Solutions

Les solutions BABLE sont des plans directeurs élaborés par des experts pour des projets de villes intelligentes pouvant être mis en œuvre de manière efficace. Chaque solution Smart City contient des informations détaillées et pertinentes, ainsi que des liens vers des cas d'utilisation et des produits innovants.

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Gestion intelligente de l'eau

La gestion intelligente de l’eau vise à orienter l’utilisation de l’eau de manière à favoriser l’efficacité, la suffisance et la durabilité. Pour atteindre cet objectif, les approches de gestion contemporaines s’appuient sur l’intégration de technologies innovantes, telles que les capteurs, les compteurs d’eau intelligents, les systèmes d’information, l’acquisition de données et les systèmes d’aide à la décision. Selon Statista (2021) , d'ici 2050, jusqu'à deux tiers de la population mondiale pourraient vivre dans des régions où l'accès aux ressources en eau douce est limité. Ce rapport souligne en outre que les pénuries d’eau se feront également sentir dans les pays industrialisés, car le changement climatique entraîne une recrudescence des catastrophes météorologiques et la demande industrielle croissante en eau devrait exercer une pression considérable sur l’accès à l’eau douce. Assurer la sécurité hydrique nécessite donc des solutions innovantes pour garantir un approvisionnement en eau propre et régulier, tout en optimisant l’exploitation, la maintenance et la gestion des services des eaux. Les systèmes intelligents de gestion de l’eau constituent l’un des moyens les plus efficaces pour garantir cette sécurité hydrique.

Plateforme sur la qualité de l'air en milieu urbain

Au cours de la dernière décennie, les plateformes de qualité de l'air urbain (UAQP) ont constitué un outil important pour la collecte, le traitement et la visualisation de données hyperlocales relatives aux émissions urbaines. De même, ces plateformes sont généralement en libre accès, ce qui garantit la transparence et favorise la sensibilisation à la pollution atmosphérique. Les données peuvent être fournies soit par des capteurs répartis dans toute la ville, soit par le biais d’images satellites. Les capteurs qui collectent ces données peuvent être installés soit par un opérateur (par exemple, la municipalité), soit sur des propriétés privées. Problèmes à résoudre : Données sur la qualité de l’air cloisonnées Émissions non comptabilisées Accès restreint aux données Identification erronée des sources d'émissions

Réseau de bus électriques

En Europe aujourd’hui, 25 % de l’ensemble des émissions de gaz à effet de serre (GES) sont liées aux transports, les bus représentant 8 % des émissions totales. Par conséquent, la mise en place de systèmes de transport tels que les réseaux de bus électriques offre une solution pour réduire les émissions tout en améliorant la qualité des transports et de la vie ( UITP, 2019 ). Un réseau de bus électriques est un réseau de transports publics exploité exclusivement par des bus électriques. Comme tout système de transport public, il peut inclure des services de billetterie, d’information des usagers et un système de surveillance. De plus, il est essentiel de disposer d’infrastructures permettant de recharger les bus électriques. En raison du processus de recharge, un système de gestion des opérations, de planification de l’autonomie et d’optimisation des itinéraires revêt une importance encore plus grande que dans les systèmes de bus conventionnels (voir également SCIS ). Problèmes à résoudre Mauvaise qualité de l’air Coûts élevés Bruit Manque de confort Par rapport aux moteurs conventionnels, les systèmes de bus électriques ne génèrent aucune émission au niveau local. De plus, ils produisent moins de bruit lors de la conduite. Bien que les coûts d'acquisition des bus électriques puissent être plus élevés, les coûts globaux des systèmes de bus électriques peuvent s'avérer inférieurs à ceux d'autres systèmes, en fonction de leur utilisation.

