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De la maison communicante au bâtiment intelligent

Introduction

Les inventions relatives à la maison intelligente sont très anciennes. Ainsi, les Carnets de Léonard de Vinci ont montré qu’il avait déjà conçu une lampe de table munie d’un variateur d’intensité et des portes s’ouvrant et se fermant automatiquement au moyen de contrepoids.

Le caractère automatique est, en effet, la pierre angulaire du concept de bâtiment intelligent. Ainsi le mot domotique est formé du mot latin « domus », la maison, le bâtiment et du suffixe « - tique » pour automatique. Concept né dans les années 1980, la domotique consiste à mettre en réseau, à coordonner et à automatiser le fonctionnement des équipements électriques d’une maison ou d’un bâtiment, afin de permettre des économies d’énergie, d’améliorer le confort et la sécurité dans le bâtiment.

Or, la généralisation de la domotique, qui avait été annoncée comme imminente et inévitable lors de son apparition dans les années 1980, n’a pas eu lieu. Ce demi-échec est en partie du à l’inertie propre aux changements dans les modes de vie, mais également à des attentes trop fortes du côté des consommateurs que les techniques et technologies de l’époque n’ont pas su satisfaire. En outre, les bâtiments ayant une durée de vie très longue, l’impulsion du changement dans ce domaine est nécessairement très lente. L’inertie du patrimoine immobilier français est forte, celui-ci n’étant renouvelé que d’environ 1% par an.

Les premiers signes visibles de cette évolution vers un bâtiment intelligent apparaissent aujourd’hui, trente ans plus tard, en raison du développement des nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC), du contexte réglementaire, des objectifs environnementaux et de l’apparition du compteur communicant, interface entre les réseaux publics d’électricité et le réseau privé du bâtiment, qui ouvre des perspectives d’innovations majeures en aval du compteur.

Le terme de bâtiment intelligent recouvre à la fois la notion de maison communicante individuelle (Smart home) et de bâtiment à énergie positive (Smart building).

Éléments de contexte

Le développement du télétravail, le maintien ou le retour à domicile des personnes âgées ou handicapées et la généralisation de l’informatique, des technologies numériques, mais aussi l’augmentation de la consommation d’énergie et le développement des énergies de sources renouvelables bouleversent les modes de vie et de consommation. En outre, le secteur du bâtiment est le plus gros consommateur d’énergie parmi les différents secteurs économiques français. Sa consommation représente 42,5 % de la consommation énergétique française et environ 68 millions de tonnes d’équivalent pétrole (Source : Ministère de l’Écologie, du Développement durable, des Transports et du Logement).

Face à ces évolutions et afin de répondre aux préoccupations environnementales ainsi qu’aux évolutions réglementaires et sociétales, le bâtiment d’aujourd’hui doit s’adapter. Il doit prendre en compte les contraintes réglementaires (3e paquet climat-énergie, lois Grenelle 1 et 2, Réglementation Thermique 2012), les évolutions techniques (avènement des NTIC, émergence et intégration des énergies de sources renouvelables), et les nouveaux aspects sociétaux (environnement, efficacité énergétique, mobilité à faibles émissions de CO2).

Concernant les contraintes réglementaires, le 3e paquet climat-énergie de l’Union européenne impose aux pays membres d’améliorer leur efficacité énergétique et donc la performance énergétique des bâtiments. Les lois Grenelle 1 et 2 exigent également de concevoir et de construire des bâtiments plus sobres énergétiquement pour réduire la consommation d’énergie. Il s’agit de généraliser, dans la construction neuve, les bâtiments basse consommation à l’horizon 2012 et les bâtiments à énergie positive (capables de produire plus d’énergie qu’ils n’en consomment), à l’horizon 2020 (article 4 de la loi Grenelle 1), afin d’économiser 150 GWh et jusqu’à 35 millions de tonnes de CO2 d’ici 2020.

La mise en œuvre à grande échelle du programme de réduction des consommations énergétiques des bâtiments prévu par le Grenelle de l’environnement réduira durablement les dépenses énergétiques et les inégalités qui en découlent, améliorera le pouvoir d’achat des ménages et contribuera à la réduction des émissions de CO2.

Afin de généraliser les bâtiments basse consommation d’ici à 2012, la réglementation thermique Grenelle Environnement 2012 prévoit que toutes les constructions neuves devront présenter, en moyenne, une consommation d’énergie primaire (avant transformation et transport) inférieure à 50 kWh/m²/an (contre plus de 150 kWh/m²/an actuellement dans les cas extrêmes). Cet objectif sera atteint en donnant la priorité à la qualité de conception du bâti et à un bouquet énergétique équilibré, faisant une large place aux énergies de sources renouvelables.

