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TIC
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 en intégrant des technologies innovantes telles que des capteurs, des compteurs d'eau intelligents, des systèmes d'information, des systèmes d'acquisition de données et des systèmes d'aide à la décision.
Eau propre et assainissement
Villes et communautés durables
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Description
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 contemporaines de la gestion 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), jusqu'à deux tiers de la population mondiale pourraient vivre dans des régions où l'accès aux ressources en eau douce est limité d'ici 2050. Ce rapport soutient en outre que les pénuries d'eau se feront également sentir dans les pays industrialisés, car le changement climatique est responsable de catastrophes météorologiques plus fréquentes et la demande industrielle croissante en eau devrait exercer une pression énorme sur l'accessibilité à l'eau douce.
Pour assurer la sécurité de l'eau, il faut donc trouver des moyens novateurs de garantir un approvisionnement en eau propre et régulier tout en optimisant l'exploitation, la maintenance et la gestion des entreprises de distribution d'eau. Les systèmes intelligents de gestion de l'eau constituent l'une des interventions les plus efficaces pour assurer la sécurité de l'eau.
Avantages
Les avantages montrent de manière tangible comment la mise en œuvre d'une solution peut améliorer la ville ou le lieu.
Les systèmes intelligents de gestion de l'eau s'appuient sur l'application de la technologie pour améliorer la répartition de l'eau, favoriser une utilisation efficace de l'eau et promouvoir la gestion durable globale des ressources en eau. Ces systèmes collectent, simulent et traitent des données afin d'optimiser les processus de prise de décision. S'ils sont bien conçus, ils peuvent générer jusqu'à 64 livres sterling de bénéfices pour chaque livre sterling dépensée (Artesia Consulting Ltd., 2019). Les ensembles de données collectées sont utilisés pour développer, tester, évaluer et piloter d'éventuelles interventions relatives à la distribution de l'eau, aux dispositions tarifaires, aux politiques de l'eau, ainsi qu'à la capacité et au fonctionnement des structures administratives. Les systèmes de gestion de l'eau présentent les avantages suivants
Principaux avantages
Améliorer la répartition de l'eau
Favoriser une utilisation efficace de l'eau
Augmenter la sécurité de l'eau
Avantages potentiels
Réduire les coûts d'exploitation
Améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'énergie
Promouvoir un comportement durable
Amélioration de la collecte de données
Fonctions
Les fonctions t'aident à comprendre ce que les produits peuvent faire pour toi et lesquels t'aideront à atteindre tes objectifs.
Chaque solution a au moins une fonction obligatoire, qui est nécessaire pour atteindre l'objectif de base de la solution, et plusieurs fonctions supplémentaires, qui sont des caractéristiques qui peuvent être ajoutées pour fournir des avantages supplémentaires.
Fonctions obligatoires
Améliorer l'efficacité des systèmes d'approvisionnement en eau
Par exemple, l'utilisation de dispositifs de détection de la pression de l'eau, de la température, du débit, etc. pour permettre une détection précoce des fuites, des dommages aux canalisations et d'autres problèmes d'entretien de l'infrastructure. En conséquence, l'exécution plus rapide des réparations, de la maintenance et de l'efficacité opérationnelle générale minimisera les risques et offrira une protection des investissements.
Soutien un accès facile et un traitement rapide de l'information
Les compteurs intelligents, par exemple, donnent accès à des données en temps réel sur la consommation d'eau et d'énergie associée, ce qui permet de mieux comprendre la consommation (et d'encourager les changements de comportement), d'intégrer les données de consommation dans des réseaux intelligents pour améliorer l'efficacité et de renforcer les responsabilités et les capacités des prestataires de services dans le domaine de l'eau.
Améliorer expérience client
Avec une plus grande précision de la facturation, des applications de portail pour les clients des services publics et une amélioration de l'infrastructure et de l'approvisionnement, les clients devraient bénéficier d'une amélioration du service de distribution de l'eau.
Fonctions potentielles
Améliorer qualité de l'eau
L'utilisation de capteurs et de la technologie IoT facilite la surveillance et le contrôle en temps réel de la qualité de l'eau. Par conséquent, l'entrée de polluants dans les systèmes d'eau peut être facilement et rapidement détectée et traitée avant d'atteindre les clients.