Électrification des flottes

Afin de réduire la consommation d’énergies fossiles, la mobilité électrique constitue un élément clé de la mise en place d’un système de transport durable. Non seulement le secteur des transports est responsable de 30 % des émissions totales de CO₂ de l’UE (dont 72 % proviennent du transport routier), mais le rythme de réduction des émissions s’est également ralenti. D’autres secteurs, tels que l’énergie, l’agriculture, la sylviculture, la pêche et le logement, ont considérablement réduit leurs émissions de CO₂ depuis 1990, tandis que celles du secteur des transports sont aujourd’hui plus élevées qu’en 1990 en raison du rôle sans cesse croissant de la mobilité dans nos vies (Parlement européen, 2019). La mobilité électrique constitue une solution pour réduire les émissions de CO₂ liées aux transports. Grâce à leur durée de vie plus longue et à leurs coûts d’exploitation réduits, les véhicules électriques peuvent s’avérer avantageux sur le plan financier. Les solutions de flottes facilitent la diffusion rapide et efficace des véhicules électriques sur le marché. De plus, la mise en place d’infrastructures de recharge pour les véhicules électriques est obligatoire (Proff, Fojcik 2016, p. 128). L’objectif principal est de généraliser la mobilité électrique pour des raisons environnementales. Le parc automobile global peut être réduit grâce à la mise en place de flottes électriques. De plus, l’utilisation de flottes électriques offre aux entreprises et aux villes la possibilité de se forger une image innovante et de tester de nouvelles technologies. L’autonomie limitée des véhicules électriques est souvent moins problématique pour les véhicules exploités par les entreprises et les municipalités, car ceux-ci parcourent principalement de courtes distances. Les applications en flotte offrent d’excellentes opportunités pour une diffusion rapide et réussie des véhicules électriques sur le marché, d’autant plus que, par exemple, environ 60 % des immatriculations annuelles de voitures neuves en Allemagne sont le fait d’entreprises et de travailleurs indépendants. Après leur première utilisation à des fins commerciales, les véhicules sont généralement transférés sur le marché de l’occasion au bout de quelques années. Les flottes électriques destinées aux entreprises constituent donc un catalyseur pour une diffusion plus large des véhicules électriques sur le marché.

Réseau public de recharge pour véhicules électriques

La réglementation européenne actuelle en matière d’émissions des véhicules particuliers est la plus stricte au monde. Compte tenu des restrictions supplémentaires, il n’est désormais plus possible de respecter ces seuils avec des véhicules conventionnels uniquement. Les véhicules électriques (VE) constituent une technologie alternative permettant de réduire les émissions locales. Pour assurer le succès de la commercialisation des VE, une infrastructure performante est indispensable. Les clients considèrent que l’accès insuffisant aux bornes de recharge constitue le troisième obstacle le plus important à l’achat d’un VE, après le prix et l’autonomie ( McKinsey, 2018 ). Par conséquent, les réseaux publics de recharge pour véhicules électriques favorisent l’électrification des systèmes de mobilité urbaine. Alors que le prix et l’autonomie s’améliorent chaque année, les bornes de recharge peuvent présenter différentes gammes de puissance et utiliser diverses technologies de recharge. De plus, elles peuvent être intégrées de manière intelligente au réseau électrique local et fournir des informations sur le système aux clients, aux opérateurs et aux autres parties prenantes. En ce qui concerne l’expérience utilisateur, il est recommandé d’intégrer un système de paiement et d’authentification, ce qui facilite l’accès et renforce la transparence du processus de recharge. La question de l’accès aux bornes de recharge se pose également, car la recharge s’effectue pendant que le véhicule est stationné, et la possibilité de réserver des places de stationnement (à proximité immédiate de la borne de recharge) se heurte à des obstacles juridiques dans de nombreux pays. Les places de stationnement réservées exclusivement aux véhicules électriques ne résolvent pas le problème, car un autre véhicule électrique (entièrement chargé) peut stationner longtemps à la place pour laquelle on prévoit de recharger son propre véhicule à son arrivée. Problèmes à résoudre Demande croissante en matière de recharge des véhicules électriques Émissions de carbone Pollution atmosphérique