Cette nouvelle réglementation permettra donc d’intégrer de façon durable les nouvelles énergies de sources renouvelables. Elle devrait, en toute logique, imposer la montée en puissance des équipements permettant de valoriser ces énergies, mais aussi permettre le développement et la généralisation des produits et équipements énergétiquement très performants ainsi que l’utilisation d’équipements communicants dans une logique d’optimisation et de pilotage, local ou à distance.

Les NTIC seront ainsi l’outil indispensable pour améliorer la gestion de l’énergie dans l’ensemble des bâtiments, maisons, immeubles d’habitation et de bureaux. Déjà progressivement mises en œuvre sur les réseaux publics de distribution intelligents, ou Smart grids, les NTIC introduites sur le réseau d’électricité privé permettront de gérer intelligemment les flux d’énergie, en soutirage et en injection.

Définitions

Le bâtiment intelligent est la technologie de Smart grids appliquée au réseau privé. Il s’agit de mettre de l’intelligence sur le réseau électrique des bâtiments (maison, immeuble d’habitations ou de bureaux) pour faciliter et améliorer la gestion de l’énergie et des appareils électriques sur le réseau.

L’application des NTIC à un bâtiment tertiaire a pour nom la gestion technique des bâtiments (GTB). La GTB est un système informatique généralement installé dans de grands bâtiments ou dans des installations industrielles afin de superviser l’ensemble des systèmes qui y sont installés (alimentations en énergie, éclairage, climatisation, ventilation et chauffage, contrôle d’accès, vidéosurveillance, etc.). L’objectif est d’avoir une vue globale du bâtiment et de savoir ce qu’il s’y passe concernant notamment les états (fonctionnement d’un équipement, position, retour de commande,…), mesures (température, temps de fonctionnement, nombre de pannes,…) et les alarmes (panne, arrêt anormal, mesure dépassant un seuil,…). Un système GTB est constitué de plusieurs automates concentrateurs recueillant les informations des équipements ou des capteurs dans le bâtiment, d’un réseau reliant les concentrateurs au poste de gestion et d’un poste informatique de gestion équipé d’un logiciel de supervision (Supervisory Control and Data Acquisition – SCADA).

Lorsque ces nouvelles technologies sont appliquées à une maison, on parle de domotique. En effet, la domotique est l’ensemble des techniques et technologies (physique du bâtiment, informatique et télécommunications) permettant l’automatisation et l’amélioration des tâches au sein d’une maison, d’un appartement ou d’un ensemble de bureaux. Apparue dans les années 1980, elle vise à apporter des solutions de confort, de gestion et de maîtrise de l’énergie, de sécurité et de communication. Lorsqu’elles sont appliquées à un immeuble, on parle d’immotique.

Il s’agit donc de gérer intelligemment toutes les fonctions électriques de la maison, du chauffage à l’éclairage, en passant par les équipements électroménagers et les systèmes de surveillance. Programmation, communication et intégration sont les maîtres mots de cette gestion intelligente, grâce à l’introduction de l’informatique et des nouvelles technologies.

La maison du futur a ainsi de nombreuses fonctionnalités :

  • amélioration du confort dans la maison (chauffage, climatisation, ventilation, éclairage et volets/stores électriques : il s’agit de gérer les apports naturels en fonction de l’enveloppe thermique du bâtiment) ;
  • aide à la surveillance et sécurité dans le bâtiment ;
  • gestion de la consommation électrique et aide à la réduction de la consommation d’énergie ;
  • amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments ;

Cependant, le concept de bâtiment intelligent ne comprend pas seulement l’automatisation des tâches. En effet, deux évolutions majeures sont apparues sur les réseaux électriques qui auront un impact considérable sur la façon de gérer l’énergie dans le bâtiment : la production décentralisée d’électricité à partir d’énergies de sources renouvelables (éolien, photovoltaïque) et l’introduction du véhicule électrique.

Le bâtiment intelligent se définit donc mieux comme un bâtiment à haute efficacité énergétique, intégrant dans la gestion intelligente du bâtiment les équipements consommateurs, les équipements producteurs et les équipements de stockage de l’électricité, tels que les véhicules électriques. L’efficacité énergétique dépend également des techniques de construction du bâtiment, de l’isolation par exemple. Le concept de bâtiment intelligent correspond à l’intégration de solutions de gestion énergétique dans l’habitat et les bâtiments d’entreprise, notamment pour parvenir à des bâtiments à énergie positive.