Améliorer protection de l'environnement
Les économies d'eau attendues grâce à un comptage, une surveillance et une gestion plus précis réduiront les coûts financiers, environnementaux et sociaux associés aux processus de prélèvement d'eau.
Générer les nouvelles formes de gouvernance
Les grands volumes de données attendus des réseaux d'eau intelligents peuvent générer de nombreuses opportunités pour les développeurs d'applications et les citoyens privés qui modifient la trajectoire de la gestion de l'eau.
Variantes
Une variante est généralement quelque chose qui est légèrement différent d'autres choses similaires. Dans le contexte des solutions, les variantes sont des options différentes ou éventuellement des sous-domaines/branches par lesquels la solution peut être mise en œuvre, par exemple des options technologiques différentes.
Les systèmes intelligents de gestion de l'eau comportent divers composants et méthodes. Certaines des principales technologies sont illustrées et décrites ci-dessous.
Une conduite intelligente est conçue comme une unité modulaire pouvant accueillir des capteurs permettant la surveillance en temps réel et la détection automatique du débit, de la pression, des fuites et de la qualité de l'eau, sans modifier les conditions de fonctionnement du circuit hydraulique. Un actionneur est le matériel par lequel les données analysées des capteurs sont utilisées pour effectuer l'action résultante du système d'eau.
Les capteurs tels que les détecteurs sont des solutions peu coûteuses qui offrent un large éventail de possibilités et une grande polyvalence. Les capteurs et les actionneurs sont souvent associés, par exemple, un capteur de débit d'eau peut être accompagné d'un actionneur tel qu'une vanne d'arrêt pour réguler le débit d'eau.
Les principaux avantages sont la surveillance continue du réseau sans intervention d'un opérateur local et la faible consommation d'énergie du capteur sans fil.
Description
Un compteur intelligent est un appareil de mesure capable de stocker et de transmettre les taux de consommation d'eau, ce qui est rendu possible par l'installation de capteurs et/ou d'actionneurs dans les réseaux d'eau. Les avantages des compteurs intelligents sont l'accessibilité des taux de consommation sur de longues distances et l'accès rapide aux données en temps réel pour les clients et les sociétés de gestion de l'eau.
Description
Le SIG est utilisé pour fournir une liste complète des composants du réseau et de leur emplacement dans l'espace. Le principal avantage du SIG est la représentation de systèmes de données conçus pour collecter, stocker, recevoir, partager, manipuler, analyser et présenter des informations géographiquement référencées. Les SIG sont disponibles auprès de fournisseurs tels que ESRI, Hexagon AB et Bentley Systems Incorporated.
Description
L'informatique en nuage désigne la disponibilité à la demande de ressources partagées telles que les réseaux, les serveurs, le stockage, les applications et les outils d'analyse, facilitée par l'internet. Les systèmes SCADA sont une architecture de système de contrôle comprenant des ordinateurs, des communications de données en réseau, des interfaces utilisateur graphiques, des capteurs et d'autres dispositifs connexes pour la supervision de haut niveau des machines et des processus. Il est configuré pour s'adapter à différentes charges de travail afin de favoriser l'optimisation opérationnelle et la gestion des actifs.
Description
Il s'agit de la mise en œuvre d'un cadre commun pour mesurer les performances sur la base d'un ensemble d'indicateurs pertinents et de l'utilisation d'applications, d'outils et de modèles pertinents, étayés par l'acquisition de données générées dans l'ensemble du réseau de gestion intelligente de l'eau. Les avantages de ces systèmes sont qu'ils sont utilisés à des fins d'explication, de prévision et d'outils prescriptifs pour générer la confiance et la transparence des processus de prise de décision parmi les parties prenantes.
Modèle de valeur
Évaluation du rapport coût-bénéfice de la solution.
BÉNÉFICES
Économiques
Réduction de la facture d'eau et de la consommation d'énergie associée, les clients étant en mesure d'accéder rapidement aux informations relatives à la facturation et à la consommation via un portail client, des applications et des compteurs intelligents (clients).
L'optimisation opérationnelle réduira les coûts associés à l'infrastructure des services publics (fuites, vols, etc.), au personnel et aux inefficacités opérationnelles (automatisation des processus, silos de données, etc.).
Peut générer des emplois liés au développement d'applications basées sur de grands volumes de données produites.
