• Réduire les émissions de gaz à effet de serre de à 40 % entre 1990 et 2030,
• Réduire la consommation énergétique finale de 50 % en 2050 par rapport à la référence 2012, en visant un objectif intermédiaire de 20 % en 2030,
• Réduire la consommation énergétique primaire d’énergies fossiles de 30% en 2030 par rapport à la référence 2012
• Atteindre 23 % d’énergies renouvelables consommées en 2020 et 32 % en 2030,
• Porter la part du nucléaire dans la production d’électricité à 50% à l’horizon 2025
• Le scénario 2017-2050 de négaWatt dessine une trajectoire à 100% d’énergies renouvelables et neutre en carbone à l’horizon 2050 pour la France.

Enjeux économiques et environnementaux
La société est en pleine mutation avec des changements organisationnels, technologiques et sociétaux. Lesenjeux comme la gestion des déchets, les transports, l’éclairage public et les réseaux de télécom sont autant d’axes pour répondre au changement climatique.
Les principaux moteurs de la transition énergétique sont la mobilité, la santé et l’énergie pour plus d’efficience, de bien-être et une meilleure cohésion sociale entre les acteurs.
Innovations liées aux énergies renouvelables
Le terme « city » peut se résumer par la haute consommation, la pollution et les gaz à effet de serre. L’aspect « smart » propose une solution basée sur une innovation sociale et digitale. Le passage du smart building au smart city apporte un panel de services à l’usager à l’échelle du territoire. Les innovations liées aux énergies renouvelables apportent plusieurs bénéfices : autoconsommation énergétique avec production et consommation locales, amélioration de la qualité de l’air, de l’eau, du confort thermique et de l’environnement.

Les actions d’efficacité énergétique sont promues par différentes textes législatifs en Europe car elles contribuent à une baisse de la consommation énergétique. Comme le soutien apporté à l’autoconsommation, on note que les comportements des usagers évoluent.

Les smart cities lancent leurs propres programmes de réhabilitation énergétique et d’efficacité énergétique à la baisse de la consommation et du prix des énergies. Les énergies renouvelables en tant que mix énergétique s’appuie sur une production variée, stable et inépuisable. Cela s’inscrit non seulement dans une démarche d’avenir mais développe un comportement collectif écocitoyen. Les énergies durables sont la clé de voûte de la ville intelligente.

Les datas au cœur du réseau intelligent

Consommation énergétique des bâtiments
Les bâtiments représentent une forte proportion de la consommation énergétique d’une ville (54%) ; exceptés ceux construits selon les nouvelles normes. Les usages les plus consommateurs d’énergie sont les usages thermiques – chauffage, climatisation, eau chaude sanitaire – soit 70 à 75% de la consommation énergétique des bâtiments.

Rendre une majorité de bâtiments thermiquement performants demande des ressources financières et de temps. La prédominance des applis thermiques dans la consommation énergétique se révèle une donnée durable.
Technologies et transactions pour une smart city
Les technologies existent et les modèles pour le « smart building » (bâtiment intelligent) sont confirmés. Il reste à repenser les modèles économiques pour s’inscrire à une échelle « ville » et dans une logique de services car l’usager est un acteur producteur et consommateur.

Concernant les transactions, le tiers-financement ou la technologie blockchain se révèlent des modèles viables :

Le tiers-financement propose une offre de rénovation énergétique qui inclut le financement de l’opération et un suivi post-travaux. Il peut désigner un accompagnement global qui permet au propriétaire de ne rien financer car les économies d’énergies futures rembourseraient progressivement l’investissement.
La blockchain est une technologie de stockage et de transmission d’informations. Elle se constitue d’une base de données qui contient l’historique de tous les échanges entre utilisateurs. Elle s’avère transparente, sécurisée et fonctionne sans organe central de contrôle ni tiers de confiance. Cette technologie serait viable au domaine de l’énergie, sous bénéfice d’une adaptation.
Valorisation des datas
La data est au cœur de la ville intelligente : elle génère des enjeux économiques pour les entreprises et les usagers. L’autogestion de la consommation d’énergie du particulier peut être instruite grâce aux applis datas – et les smart grids. La smart city devient une véritable plateforme de services avec, à la clé, un impact direct sur sa valorisation.

La capacité de traitement des données multiples est un critère majeur. Collecte, stockage et traitement deviennent une fonction essentielle. Pour amplifier la confiance des usagers, il faudra veiller à la sécurité et la confidentialité desdites données.

Mutualisation des services & acteurs

Acteurs des villes intelligentes
Les villes doivent être plus économes, accueillantes et connectées. Les infrastructures et les services-clés seront alors plus flexibles, interactifs et efficaces. Cette expansion intègre aussi la mobilité des différents acteurs, notamment ceux des télécom, de l’informatique et de l’énergie.

Le réseau des tiers de confiance s’agrandira proportionnellement. C’est une opportunité pour les collectivités locales pour assurer la gestion des données et l’agrégation des services afférents.
Panel de services performants
Dans un premier temps, la mutualisation des services permettra au bâtiment de passer d’un centre de coût à un centre de profit. Cela s’avère une disposition nécessaire pour procéder à la rénovation massive de tous les bâtiments en France sans passer par d’autres incitations financières.
Dans un second temps, de nouveaux services seront développés pour la ville intelligente selon plusieurs axes : transport, mobilité, habitat et quartiers intelligents et environnement durable.
Les villes devront renforcer leur action en matière d’efficacité énergétique en mettant en place des systèmes de production locale d’énergies ; quelques exemples : développement de l’éclaire public à faible consommation, panneaux solaires sur les toits, production d’électricité à partir des déchets. La qualité des services est une condition sine qua none.
Efficacité énergétique des smart cities
Ces différentes actions d’efficacité énergétiques sont promues par différents textes réglementaires et législatifs en Europe. Tout l’intérêt réside dans la vision en termes de « bâtiments et territoires autonomes ».

L’économie participative s’appuie sur le numérique, la mutualisation des équipements et des systèmes pour accompagner la massification. Il existe des opportunités pour devenir énergétiquement indépendant grâce aux énergies renouvelables. Une smart city sera efficiente si elle repose sur un mix énergétique.

Les comportements évoluent : l’économie collaborative fait naître de nouveaux métiers où la connectivité est au centre de préoccupations. Flexibilité et souplesse des outils de production, mutualisation des services et intégration des acteurs assurera une ville durable, connectée et intelligente.