I. La maison communicante

Poussée par un contexte énergétique en pleine évolution et par l’explosion de l’électronique grand public et de l’Internet, la maison communicante – ou Smart Home – est en train de passer du statut de gadget à celui de complément incontournable du système électrique. Cette première partie, écrite par EDF, propose de faire le point sur ce développement et sur les technologies et jeux d’acteurs sous-jacents.

Le besoin de maîtriser le réchauffement climatique et la raréfaction des ressources, notamment le pétrole, à l’échelle mondiale est désormais bien établi, même si le moyen d’y parvenir et la répartition des efforts entre continents et pays font l’objet de vifs débats.

L’Agence Internationale de l’Energie a ainsi poussé un cri d’alarme dans son dernier World Energy Outlook. Elle définit deux scénarios de politique climatique correspondant à la stabilisation à long terme de la concentration des gaz à effet de serre (GES), et indique que « pour obtenir l’un ou l’autre de ces résultats, il faudra encourager des centaines de millions de ménages et d’entreprises sur la planète tout entière à utiliser différemment l’énergie ».

La France connaît d’ailleurs une croissance continue de la consommation d’électricité dans le secteur résidentiel-tertiaire, contrairement aux autres secteurs de consommation. La consommation finale d’électricité du secteur résidentiel est maintenant destinée pour 32 % au chauffage, pour 46 % à des usages spécifiques et pour 22 % à l’eau chaude sanitaire et à la cuisson.

Le Grenelle de l’environnement, dans son chapitre sur la lutte contre le changement climatique, a émis un ensemble d’engagements forts à la fois sur la maîtrise de la consommation d’énergie, notamment dans les bâtiments, et pour une production énergétique équilibrée et dé-carbonée. À cela s’ajoute dans certains pays ou Etats une augmentation mal gérée de la demande en énergie conduisant dès aujourd’hui à des situations de pics de demande, critiques pour l’équilibre offre-demande d’électricité et/ou pour la sécurité du réseau.

Ce contexte énergétique a poussé les réglementations à évoluer en vue de favoriser ou imposer aux acteurs des actions pour maîtriser cette augmentation de la demande (maîtrise de la demande d’énergie – MDE), et à mieux gérer cette demande par des actions dites de Demand Response, qui permettent l’effacement des consommations de certains clients aux périodes de pointe.

Des contrats d’effacement existent depuis longtemps entre les industriels gros consommateurs d’électricité et les énergéticiens. Ces contrats ne suffisent plus désormais, et les « home technologies » ouvrent la voie de la gestion de la demande chez les clients résidentiels et, de façon plus générale à terme, de son intégration dans le système électrique et dans l’ensemble des marchés de l’énergie.

Cette gestion de la demande sera d’autant plus importante que la demande globale en électricité devrait rester à un niveau élevé, et même continuer à croître, et que, d’un autre côté, la part de moyens de production intermittents devrait également connaître un essor important :

  • au plan mondial, avec le développement de grands pays émergents comme la Chine et l’Inde, l’accroissement de la population et la hausse espérée du niveau de vie moyen ;
  • plus près de nous, avec la substitution progressive de l’utilisation d’énergies fossiles par l’électricité, dont l’essor attendu du véhicule électrique (ou hybride rechargeable) est l’exemple le plus frappant, mais qui devrait aussi se réaliser pour d’autres usages (pompes à chaleurs se substituant aux chaudières fioul par exemple) ;
  • enfin, avec la croissance des énergies renouvelables poussée par les objectifs européens des 20/20/20, qu’elles soient centralisées ou réparties, d’origine solaire ou éolienne, et donc intermittentes par nature.

La maison communicante s’appuie sur l’utilisation de la domotique et du multimedia au sein de l’habitat pour constituer un réseau domestique numérique intelligent. L’amélioration des technologies électriques toujours plus innovantes et la mise au point d’équipements fiables, durables et économes vont se décliner, d’ici quelques années, en une grande diversité de solutions avec les fabricants d’équipements énergétiques.