Assure la fourniture d'un approvisionnement en eau propre et régulier aux industries et aux entités commerciales.
L'environnement
Prévenir les pertes de biodiversité, la pollution de l'eau et de l'air et les dommages au paysage liés aux projets d'extraction d'eau et aux services de distribution.
Réduire les émissions de gaz à effet de serre liées à la distribution de l'eau et à l'utilisation de l'énergie nécessaire pour chauffer l'eau.
Social
Faciliter l'approvisionnement en eau propre et régulière, responsable de l'amélioration de la qualité de vie.
Les ensembles de données en temps réel et les résultats du traitement rapide de grands ensembles de données sont mis à la disposition des clients, des entreprises de services publics, des fonctionnaires et des instituts de recherche. Ils favorisent la transparence et encouragent une prise de décision efficace, des possibilités de recherche pertinentes ainsi que la mise en œuvre de solutions pratiques.
Contexte de la ville
Quels sont les facteurs de soutien et les caractéristiques d'une ville pour lesquels cette solution est adaptée ? Quels sont les facteurs qui faciliteraient la mise en œuvre ?
La population mondiale ayant été multipliée par quatre au cours du XXe siècle, la consommation d'eau par l'homme a été multipliée par 5, 18 et 10 pour les usages agricoles, industriels et municipaux, respectivement (Makarigakas, 2019). Étant donné qu'un pourcentage plus important de la population mondiale devrait vivre dans des centres urbanisés, il sera urgent, compte tenu de l'impact du changement climatique et de l'augmentation des taux de pollution, de rationaliser et d'améliorer les systèmes de gestion de l'eau en milieu urbain.
Facteurs de soutien
Utilisation de la technologie : La technologie est aujourd'hui largement appliquée à la distribution et à la régulation des services, des biens et des ressources, en particulier dans le paysage urbain. Les applications de capteurs et les connexions sans fil sont omniprésentes dans les villes où la demande de fourniture de services, de biens et de ressources en temps voulu est plus forte.
Transparence : Avec les grands volumes de données collectées actuellement, les groupes de citoyens exigent une meilleure compréhension de l'utilisation des ressources et de la performance des systèmes. Les systèmes de gestion intelligents facilitent la collecte et le traitement instantanés et continus des données.
Une main-d'œuvre à l'affût des nouvelles technologies : Les personnes qui entrent sur le marché du travail sont généralement très dépendantes et à l'aise avec la technologie ; on attend donc d'elles qu'elles soutiennent les technologies existantes et qu'elles développent de nouvelles pratiques.
Possibilités d'optimisation : l'automatisation, les systèmes de surveillance en temps réel et les approches fondées sur les données et les modèles permettent d'identifier et de prévoir les problèmes liés au système, ce qui permet de réagir immédiatement aux dommages potentiels causés aux infrastructures, aux interruptions de service, à la contamination de l'eau et à d'autres défaillances du système.
Le programme de développement durable : La gestion intelligente de l'eau n'est donc pas seulement un mécanisme de réduction des coûts et d'efficacité opérationnelle, mais aussi un moyen d'assurer la sécurité de l'eau sans mettre en péril l'intégrité de l'environnement.
Initiatives du gouvernement
Quels sont les efforts et les politiques entrepris par les administrations publiques locales/nationales pour favoriser et soutenir cette solution ?
Plusieurs initiatives gouvernementales, tant régionales que nationales, sont utilisées pour soutenir la gestion intelligente de l'eau. En voici quelques exemples :
Fonds de cohésion : les fonds de cohésion cofinancent les investissements à forte intensité de capital dans les infrastructures hydrauliques et aident les États membres de l'UE à se conformer à la législation sur l'eau. Trois catégories différentes de financement sont couvertes en ce qui concerne l'utilisation rationnelle de l'eau : "Prévention des risques", "Autres mesures de préservation de l'environnement et de prévention des risques" et "Gestion et distribution de l'eau potable" (Union européenne, 2021).
Fonds Life+ (DG ENV): Ce programme de financement apporte une aide financière aux projets de protection de l'environnement et de la nature dans l'ensemble de l'UE.
Ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche: Ce ministère finance le développement d'outils de planification intégrée pour l'utilisation durable des ressources en eau et l'adaptation des technologies de l'eau aux différentes conditions environnementales, sociales et économiques.
