#17 - La simulation numérique au service du rafraîchissement urbain : une démarche d’expérimentation à Nantes
La Samoa, aménageur de l’île de Nantes, expérimente une démarche s’appuyant sur un diagnostic microclimatique basé sur la réalisation d'une simulation numérique à l’échelle du quartier ainsi que sur le déploiement et l’évaluation d’une solution de rafraîchissement urbain. Genèse d’une innovation urbaine.
Les expérimentations de la Samoa
La créativité, l’innovation et le jeu collectif ont toujours été des marqueurs forts de la ville de Nantes, dont l’île de Nantes est un concentré. L’île de Nantes est un véritable laboratoire in vivo pour la fabrique de la ville. La Samoa y expérimente ainsi depuis plus de 15 ans de nombreux projets innovants. Le but : inventer, tester et construire collectivement un nouvel espace public adapté aux usages et besoins des citoyens.
Grâce à ses deux pôles d’expertise, que sont l’aménagement urbain de l’île de Nantes et le développement économique des industries culturelles et créatives, la Samoa déploie des dispositifs innovants pour inventer une ville qui s’adapte aux besoins de ceux qui la vivent au quotidien.
Concrètement, elle mobilise sur ces projets à la fois des industriels, des startups créatives, des citoyens/usagers et la collectivité. Ces expérimentations sont ensuite déployées sur l’île de Nantes, pour une durée déterminée, dans des espaces publics ou privés. Au cours de cette phase, les usagers sont invités à donner leur avis sur le projet testé. Au terme de la démarche, une phase d’étude et d’évaluation est opérée par la Samoa et ses partenaires.
Ces expérimentations ont donc un triple enjeu : le test de dispositifs inédits pour répondre aux enjeux urbains, offrir la possibilité aux entreprises volontaires d’éprouver leurs innovations technologiques, et l’implication des citoyens dans la fabrique de la ville.
Des expérimentations co-construites avec ses partenaires
En 2017, la Samoa a reçu le soutien de la Banque des territoires pour lancer un programme d’expérimentations nommé Quartier démonstrateur. Celui-ci porte sur deux champs d’actions :
• les “tiers-lieux intelligents” : ces nouveaux espaces hybrides où se croisent plusieurs usages, mais aussi de nouvelles technologies.
• la “rue connectée et les espaces partagées” : pour concevoir un espace public adapté au bien-être et au mieux-vivre en ville.
Ce projet est mené en étroite collaboration avec Nantes Métropole, par le biais de son Nantes City Lab, un dispositif au travers duquel Nantes Métropole met à disposition des start-ups, PME, grands groupes, acteurs publics, chercheurs, écoles, associations… un panel de sites, d’équipements, de données et d’ingénierie pour tester et accélérer leur projet grandeur nature.
L’expérimentation îlot de fraîcheur
Parmi les expérimentations du programme Quartier démonstrateur, figure celle consacrée au climat urbain. Afin de rendre la ville plus résiliente et anticiper les problématiques liées au changement climatique, la Samoa travaille depuis le début de l’année sur un projet de rafraîchissement urbain en deux phases :
- Une phase d’étude, elle-même expérimentale : lancée en janvier 2021 avec l’entreprise nantaise SOLENEOS, elle permet de simuler numériquement le climat urbain du quartier République en période de canicule et d’influencer les choix d’aménagement futur. Les résultats de la simulation de SOLENEOS ont permis d’identifier l’emplacement d'une solution d'îlot de fraîcheur.
- Une phase d’expérimentation et d’évaluation : le mobilier lauréat de l’appel à projet dédié fera l’objet d’une expérimentation amenant à évaluer ses performances in situ et réaliser des tests d’usages avec les citoyens.
Le diagnostic microclimatique
Pour répondre de façon efficace au besoin de la Samoa, une solution de modélisation du climat urbain est mise en œuvre et expérimentée. Cette solution de simulation repose sur le couplage innovant entre l’ensemble des phénomènes physiques qui régissent le climat urbain (Figure 1) : ensoleillement, écoulement du vent, stockage et déstockage de chaleur dans les surfaces urbaines. L’objectif est d’identifier une zone d’implantation de la solution de rafraîchissement expérimentée. Pour cela les zones d’inconfort sur l’île de Nantes doivent être identifiées.
La mise en œuvre de simulations numériques
Pour mener à bien ce projet, la Samoa s’est donc entourée de l’entreprise SOLENEOS, spécialiste de ces questions. Sa particularité : elle développe et s’appuie sur SOLENE-microclimat, une technologie de rupture, issue de la recherche publique, pour réaliser les diagnostics climatiques des quartiers. Les simulations réalisées permettent de cartographier le climat d’un quartier avec une très grande précision, mais aussi d’anticiper les différentes évolutions et leurs répercussions, afin d’influencer les choix d’aménagements futurs.