Une explosion probable du marché des Home technologies

Le marché des homes services d’efficacité énergétiques n’a, pour l’instant, pas encore véritablement trouvé son marché. Pourtant, les besoins d’information et d’aide au client existent déjà et devraient se renforcer fortement dans les années à venir. La refonte des systèmes électriques, avec la généralisation à terme du déploiement des Smart grids et la gestion de la demande, devrait les imposer à terme.

En effet, le contexte créé par les directives européennes, par le Grenelle de l’environnement et les décisions qui en découlent, l’apparition de nouveaux usages ainsi que de la production décentralisée, la performance et l’intelligence des équipements vont conduire le fournisseur d’énergie à resserrer la relation avec son client. Sous l’effet d’une triple aspiration à davantage d’économie, de confort et de protection de l’environnement, et incité de plus en plus fortement à gérer sa demande via des offres tarifaires plus dynamiques, celui-ci va souhaiter être mieux informé et mieux aidé par les technologies pour une utilisation plus pertinente et vertueuse de ses appareils.

Quelques exemples de ces interactions tirant parti des technologies de la maison communicante :

  • le basculement d’une pompe à chaleur vers la chaudière bois durant une période de grand froid pour diminuer la thermosensibilité de la consommation et donc son contenu carbone ;
  • le délestage du chauffage électrique pendant une pointe journalière de production pour éviter l’emploi de production d’extrême pointe, avec prévision pour le fournisseur de la charge évitée ;
  • l’optimisation de la recharge d’un chauffe-eau ou de la batterie d’un véhicule électrique ou hybride durant les heures creuses pour lisser la charge, l’information du client sur l’état du stock d’énergie ;
  • l’arrêt temporaire de la climatisation ou un pilotage adapté à la production photovoltaïque locale en été, pour soulager un réseau particulièrement chargé ;
  • la prévision de la production d’énergie de l’installation photovoltaïque afin de permettre au client d’optimiser son autoconsommation (dans l’optique d’une évolution du tarif actuel de rachat) et au fournisseur de prévoir le volume de production ;
  • des conseils en temps réel au client pour l’aider à identifier les consommations inutiles ou déplacer ses consommations vers une période plus économique par une analyse de sa courbe de charge.

Ces exemples montrent l’utilité d’un lien de communication entre le fournisseur d’énergie, les équipements de la maison, et le client lui-même.

Parmi les équipements de la maison, on trouve notamment le compteur électrique, qui devient lui aussi intelligent et, bientôt, le véhicule électrique et les énergies renouvelables (Les véhicules électriques et Les compteurs évolués).

Les équipements communicants de l’habitat d’aujourd’hui…

En matière de pilotage des appareils de la maison à des fins énergétiques, la France a été précurseur, avec le pilotage du ballon d’eau chaude en Heures Creuses, par l’intermédiaire du compteur bleu électronique ou encore le pilotage du chauffage par l’intermédiaire du Gestionnaire d’énergie connecté au compteur pour gérer la puissance appelée mais aussi prendre en compte les informations tarifaires (Heures Creuses, Tempo,…). Les lave-vaisselle à départ différé en Heures Creuses se sont également banalisés.

Et on assiste depuis peu à l’essor d’afficheurs de consommations de toutes sortes et de prises intelligentes, capables d’afficher et/ou de contrôler les consommations des différents appareils ou de l’habitat.

… à demain

Ces technologies préfigurent l’intelligence que l’on trouvera demain dans l’appareil, et non plus dans ces « prothèses », avec une meilleure prise en compte du processus interne de l’appareil lui-même, et donc des fonctions d’efficacité énergétique accrues : gestion de l’eau chaude disponible dans les machines à laver via le ballon d’eau chaude mais aussi via le panneau solaire thermique, interruption d’un cycle de lavage entre deux phases du cycle, action sur le réfrigérateur ou congélateur avec contrôle strict de la température, réduction de courte durée de la consommation électrique d’un sèche linge sans impact sur le linge, etc.

À l’instar du projet européen Beywatch (www.beywatch.eu), bon nombre de projets développent les possibilités d’adaptation des différents types d’équipements et appareils de l’habitat en regard de la gestion de l’énergie consommée et de la charge :

  • utilisation d’eau chaude : les équipements comme le lave-vaisselle ou le lave-linge chauffent habituellement l’eau dont ils ont besoin mais commencent à savoir tirer parti de source d’eau chaude externe, par exemple issue d’installations solaires ;
  • stockage d’énergie : un équipement stockant de la chaleur ou du froid peut, grâce à l’inertie thermique, être utilisé pour réguler la charge ;
  • opération différée : un équipement comme le lave-vaisselle peut différer son démarrage, voir rallonger son cycle de fonctionnement sans altérer le service rendu au client (vaisselle lavée pour une certaine heure) ;
  • fonctionnement réduit : certains appareils peuvent fonctionner à consommation d’énergie inférieure à leur consommation nominale, au prix d’une légère dégradation du service rendu à l’utilisateur final : luminosité abaissée, température abaissée, cycle de lavage allongé.