Cartographie des parties prenantes
Quelles sont les parties prenantes à prendre en compte (et comment) dans la planification et la mise en œuvre de cette solution ?
Potentiel du marché
Quelle est la taille du marché potentiel pour cette solution ? Des objectifs européens soutiennent-ils la mise en œuvre de la solution ? Comment le marché s'est-il développé au fil du temps et plus récemment ?
Le marché mondial de la gestion intelligente de l'eau devrait enregistrer un TCAC d'environ 12,5 % au cours de la période de prévision (2021 - 2026)(Morder Intelligence, 2022). Des facteurs tels que l'augmentation de la population, l'urbanisation croissante, le vieillissement des infrastructures et les conséquences du changement climatique sur les ressources en eau stimulent la croissance mondiale du marché. Par exemple, 480 millions de personnes en Asie devraient être confrontées à une pénurie d'eau à l'avenir et plus de 500 millions vivent dans des zones où la consommation d'eau dépasse de deux fois les ressources en eau renouvelables locales (MordorIntelligence, 2022).
Le déploiement de systèmes intelligents de gestion de l'eau est souvent limité par le manque de financement pour couvrir les coûts d'exploitation élevés. Néanmoins, la taille du marché mondial des compteurs d'eau intelligents était de 1,38 milliard USD en 2018 et devrait atteindre 3,07 milliards USD d'ici 2026, affichant un TCAC de 10,6 % au cours de la période de prévision(FortuneBusiness, 2020).
L'Allemagne est l'un des plus grands exportateurs européens de technologies de l'eau et des eaux usées, avec un volume d'exportation de 1,1 milliard d'euros en 2018 (Germany Trade and Investment, 2019). Le marché allemand de la gestion durable de l'eau est également l'un des plus importants d'Europe, avec un approvisionnement en eau et un traitement des eaux usées d'une valeur d'environ 17,2 milliards d'euros par an (ibid). L'État américain de Californie est l'une des régions responsables de l'installation d'eaux intelligentes par les responsables des villes pour aider les consommateurs à améliorer la gestion de la consommation d'eau grâce à l'accès aux données d'utilisation réelle(SmartEnergy International, 2018).
On prévoit une croissance de 3,5 % de l'adoption des compteurs intelligents entre 2016 et 2022 dans la région Asie-Pacifique, car les investissements importants du secteur privé contribueront à accélérer le rythme de pénétration des compteurs intelligents dans la région (SmartEnergy Internationala, 2018). En Afrique, en revanche, les compteurs d'eau intelligents sont encore très embryonnaires.
Structure des coûts
Modèles d'exploitation
Quels sont les modèles d'entreprise et d'exploitation qui existent pour cette solution ? Comment sont-ils structurés et financés ?
Différents modèles opérationnels peuvent être adoptés pour les systèmes de comptage intelligents
Commutation automatique : il s'agirait de transformer tous les compteurs domestiques existants en compteurs intelligents dans le cadre d'un mandat gouvernemental.
Commutation volontaire : cette option est volontaire et l'adoption de compteurs intelligents ne nécessiterait donc pas d'intervention gouvernementale.
Exigences légales
Directives juridiques pertinentes au niveau de l'UE et au niveau national.
La directive sur le traitement des eaux urbaines résiduaires (directive 91/271/CEE): répond à la nécessité de collecter, de traiter et de rejeter les eaux usées domestiques et les eaux usées provenant de certains secteurs industriels afin d'éliminer les risques d'effets néfastes sur l'environnement.
La directive sur l'eau potable (directive 98/83/CE): répond à la nécessité de protéger la santé humaine contre les effets néfastes de toute contamination de l'eau destinée à la consommation humaine en veillant à ce qu'elle soit saine et propre.
La directive 2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau ou, en abrégé, la directive-cadre sur l'eau de l'UE (DCE) étend le champ d'application de la protection de l'eau à toutes les eaux, qu'elles soient de surface ou souterraines : il s'agit d'atteindre un "bon état" pour toutes les eaux dans un délai déterminé,
La directive relative à la prévention et à la réduction intégrées de la pollution (IPPC), qui traite de la pollution provenant des grandes installations industrielles, transformée par la suite en directive sur les émissions industrielles.