Recharge bidirectionnelle des véhicules électriques

La plupart des voitures restent à l'arrêt 90 à 95 % du temps. Avec l'accélération de la transition vers les véhicules électriques (VE), les batteries de ces derniers offrent un potentiel considérable : leur immense capacité de stockage collective peut servir de solution flexible pour soutenir le réseau électrique, qui peut être mis à rude épreuve par un approvisionnement intermittent en énergies renouvelables. La recharge bidirectionnelle des véhicules électriques (V2X) désigne les chargeurs qui permettent non seulement de recharger la batterie du véhicule, mais aussi de prélever de l'énergie de la batterie de la voiture pour la réinjecter dans le réseau lorsque cela est nécessaire. Il existe deux principaux destinataires de l’énergie provenant d’un VE : le réseau (V2G) et l’installation électrique d’un logement ou d’un bâtiment (V2H). La recharge bidirectionnelle crée une plus grande synergie entre le secteur des transports propres et les sources d’énergie renouvelables, car les batteries des véhicules peuvent stocker l’énergie excédentaire produite par des sources renouvelables variables, telles que l’éolien et le solaire, puis fournir de l’électricité au réseau ou au foyer lorsque la demande est forte ou que la production d’énergie est faible. Cela réduit les restrictions de production, diminue les besoins en investissements dans les infrastructures du réseau et permet une meilleure intégration des énergies renouvelables. De plus, la recharge V2H peut servir de source d’alimentation d’urgence en cas de coupure de courant, et le V2G peut procurer aux propriétaires de véhicules un revenu supplémentaire grâce à l’arbitrage des prix de l’énergie variables dans le temps. Problèmes à résoudre Surcharge du réseau Consommation énergétique croissante Fluctuations de la production d’énergies renouvelables Pics de consommation d'énergie irréguliers

Échange d'énergie entre particuliers

L'objectif du marché de l'énergie entre particuliers (P2P) est de rendre les énergies renouvelables plus accessibles, tout en permettant aux consommateurs de mieux exploiter leurs ressources énergétiques. Ce système repose sur la création d’une place de marché en ligne où les prosommateurs qui produisent leur propre électricité grâce à des ressources énergétiques distribuées (également appelés autoconsommateurs) peuvent échanger de l’électricité à un prix convenu avec les consommateurs. Les échanges P2P contribuent à soulager le réseau en réduisant les besoins en réserve, en fournissant des services auxiliaires et en atténuant les pics de demande, tout en permettant aux citoyens de réaliser des économies sur leurs factures d’électricité. L’échange d’électricité au niveau local élimine la plupart des coûts de transport et permet aux prosommateurs de vendre leur énergie en réalisant un bénéfice plus important que s’ils la revendaient au réseau, comme c’est actuellement la norme. En limitant l’implication des fournisseurs d’énergie dans les transactions, les modèles P2P permettent aux acheteurs de réaliser des économies et aux vendeurs d’augmenter leurs bénéfices. Ils donnent également aux clients la possibilité de choisir la provenance de leur électricité. Problèmes à résoudre Consommation énergétique croissante Coût élevé de l’énergie Coûts élevés de transport et d’infrastructure Demande croissante en énergies renouvelables Accès limité à l’énergie