Une grande diversité de services envisageables

Les technologies de l’habitat ont le potentiel pour fournir au client une gamme très riche de services d’éco-efficacité énergétique, allant du suivi des consommations, à leur pilotage, et enfin à la gestion et au pilotage de la production locale (voire du stockage). Ces trois types de services sont synthétisés dans le schéma suivant.

Chaque catégorie de services peut être déclinée de façon plus ou moins riche et détaillée. Mais ces catégories sont également progressives : ainsi, des offres de pilotage peuvent-elles venir compléter des offres d’information/alertes.

Aussi le service le plus riche et complet est-il celui d’optimisation automatisée entre production locale, consommation voire stockage, et qui peut avantageusement être couplé à la gestion de la demande.
Détaillons chacun de ces services :

Services de suivi des consommations

Informer le client sur sa consommation globale

Hormis s’il prend soin de relever lui-même régulièrement son compteur, le client ne dispose pas aujourd’hui d’un moyen commode pour savoir, à tout moment, où il en est de sa consommation d’électricité et de sa facture. Celle-ci aura-t-elle fait un bond ou est-elle au contraire restée stable ? À quoi devra-t-il s’attendre après la saison froide ?

Informer, voire alerter le client sur sa consommation globale d’énergie, ou sur son niveau de puissance instantanée (sa vitesse de consommation), lui permettre de se comparer avec son historique, avec des prévisions individualisées, avec son voisinage, etc., et cela à différentes échelles de temps sont les premiers services d’efficacité énergétique. Ils permettent à la fois au client de mieux prendre conscience de sa consommation au jour le jour, et de gérer cette consommation, sans toutefois lui en donner les détails.

Sur un plan technique, cette information peut être donnée au client sur différents supports : site Web, téléphone mobile, afficheurs dédiés et placés en ambiance chez le client, aussi appelés Displays car ils tendent à se généraliser au Royaume-Uni sous la pression du régulateur, ou encore sur un support plus innovant comme le lapin Nabaztag ou la web radio Wifi Chumby, démontrée à EDF R&D et adoptée par Yellostrom. L’indicateur de puissance, qui suppose une information permanente et en temps réel, donne lieu à une certaine créativité : par exemple l’horloge Watt’time ou la prise Yellostrom indiquant, avant de quitter le logement, si le niveau d’électricité est bien réduit au seul « talon ».

La source naturelle de cette information de consommation et de puissance est le compteur électrique. Délivrer cette information est une des fonctions de base des compteurs intelligents. En France, sur les compteurs bleus électroniques, ceci est déjà fait via la sortie de téléinformation client, qu’il est prévu de reprendre dans le compteur Linky. Lorsque le compteur est dépourvu de sortie ad hoc, comme le sont encore la plupart des compteurs actuels, un tore (anneau en ferrite que l’on place autour d’un câble électrique dont on veut mesurer le courant comme le Tywatt de Deltadore, dont l’installation peut accompagner celle des gestionnaires d’énergie et mesurer de façon distincte le chauffage et l’eau chaude) de mesure de courant relié à un transmetteur radio et placé en aval du compteur ou du disjoncteur sur le câble de phase de l’installation, peut permettre d’effectuer et transmettre l’information en parallèle de celle du compteur. C’est notamment le moyen utilisé au Royaume-Uni pour fournir l’information aux displays. Selon les projets et les études, la pose d’un tel afficheur permet une économie comprise entre 4 et 15 %.

Une consommation détaillée qui donne au client les moyens d’arbitrer

Une information plus détaillée du client sur ses principaux postes de consommation (chauffage électrique, ballon d’eau chaude, climatisation), voire sur l’ensemble de ses appareils peut lui donner davantage de compréhension sur l’origine de ces consommations et donc de moyens de les réduire. Les clients commencent à savoir que les appareils en veille, et notamment les équipements multimédia, sont responsables d’une part notable de consommation mais n’apprécient pas toujours ce que cela représente dans leur cas et si l’effort supplémentaire pour les supprimer vaut le coup (ou le coût). Cela est valable pour d’autres usages, pour lesquels le client voudra pouvoir arbitrer : l’information détaillée des consommations donne au client les moyens de cet arbitrage.