La loi fédérale sur l'eau, la loi sur les redevances d'assainissement, l'ordonnance sur l'eau potable et l'ordonnance sur les eaux usées constituent la base juridique de la gestion transfrontalière et durable de l'eau en Allemagne.
Données et normes
Quels sont les normes, modèles de données et logiciels pertinents ou nécessaires pour cette solution ?
Normes européennes de bonne gestion de l'eau. Ces normes ont été élaborées par l'European Water Stewardship dans le cadre du processus des parties prenantes coordonné par le Partenariat européen pour l'eau (EWP). L'European Water Stewardship (EWS) opère dans le contexte de la politique de l'UE et vise à fournir des indicateurs pour l'ensemble du cycle de l'eau : de l'extraction à la réaffectation.
ISO/AWI 24591-2: Lignes directrices pour la gestion des données relatives aux activités de service concernant les systèmes d'approvisionnement en eau potable, les eaux usées et les eaux pluviales.
Cas Pratique
Découvrez des exemples concrets de mise en œuvre de cette solution.
Eau
Projet Glasgow Smart Canal
Dans sa candidature réussie pour faire partie des 100 villes résilientes Rockefeller dans le monde, Glasgow a choisi de se concentrer sur ses plans de résilience au changement climatique. Cela concerne en particulier l'augmentation des précipitations et des inondations, qui sont les conséquences locales prévues du réchauffement de la planète pour la ville-région.
Gestion du réseau de ressources en eau de São Paulo
En 2020, la Société d'assainissement de base de l'État de São Paulo (Sabesp) a misé sur l'avenir de son entreprise en intégrant Elliot Water à sa gestion. Sabesp est responsable de 30% des investissements en assainissement de base réalisés au Brésil.
La technologie numérique, en l'occurrence l'utilisation de capteurs, déterminera à l'avenir les besoins en eau des arbres de Darmstadt. De cette manière, l'eau pourra être allouée de manière plus efficace et la préservation de la verdure urbaine sera améliorée.
Connecta VLCi : 194 bâtiments et installations municipaux intelligents
Le projet propose une gestion plus moderne et plus efficace de 194 bâtiments et installations municipaux grâce à une plateforme de ville intelligente où les bâtiments sont intégrés et où toutes les informations les concernant, telles que la pollution, la température, l'humidité, la consommation d'énergie, etc. sont fournies.
TreeCop - Des capteurs contrôlent l'arrosage des arbres urbains dans la ville d'Essen
Afin d'optimiser la gestion de l'irrigation et de préserver la population d'arbres, la ville d'Essen a développé TreeCop, un système intelligent de gestion de l'arrosage pour les arbres urbains en 2020, en collaboration avec l'université de Trèves.
Depuis la ville de Stavanger, les sources de données ouvertes, les données des capteurs, les données météorologiques et le SCADA sont diffusés en continu et traités pour voir la corrélation entre les sources de données en temps réel, ce qui est utilisé pour maintenir et identifier les améliorations dans le système d'eau et d'eaux usées.
Amélioration des infrastructures hydrauliques à Kranj, en Slovénie
Ce cas d'utilisation présente les solutions Smart Water d'Iskraemeco, qui ont été mises en œuvre dans le service des eaux de Kranj pour accroître l'efficacité opérationnelle et améliorer la précision des données.
Internet des objets (IdO) amélioré / interopérable
L'internet des objets (IdO) est une avancée technologique en constante et rapide évolution qui vise à accroître la connectivité de nos activités quotidiennes. L'IdO permet de prendre des décisions plus efficaces et plus éclairées grâce à une meilleure analyse des données et à une interconnexion accrue.
Selon la directive sur 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'UE.
La fourniture d'énergie aux ménages, aux bâtiments publics et aux services représente la majeure partie des émissions de gaz à effet de serre dans la plupart des municipalités. Les systèmes municipaux d'économie d'énergie représentent des solutions ponctuelles pour optimiser la consommation d'énergie.
La collecte intelligente de l'eau de pluie est utilisée pour stocker l'eau de pluie à des fins futures en incorporant un système intelligent de gestion de l'eau. La collecte intelligente de l'eau de pluie permet de stocker l'eau excédentaire de manière plus intelligente grâce à l'utilisation de technologies telles que les capteurs et les processeurs de données.