La modélisation climat urbain de la rue Paul Nizan et de son environnement proche est donc réalisée en reproduisant la forme urbaine du quartier et en prenant en compte aussi bien la composition des surfaces urbaines que la présence de végétation. Le comportement thermique du quartier a donc été évalué dans les conditions météorologiques de la canicule d’août 2003. La simulation est réalisée sur les 15 jours de la canicule et un focus est réalisé sur la dernière journée de cette période caniculaire, le 10 août.
Les résultats produits
L’ensemble des résultats obtenus ont été agrégés afin de calculer l’indicateur de confort UTCI (Universal Thermal Climate Index). L’analyse des résultats sur l’ensemble de la journée a permis l’identification de plusieurs zones présentant un fort inconfort thermique. Le niveau d’inconfort à 14h (Figure 2) correspond à un stress thermique très élevé pour cette journée choisie spécialement pour ses conditions météorologiques particulièrement dégradées. Cette distribution est relativement représentative des résultats sur l’ensemble de la journée bien que le niveau d’inconfort soit ici maximal.
Le choix final de l’emplacement de la solution de rafraîchissement (entourée en jaune sur la Figure 2) a été fait en croisant ces résultats avec les contraintes d’une mise en œuvre sur l’espace publique. Au final, l’emplacement offre une bonne visibilité au dispositif et sa proximité avec un établissement d’accueil de la petite enfance et d’un parc peut laisser espérer d’un usage régulier de la solution.
La solution îlot de fraîcheur retenue
Les attentes de la Samoa
La Samoa a donc émis un appel à projet afin que lui soit proposées des installations / du mobilier permettant de rendre l’espace urbain plus confortable en période de forte chaleur. Le cahier des charges visait à ce que les solutions proposées apportent bien évidemment une fonction de rafraîchissement de l’air ambiant et donc une sensation de fraîcheur pour l’usager, le tout en permettant une appropriation par un public mixte et donc permettre une accessibilité universelle.
Il intégrait également des critères sur le design afin que la solution soit identifiable et esthétique, tout en assurant une bonne intégration urbaine. Une bonne résistance aux conditions extérieures et une bonne adaptation à l’espace public (pluie, étanchéité, chocs, chute, dégradation, visibilité) était aussi attendu. Enfin, la solution se devait d’être facilement transportable et suffisamment compacte une fois démontée pour permettre le transport terrestre.
La solution lauréate
La solution retenue est la Corolle d’Urban Canopee. Réalisé à partir de matériaux composites et d’acier et de bois, la structure modulaire permet à des plantes grimpantes de s’accrocher. D’ici 2 à 3 ans, la renouée d’Aubert et la clématite des montagnes auront recouvert l’ensemble de la corolle offrant ainsi une oasis de verdure en cœur de ville. Pour 1 m2 de surface occupée au sol, le mobilier offre 50 m2 d’ombrage. L’évapotranspiration des plantes vient également rafraîchir l’air ambiant. Un banc circulaire permet de profiter de cet îlot de fraîcheur. La végétation étant un allié de taille pour lutter contre l’inconfort thermique en ville, notamment en période de canicule. L’ombre contribue pour sa part à nettement améliorer le confort thermique.
Équipé de capteurs implantés dans le substrat et la réserve d’eau, la Corolle assure en effet elle-même l’irrigation des plantes. Des capteurs permettent de relever différentes données, notamment la température de la terre, et grâce à un algorithme adapté, l’arrosage se déclenche en fonction des besoins hydriques des végétaux. Un panneau solaire alimente la pompe d’irrigation et les capteurs. La corolle est dotée d’une réserve d’eau de 200 litres et d’une réserve de substrat de 300 litres. Le réservoir d’eau a seulement besoin d’être rempli 3 à 4 fois par an.
Les prochaines étapes de l’expérimentation
Le végétal qui compose la solution se développera au cours des 18 prochains mois, le temps de l’expérimentation. Elle sera évaluée au cours de l’été 2022 afin de quantifier son efficacité. Des entretiens seront notamment menés auprès de citoyens afin de recueillir leur ressenti.
Les résultats produits à l’occasion du diagnostic microclimatique seront réinvestis afin de nourrir la réflexion concernant les divers réaménagements à venir des espaces publics du quartier en intégrant ces dimensions d’adaptation. Ainsi pourront être testées de nouvelles innovations participant à la réduction de l’effet de des vagues de chaleur, qui ont un fort impact au niveau de la santé et du bien-être des citoyens.
Article signé Benjamin Morille, SOLENEOS et Julien Roca, SAMOA
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