Au plan technique, l’information peut être délivrée au client sur les mêmes types de supports que l’information globale, voire sur les appareils eux-mêmes.

En revanche, cette information détaillée peut être fournie par des moyens variés :

  • les équipements eux-mêmes, une fois rendus communicants et énergétiquement vertueux, pourront, à terme, délivrer cette information ;
  • en attendant, des prises gigognes dites intelligentes peuvent permettre de mesurer et de communiquer et/ou afficher la consommation et la puissance électrique de l’appareil qui y est branché. Ces prises permettent également en général d’allumer ou éteindre l’appareil à distance ;
  • pour faire baisser le coût de ces prises ou des composants à intégrer dans les équipements, des industriels comme Watteco ou encore Aizo et l’association digitalSTROM cherchent à promouvoir une puce à bas coût (de l’ordre de quelques euros), porteur de leur protocole de communication et effectuant cette fonction, ainsi que l’allumage et l’extinction à distance ;
  • pour les appareils qui ne sont pas raccordés par l’intermédiaire d’une prise électrique, tels les convecteurs électriques, ballons d’eau chaude ou fours électriques, des modules similaires aux prises intelligentes peuvent être placés au tableau électrique ou dans le boîtier de raccordement, sur les départs correspondants, moyennant, cependant, l’intervention d’un électricien. Soit ces modules cumulent la fonction de mesure avec la fonction classique de disjoncteur, soit ils en sont disjoints, la mesure de courant s’effectuant alors sur le départ considéré par l’intermédiaire d’un tore ;
  • extraire cette information détaillée de l’information de consommation globale issue du compteur pourrait permettre d’économiser les coûts de ces installations et équipements supplémentaires. C’est l’objet des travaux de décomposition de la courbe de charge individuelle qui cherchent, par des approches combinant statistique et traitement du signal à donner une valeur approchée des principaux postes de consommation à partir des données de puissance globale, soit issues de la téléinformation du compteur, soit mesurées et échantillonnées en propre par un système (tore par exemple) posé au tableau électrique.

Pilotage et gestion de la consommation des équipements et de la charge

La gestion classique du chauffage, de l’eau chaude sanitaire

Le chauffage électrique et l’eau chaude sanitaire, qui sont les deux principaux postes de consommation des clients qui en sont équipés et qui ont un rôle important dans l’équilibre du système électrique français, ont été l’objet de dispositifs de pilotage spécifiques.
Le relais d’asservissement du ballon d’eau chaude lui-même raccordé au compteur, permet d’asservir le fonctionnement de ce ballon d’eau chaude pour ne l’autoriser à fonctionner que pendant les périodes les moins chères, par exemple aux heures creuses.

Dans les logements équipés de chauffage électrique, les gestionnaires d’énergie permettent :

  • d’équilibrer la charge appelée par l’ensemble des convecteurs et d’éviter que leur fonctionnement simultané ne fasse disjoncter l’installation ;
  • d’asservir le niveau de confort aux périodes tarifaires, à la manière du ballon d’eau chaude ;
  • de programmer le niveau de fonctionnement selon les présences et absences dans le logement et de gérer les éventuelles dérogations à cette programmation.

Leur utilisation est cependant reconnue comme trop complexe pour la plupart des clients. Les rendre communicants peut permettre d’apporter au client une interface Web, plus riche et surtout plus facile à utiliser que l’interface native, ou encore de les utiliser à distance par exemple pour en vérifier ou en corriger l’état.

Le pilotage et la gestion avancée des principaux usages

Automatiser la programmation du chauffage électrique via des capteurs de présence et d’absence ou en captant et mémorisant les habitudes de réglage de confort des clients, a également été investigué dans certains projets de recherche et donné lieu à la réalisation de gestionnaires d’énergie prototypes, à programmation automatisée.

Le pilotage d’une pompe à chaleur, par ailleurs, offre des opportunités analogues et même plus étendues, grâce à l’adjonction d’un ballon d’eau chaude de stockage. La mise en route de la pompe à chaleur peut alors être différée par rapport au besoin de chauffage du logement, de façon à la faire fonctionner en dehors des périodes de pointe ou encore aux périodes de la journée où les conditions de température sont optimales pour ses performances.