Réseau maillé sans fil à haut débit

La connectivité via les réseaux maillés sans fil à haut débit (B-WMN) est devenue l’un des aspects essentiels de l’infrastructure des villes intelligentes. Malgré la forte disponibilité de la fibre optique dans les environnements urbains, la mise en place d’une infrastructure filaire pour tout service numérique constitue une entreprise coûteuse qui nécessite une planification minutieuse et aboutit souvent à des structures statiques et rigides. Le déploiement rapide et flexible de solutions entraîne des perturbations importantes de la vie quotidienne et engendre des coûts considérables. Les réseaux B-WMN visent à surmonter ces problèmes en réduisant au minimum, voire en éliminant, le recours à une infrastructure filaire, et en utilisant les infrastructures urbaines existantes comme plateformes pour leur déploiement (Egners et al., 2013). Les B-WMN présentent de faibles coûts d’installation et de maintenance et facilitent la connexion à n’importe quel emplacement possible en milieu urbain ou rural, quelle que soit la complexité de l’accès. Il existe plusieurs applications des B-WMN, telles que la maison numérique, l’accès Internet haut débit, l’automatisation des bâtiments, les systèmes de santé et médicaux, ainsi que les réseaux d’urgence et de gestion des catastrophes (Salah & Salleh, 2013). Les responsables des travaux publics peuvent utiliser les réseaux maillés sans fil de base (B-WMN) pour surveiller leurs approvisionnements en eau et en électricité en installant un réseau maillé sans fil dans les égouts, les stations d’épuration ou les générateurs. Les agents de la sécurité publique peuvent utiliser des réseaux virtuels sécurisés pour rester en contact. Des nœuds maillés peuvent également être installés sur les lampadaires, les feux de signalisation et d’autres objets mobiles, ce qui permet à plusieurs appareils d’être connectés au réseau maillé en cas d’urgence (BasuMallick, 2022). Un B-WMN est une infrastructure constituée d’un réseau de routeurs communiquant entre eux sans fil à des débits de l’ordre du gigabit (similaires à ceux de la fibre optique). Il se compose de nœuds radio qui n’ont pas besoin d’être raccordés à un port filaire, contrairement aux points d’accès sans fil classiques (Parvin, 2019). Les réseaux B-WMN suscitent un intérêt croissant en tant que moyen attractif d’assurer une connectivité étendue, en complément de l’accès proposé par les fournisseurs d’accès à Internet (FAI) classiques. La topologie maillée des B-WMN offre une grande flexibilité, une fiabilité pouvant atteindre 99,999 % et une latence inférieure à 2 ms, ce qui est idéal pour les applications en temps réel nécessitant une bande passante élevée ; cela se traduit ainsi par une infrastructure physique permettant des connexions de routage et de transport flexibles (Matos et al., 2011). Infrastructure des réseaux B-WMN en milieu urbain (Cilfone et al., 2019) Problèmes à résoudre Coût élevé du déploiement Émissions de GES liées au déploiement et à la maintenance Forte demande énergétique Besoin d'une connectivité 5G fluide et à haut débit Manque d’accès aux zones urbaines densément peuplées

Système de gestion énergétique des bâtiments

Selon la directive relative à la performance énergétique des bâtiments (EPBD), les bâtiments sont responsables d'environ 40 % de la consommation d'énergie et de 36 % des émissions de CO₂ dans l'Union européenne. À l’heure actuelle, environ 35 % des bâtiments de l’Union européenne ont plus de 50 ans et près de 75 % du parc immobilier présente une faible efficacité énergétique. Les bâtiments constituent donc le plus grand consommateur d’énergie en Europe et recèlent un vaste potentiel d’amélioration de l’efficacité énergétique. Actuellement, seul environ 1 % du parc immobilier est rénové chaque année. La rénovation des bâtiments existants peut permettre de réaliser d’importantes économies d’énergie, puisqu’elle pourrait réduire la consommation énergétique totale de l’UE de 5 à 6 % et diminuer les émissions de CO₂ d’environ 5 %. L’un des moyens d’améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments consiste à mettre en place un système de gestion énergétique des bâtiments (BEMS). Les BEMS sont des systèmes informatisés centralisés qui assurent une surveillance en temps réel et un contrôle intégré des services et équipements du bâtiment afin d’optimiser la consommation d’énergie. Ils contrôlent généralement l’éclairage, l’alimentation électrique, l’eau chaude et les systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation). Le système surveille les informations provenant de divers capteurs installés dans le bâtiment (compteurs intelligents, capteurs de présence, de température, de dioxyde de carbone et d’humidité, etc.) et optimise la consommation d’énergie tout en garantissant la sécurité et le confort. Ces systèmes peuvent également servir à améliorer la santé et la sécurité des occupants en contrôlant et en surveillant l’environnement, les interventions d’urgence et les calendriers d’entretien régulier. Cette technologie peut être appliquée aussi bien aux bâtiments résidentiels qu’aux bâtiments commerciaux, et à différentes échelles, allant de petits bâtiments indépendants à des sites complexes comprenant plusieurs bâtiments. (Commission européenne) Problèmes à résoudre Consommation d'énergie Coût de l’énergie Émissions de gaz à effet de serre Coupures de courant

