Bâtiments de nouvelle génération: L’internet des objets et l’efficacité énergétique intelligente.

D’une manière générale, l’internet des objets (IoT) désigne l’attribution d’identificateurs uniques (tels que les adresses IP) aux objets physiques. Ces identifiants permettent de se connecter à un réseau permettant le transfert de données vers et à partir de ces entités. Ces objets peuvent être: les personnes, les animaux, les véhicules, les plantes, les appareils, les composants de bâtiments, etc., et sont souvent décrits comme des objets intelligents, par exemple un compteur intelligent, un téléphone intelligent, une maison intelligente, etc.

Les dispositifs connectés à l’internet des objets (ou objets intelligents) peuvent participer à un nouveau type d’écosystème numérique, dans lequel ils peuvent être gérés intelligemment pour économiser de l’énergie dans un bâtiment, voire dans une ville. Par exemple, dans le cadre d’un réseau électrique, les dispositifs connectés peuvent être contrôlés pour correspondre aux charges variables générées par les énergies renouvelables. Les dispositifs de l’internet des objets peuvent être intégrés dans toutes les formes de dispositifs qui consomment de l’énergie, tels que les lampes, les commutateurs, les téléviseurs ou les prises de courant. Les dispositifs de l’internet des objets peuvent être utilisés pour communiquer avec les entreprises de fourniture de services d’utilité publique pour équilibrer efficacement la consommation d’énergie et la production d’électricité. Les utilisateurs sont également en mesure de contrôler à distance les dispositifs de l’internet des objets et de les gérer avec l’aide d’une interface "cloud".

En outre, et afin de faciliter l’engagement des parties prenantes et l’échange de bonnes pratiques, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) a lancé une initiative interagences («Modernisation de l’efficacité énergétique grâce à la numérisation») afin d’étudier les incidences potentielles de la numérisation sur l’efficacité énergétique et les implications pour les décideurs politiques. Dans le cadre de cette initiative, une série de webinaires consacrés à la numérisation et à l’efficacité énergétique ont été organisés, dont l’une est consacrée au rôle des dispositifs connectés dans l’efficacité énergétique intelligente.

Politique de l’internet des objets

Le marché de l’internet des objets est prêt à croître de manière exponentielle en raison de l’utilisation croissante de l’internet des objets dans un certain nombre de secteurs. Toutefois, il manque toujours un ensemble commun de technologies et de normes pour faciliter l’utilisation et la compatibilité. Cette question est abordée dans la stratégie pour un marché unique numérique de la Commission européenne, qui vise à ouvrir des perspectives numériques aux citoyens et aux entreprises et à renforcer la position de l’Europe en tant que leader mondial de l’économie numérique. Dans ce contexte, une grande attention a été accordée à l’IoT, compte tenu de sa capacité à créer des environnements intelligents. Par conséquent, la Commission européenne coopère activement avec l’industrie, les organisations et les établissements universitaires afin de stimuler le potentiel technologique de l’internet des objets dans l’ensemble des États membres de l’UE et au-delà. La Commission européenne a adopté un ensemble de mesures de soutien pour accélérer l’adoption de l’internet des objets en Europe dans l’intérêt des citoyens et des entreprises de l’UE. En tant que telle, la Commission européenne travaille en étroite collaboration avec:

La création d’un marché européen concurrentiel de l’internet des objets et la création de nouveaux modèles d’entreprise, par l’intermédiaire de l’Alliance pour l’innovation dans le domaine de l’internet des objets, qui est la plus grande association européenne de l’internet des objets.
L’adoption de la stratégie pour un marché unique numérique, afin de favoriser l’interopérabilité (qui est définie comme la capacité de différents systèmes à partager des données) pour que l’internet des objets atteigne son potentiel. Dans ce contexte, la Commission européenne promeut un espace interopérable de numérotation de l’internet des objets pour identifier un objet universel qui transcende les limites géographiques et, ce faisant, en évitant les obstacles liés à la capacité de gérer une grande diversité et des volumes très importants de dispositifs connectés. (pour en savoir plus, voir le réexamen 2016 de la réglementation de l’UE en matière de télécommunications)
La publication du document de travail «Faire progresser l’internet des objets en Europe», qui définit la vision de l’internet des objets de l’Union européenne, qui repose sur trois piliers: (1) un écosystème de l’IoT florissant, (2) une approche de l’IOT axée sur l’humain et (3) un marché unique pour l’internet des objets.
La création de l’initiative européenne sur l’économie européenne fondée sur les données, qui propose des solutions politiques et juridiques en ce qui concerne la libre circulation des données entre les États membres de l’UE et les questions de responsabilité dans les environnements complexes liés à l’internet des objets. À ce sujet, la Commission européenne a publié un document de travail sur la responsabilité des technologies numériques émergentes afin de dresser un premier inventaire des défis en matière de responsabilité qui se posent dans le contexte des nouvelles technologies numériques, y compris l’internet des objets.

Dans le cadre du programme pilote à grande échelle de l’internet des objets, l’internet des pilotes à grande échelle comprend un consortium qui collabore pour promouvoir le déploiement de solutions de l’internet des objets en Europe grâce à l’intégration de technologies de l’internet des objets avancées tout au long de la chaîne de valeur, ainsi qu’à la démonstration d’applications multiples de l’internet des objets à l’échelle et aussi près que possible des conditions d’exploitation.

Bâtiments intelligents

La numérisation offre aux citoyens davantage de possibilités de concevoir,  de mettre en œuvre, de suivre et d’évaluer un large éventail d’activités humaines. L’IoT représente une nouvelle étape dans la mesure où il ouvre la voie à de nouveaux services plus centrés sur l’utilisateur et plus axés sur l’amélioration de l’environnement des utilisateurs, avec la capacité d’interagir avec de plus en plus d’éléments de cet environnement d’une manière toujours plus simple. Le potentiel de l’IOt dans les bâtiments réside dans l’amélioration de l’expérience des utilisateurs du bâtiment et dans l’optimisation de l’exploitation des bâtiments dans le cas de bâtiments complexes. Du point de vue énergétique, l’Iot offre un potentiel important pour accélérer la transition d’un système énergétique centralisé vers un réseau décentralisé, où les bâtiments sont à la fois des producteurs et des consommateurs et peuvent même décider lorsqu’ils agissent comme l’un ou l’autre.

Dans le domaine des bâtiments, l’internet des objets (IoT) s’est d’abord matérialisé par des contrôles, par exemple des capteurs pour la détection de la température des locaux, la mesure de la puissance électrique et des actionneurs pour le chauffage, la ventilation et la climatisation (HVAC). Leur utilisation est devenue courante et implique un large éventail de parties prenantes, notamment des concepteurs, des intégrateurs, des opérateurs et des utilisateurs [1].

Dans les bâtiments complexes, certains de ces contrôles peuvent être automatisés, par exemple via les automates programmables (PLC) pour exécuter l’automatisation du bâtiment. L’optimisation des contrôles des bâtiments peut accroître le confort dans le bâtiment et faire des économies d’énergie, que ce soit de manière automatique ou en fournissant un retour d’information sur le comportement des occupants du bâtiment. L’IoT joue un rôle important dans l’économie d’énergie dans la mesure où les bâtiments deviennent plus complexes, par exemple lorsqu’un bâtiment a une consommation d’énergie importante en raison des véhicules électriques, de la capacité de production d’électricité par l’intermédiaire de panneaux photovoltaïques sur le toit, d’une pompe à chaleur ou d’une capacité de stockage par l’intermédiaire d’un réservoir d’eau chaude ou de batteries. L’IoT contribue de manière significative à améliorer l’efficacité combinée des bâtiments complexes en les optimisant.

L’internet des objets est centré sur les objets, permettant une meilleure exploitation des appareils, y compris la télécommande, la mesure de la consommation d’énergie, le diagnostic, le diagnostic de la performance, etc. Lorsque les bâtiments sont connectés au réseau énergétique et sont prêts à interagir avec ce réseau, les dispositifs de construction peuvent être utilisés pour équilibrer le réseau, ce qui nécessite une meilleure mise en balance en raison de l’afflux d’électricité produite à partir de sources d’énergie renouvelables. Cette mise en balance est appelée «réponse de la demande».