Des dispositifs d’automatisation pourraient aussi équiper les systèmes de climatisation, aujourd’hui moins répandus en France. Cependant, le pilotage du confort d’été peut et doit même être fait de façon plus évoluée que par un simple pilotage de climatisation, en agissant également sur :

  • les stores ou volets, pour empêcher le rayonnement direct dans les pièces ;
  • la ventilation, de préférence naturelle via le pilotage des ouvrants, ou forcée.

Les critères de pilotage et de confort ne se résument pas non plus à la seule température, mais doivent prendre en compte l’intensité et l’orientation du rayonnement solaire, l’humidité intérieure, la luminosité intérieure, la présence ou absence d’occupants dans les pièces.

Enfin, la recharge du véhicule électrique ou hybride rechargeable, est également amenée à jouer un rôle important et à donner lieu à pilotage en particulier pour permettre au client de bénéficier d’heures creuses, ou encore gérer la concomitance de cette recharge avec d’autres usages ou avec la disponibilité de production locale d’énergie.

Le pilotage généralisé à tous les équipements

Il devient envisageable d’ajouter un peu plus de communication, d’intelligence ou de commodité dans le pilotage de la plupart des équipements, en vue de réduire la consommation d’énergie ou de mieux la gérer. Ainsi, avec un bouton de commande « Je pars/J’arrive », associé à des équipements communicants ou, à défaut et quand c’est possible, à des prises intelligentes qui les pilotent, c’est l’ensemble des appareils de la maison qui peut s’adapter au fait que le logement soit vide ou occupé : volets, chauffage ou climatisation, comme cité plus haut, mais aussi veille des appareils multimédia, et des appareils de cuisson (plaques, fours, micro-onde)…
Des scénarios plus complexes peuvent être élaborés, en particulier pour mettre en œuvre les fonctions citées plus haut mais l’écueil, parfois caricaturé, de la maison complètement automatisée échappant au contrôle de ses habitants ou préjugeant trop de ses habitudes doit être évité.

Par ailleurs, des fonctions spécifiques de gestion de demande au sein d’appareils électroménagers ont été expérimentées depuis plusieurs années, en particulier par Whirlpool. En cas de situation critique du réseau se traduisant par un abaissement de la fréquence du courant, ces appareils peuvent réduire, voire couper leur consommation quelques minutes : ballon d’eau chaude, mais aussi réfrigérateur, congélateur, ou sèche-linge, dont la résistance se coupe mais dont le tambour continue à tourner pour préserver le linge.

Le pilotage de charge et la gestion de la demande

Le Demand Response, ou pilotage de la charge ou encore gestion de la demande, consiste en un ensemble de gestes visant à transformer la demande d’énergie, soit par pilotage direct sur les usages des clients, soit indirectement via une tarification dynamique incitant le client à réagir. L’objectif est le plus souvent de limiter les pics de consommation pendant les périodes de pointe, mais certains dispositifs permettent de baisser aussi le niveau global de consommation.

Alors que, jusqu’alors, l’équilibre entre production et demande est presque uniquement assuré par l’ajustement de la production, les évolutions du système électrique pousseront à l’avenir vers plus d’intégration de la demande. Ce n’est plus une utopie, c’est une opportunité pour le système électrique pour répondre aux enjeux de post-libéralisation et à ceux liés à la lutte contre le changement climatique. C’est même dans certains cas une urgence. C’est ainsi que les Etats-Unis et l’Australie s’y sont attelés depuis déjà quelques années de manière très volontariste. Les doutes subsistent uniquement sur l’ampleur et la vitesse de cette intégration dans les différents marchés, du gros au détail.

  • Le scénario probable des années 2010-2015 consistera à accentuer l’usage de la gestion de la demande en commençant à l’introduire dans les marchés, et en renouvelant des tarifications dynamiques comme EJP ou Tempo appliquées sur une proportion modeste mais significative de la population.
  • Le scénario probable des années 2015-2020 consistera à faire participer la demande à tous les marchés organisés de l’énergie, et à généraliser l’adoption des tarifications dynamiques.

Le système énergétique de l’habitat est donc à terme amené à se complexifier, en multipliant les possibilités d’arbitrage, mais aussi à posséder les moyens de communication et de traitement capables d’automatiser son optimisation. Il s’agira de minimiser la consommation, - la facture énergétique du client et son empreinte écologique (émission de gaz à effet de serre), en tenant compte de tarifs dynamiques amenés à tenir compte de plus en plus du coût réel de production, d’éventuels ordres d’effacement, planifiés ou non, de la production locale d’énergie (ENR) effective et prévue selon les aléas météo, voire du stockage, et enfin des consommations d’énergie et des capacités d’adaptation variables selon les usages.