Système de livraison par drone

Les camions de livraison de colis constituent une part notable du trafic urbain qui pourrait être réduite grâce à la mise en place d’un système de livraison par drones. Cette question prend d’autant plus d’importance que le marché de la livraison connaît une croissance significative et constante, notamment en raison de l’élargissement des possibilités offertes par le commerce en ligne. De même, le marché de la livraison évolue progressivement d’un marché essentiellement B2B vers un marché B2C. Ces évolutions confèrent une importance croissante à ce que l’on appelle le « dernier kilomètre », c’est-à-dire la livraison depuis le centre de transport le plus proche jusqu’à la destination finale. Les drones constituent une opportunité d’améliorer la livraison du dernier kilomètre. Les drones autonomes peuvent réduire considérablement les délais de livraison et diminuer les coûts de main-d’œuvre associés à la livraison.

Assainissement écologique

Au sein de l’Union européenne, il existe de nombreux sites désaffectés dont les sols, l’eau ou l’air sont pollués. Un nombre important de ces sites bénéficient d’une situation centrale et sont reliés au réseau de transport. La « Green Remediation » est une solution qui permet de réhabiliter ces sites désaffectés et de rendre ces zones à nouveau exploitables. Les principaux avantages de la mise en œuvre de ce modèle sont les suivants : 1) La prévention de nouveaux aménagements sur des terrains vierges 2) L’amélioration de la santé humaine et des conditions environnementales. Le principe de cette remédiation verte repose non seulement sur la réduction ou l’élimination de la pollution, mais aussi sur une utilisation efficace des ressources et une diminution de l’impact des techniques de restauration. Le point essentiel réside dans le fait que les sols ou les eaux souterraines pollués sont décontaminés sur place, ce qui évite leur enlèvement et leur transport hors site. De plus, de l’énergie peut être produite localement, ce qui permet de réaliser des économies d’énergie. Par ailleurs, les anciennes infrastructures peuvent être réutilisées ou recyclées.

Éclairage intelligent

Les lampadaires intelligents permettent de réduire les coûts d'exploitation liés à l'éclairage public en offrant plusieurs services à valeur ajoutée aux villes et aux citoyens. Cette solution permet d’adapter de manière dynamique la luminosité des lampadaires en fonction de la durée du cycle jour-nuit, qui varie selon les saisons, voire en combinant ce critère avec le niveau de bruit. Un bon système d’éclairage renforce à la fois la sécurité réelle et la sensation de sécurité. De plus, un éclairage bien orienté peut améliorer le bien-être des habitants. Une infrastructure de connectivité sous-jacente relie les poteaux (à savoir un réseau dorsal à fibre optique) et sert à fournir des services numériques via les lampadaires intégrés. Dans le cadre de cette solution, les poteaux d’éclairage peuvent être utilisés pour offrir d’autres fonctionnalités (c’est-à-dire un espace public intelligent et connecté – Wi-Fi, aides à la navigation pour les personnes malvoyantes ou écrans) grâce à l’installation de capteurs ou de dispositifs de signalisation supplémentaires.

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