Politique smart building

Dans le cadre du train de mesures sur l’énergie propre, destiné à créer les conditions permettant à l’Union européenne de prendre l’initiative d’une transition vers une énergie propre, la directive sur la performance énergétique des bâtiments a été révisée afin d’y inclure un indicateur de maturité intelligente (SRI) pour les bâtiments.

L’SRI permettra d’évaluer et d’afficher l’état de préparation des bâtiments aux technologies intelligentes, c’est-à-dire leur capacité d’optimiser leur performance énergétique en réaction aux signaux du réseau ou en fonction des besoins des occupants. À l’instar des certificats de performance énergétique, l’SRI attirera l’attention sur la valeur de l’automatisation des bâtiments et de la surveillance électronique des systèmes techniques et devrait donner confiance aux occupants quant à l’économie réelle de ces nouvelles fonctionnalités améliorées.

Les États membres sont encouragés à utiliser le système d’évaluation de l’état de préparation des bâtiments aux technologies intelligentes. Pour orienter la mise en œuvre de l’SRI, la Commission élabore actuellement une définition et une méthodologie de calcul, ainsi que les modalités techniques de mise en œuvre des évaluations dans les bâtiments, toutes prévues en vue d’une publication en 2020.

Soutien de l’UE aux bâtiments intelligents utilisant l’internet des objets

L’IoT dans les bâtiments peut optimiser la gestion de l’énergie, par exemple maximiser l’autoconsommation de la production locale d’énergie à partir de sources d’énergie renouvelables et permettre l’interopérabilité entre les appareils et les systèmes. TABEDE vise à permettre à tous les bâtiments d’intégrer les dispositifs de modulation de la demande en réseau par l’intermédiaire d’un mécanisme d’extension à bas coût pour les systèmes de gestion des bâtiments, également capable d’agir en tant que système autonome, et capable de s’intégrer à presque tous les systèmes grâce à son vaste interopérabilité.

L’IoT dans les bâtiments peut également fournir de nouveaux services aux occupants, par exemple une meilleure information sur les prix de l’énergie et des recommandations sur la manière de diminuer leur facture énergétique. il convient de mentionner ici le projet RESPOND, qui vise à mettre en œuvre une solution coopérative de gestion de la demande d’énergie afin que les utilisateurs d’énergie résidentiels puissent mieux adapter l’offre et la demande d’énergie.

L’IoT dans les bâtiments peut également permettre d’interagir avec le réseau énergétique, par exemple grâce à des économies de coûts grâce à la participation active de la demande et à la mise en place de communautés énergétiques. Il convient de mentionner ici les projets SIM4BLOCKS et DRIMPAC. Le projet SIM4BLOCKS porte sur le développement de services innovants de modulation de la demande pour les applications résidentielles et commerciales. Ce projet combine la technologie décentralisée de gestion de l’énergie au niveau du blocage des bâtiments afin de permettre une réponse à la demande.

Le projet DRIMPAC se concentre plutôt sur un cadre unifié d’interopérabilité de la réponse à la demande, ce qui permet aux consommateurs d’énergie actifs de participer au marché. L’objectif principal est de mettre au point une solution globale pour permettre aux consommateurs de participer activement au marché de l’énergie. Cette méthode vise à combler le fossé en matière de communication entre le réseau/le marché et les bâtiments.

Dans le même temps, il convient de souligner que la plupart des systèmes actuels de l’internet des objets sont principalement axés sur les capteurs, tandis que d’autres, tels que l’analyse de données distribuée, l’activation, la sécurité dès la conception et le comportement adaptatif, deviendront les principales caractéristiques de l’avenir. Les interfaces nouvelles combinées à l’intelligence artificielle et aux plateformes d’auto-organisation flexibles constituent les domaines les plus prometteurs. Dans cette optique, la Commission européenne a défini des objectifs concrets en matière de recherche et d’innovation dans le domaine de l’IoT dans le cadre du programme Horizon 2020 en cours. Ces projets développent et valident les technologies des plateformes innovantes et favorisent l’adoption des technologies tout en créant un nouvel écosystème dynamique de l’IoT.

Parmi ces actions, nous trouvons l’IoT-EPI, qui est une initiative européenne pour le développement de plateformes de l’IoT. L’IoT-European Platforms Initiative (IoT-EPI) a été créée pour mettre en place un écosystème européen dynamique et durable en Europe, en exploitant au maximum les possibilités de développement des plateformes, d’interopérabilité et de partage de l’information. Cette initiative porte sur les nouveaux programmes de développement de plateformes IoT financés par l’UE. L’IoT-EPI est au cœur des sept projets de recherche et d’innovation: Inter-IoT, BIG IoT, AGILE, symbloTe, TagItSmart!, VICINITY et bloTope. Ces projets développent des technologies de plateformes innovantes et favorisent l’adoption de technologies par les communautés et la création d’entreprises.

Le projet de VINCITY vise à fournir aux propriétaires d’infrastructures de l’internet des objets connectés une interopérabilité décentralisée. Le concept de décentralisation est exprimé par le fait que la plateforme n’inclut ni les rôles des opérateurs centraux ni les bases de données centrales pour stocker des données sensibles sur les utilisateurs. Au lieu de cela, elle relie différents objets intelligents à un réseau social appelé quartier virtuel, dans lequel les propriétaires de l’infrastructure conservent leurs dispositifs et les données sous contrôle grâce à un console d’opérateur web appelé «VNM».

L’Alliance for Internet of Things Innovation (AIOTI) a été lancée par la Commission européenne en 2015, dans le but de renforcer le dialogue et l’interaction entre les acteurs de l’internet des objets en Europe et de contribuer à la création d’un écosystème européen dynamique de l’internet des objets afin d’accélérer la prise en charge de l’internet des objets. Parmi les autres objectifs de l’alliance figurent la promotion de l’expérimentation, la reproduction et le déploiement de l’internet des objets ainsi que le soutien à la convergence et à l’interopérabilité des normes de l’internet des objets, la collecte de données sur les obstacles commerciaux au déploiement de l’internet des objets, ainsi que la cartographie et la transition des activités d’innovation de l’internet des objets dans le monde entier et dans l’UE.

Il est important de noter que l’introduction de l’internet des objets et des écosystèmes numériques soulève des implications éthiques et en matière de droits de l’homme pour les systèmes d’information intelligents. Le projet SHERPA analyse la manière dont l’analyse des mégadonnées a une incidence sur l’éthique et les droits de l’homme. En concertation avec les parties prenantes, le projet développe de nouveaux moyens de comprendre et de relever ces défis afin de trouver des solutions souhaitables et durables qui puissent bénéficier à la fois aux innovateurs et à la société.

La question de savoir si la société est prête à gérer les risques et les avantages de l’internet des objets dans les bâtiments intelligents reste ouverte. La Fondation pour la sécurité de l’internet des objets s’attaque à l’émergence de la cybersécurité dans les bâtiments et les villes.

En conclusion, la recherche de l’efficacité énergétique dans les bâtiments et les villes attire l’attention sur les nouvelles technologies numériques et l’internet des objets afin de permettre un contrôle, une optimisation et une analyse plus importants qui puissent s’appliquer à l’échelle du bâtiment ainsi qu’à l’échelle de voisinage. L’internet des objets est susceptible d’accroître l’efficacité énergétique grâce à une combinaison de technologies qui s’acquittent de trois tâches essentielles: (1) recueillir des données, (2) analyser des données et (3) modifier l’environnement physique sur la base d’une analyse des données. Dans ce contexte, les dispositifs de contrôle jouent un rôle majeur dans la réduction et le contrôle de la demande d’énergie des bâtiments. Toutefois, il est encore possible d’améliorer le marché de l’internet des objets et la Commission européenne soutient des initiatives et des projets de recherche visant à consolider cette partie importante de la numérisation de l’environnement bâti.

Photo credit : Adeolu Eletu via Unsplash

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