Tout comme, en France dans les années 90, les tarifs Tempo et Heures Creuses ont pu être rendus possibles grâce à l’émergence de technologies de pilotage du chauffage et des ballons d’eau chaude correspondants, de même la généralisation des tarifications dynamiques et de la gestion de la demande ne sera possible qu’avec l’évolution, la pénétration et la standardisation corrélées des Technologies d’Information et de Communication dans les équipements de l’habitat en vue d’une gestion d’énergie globalisée, prenant en charge l’automatisation de cette optimisation.

C’est là le cadre de travail général et l’objet de nombreux projets et maisons de démonstration.

Services relatifs à la production locale d’énergie

Le suivi de production et les alertes

Le déploiement des EnR, peut s’accompagner de services destinés à assurer au client, qui a investit dans son installation, qu’elle fonctionne à son optimum. C’est notamment le cas pour les installations photovoltaïques locales. Etant donné que, en France, leur production est aujourd’hui entièrement revendue sur le réseau, vues les conditions de revente extrêmement attractives, un éventuel dysfonctionnement de l’installation altérant cette production peut passer complètement inaperçu de son propriétaire. Les causes peuvent être diverses : défaut des équipements eux mêmes (panneaux, onduleurs, etc.), défaut d’installation, défaut d’entretien (encrassage, feuilles mortes,…), problème lié à l’environnement des panneaux (ombre portée des arbres environnants, etc.).

Un suivi au jour le jour de la production, mis en regard de la production attendue compte tenu des conditions d’ensoleillement ainsi que l’émission d’alertes automatiques en cas d’écart important et identifiant la cause possible du dysfonctionnement sont donc des services très liés à la fourniture de l’installation. On peut y ajouter la mesure de l’énergie produite, revendue ou, à terme, autoconsommée, et la production automatisée de la facture de revente.

Les moyens techniques de restitution au client du suivi ou d’alertes sont analogues à ceux du suivi de consommation globale: Web, Displays pour l’information, SMS ou email pour les alertes. Les informations nécessaires peuvent être issues :

  • des différents compteurs de l’installation : compteur de production de l’installation, compteur d’injection sur le réseau ;
  • des équipements de l’installation, et notamment de l’onduleur s’il est rendu capable de communiquer et renvoyer ses informations de fonctionnement ;
  • de capteurs additionnels, notamment de capteurs solaires ;
  • d’informations météo prises sur le Web, ou encore d’informations de production d’installations voisines et mises sur le Web par leur propriétaire, dans l’esprit du site BDPV.

Pour le ballon d’eau chaude solaire, des besoins similaires existent. Les installations étant le plus souvent automatisées et couplées à un appoint électrique, il n’est pas toujours facile, sans un suivi additionnel, de vérifier que l’installation solaire produit ce qui est attendu et que ce n’est pas l’appoint électrique qui fonctionne presque en permanence. Suivi et alertes permettront d’effectuer cette vérification, et aussi –d’informer le client sur le stock d’eau chaude disponible sans recours à l’appoint et ainsi de le guider dans son utilisation. Que ce soit pour l’une ou l’autre des installations solaires, les services visant à aider le client ou à le débarrasser des soucis de fonctionnement de son installation peuvent donner lieu à différents modèles d’affaires. Comme évoqué ci-dessus, il peut s’agir de fournir au client des outils qui lui facilitent le suivi. Mais des opérateurs de services peuvent également proposer au client d’effectuer pour eux ce suivi à distance, au sein d’un package comprenant les prestations de maintenance périodiques et de télédiagnostic et de dépannage ponctuels.

La gestion d’énergie production/consommation

La consommation de l’énergie produite localement peut donner lieu à un certain couplage entre les équipements consommateurs et les équipements producteurs. Ainsi :

  • des appareils consommateurs d’eau chaude comme le lave-vaisselle ou le lave-linge pourraient, sinon être directement asservis, du moins tenir compte de la disponibilité de cette eau chaude pour effectuer le lavage et le terminer à l’heure voulue par l’utilisateur. Ce type de scénario, est travaillé notamment au sein du projet européen Beywatch ;
  • la charge d’un véhicule électrique ou de batteries peut aussi être couplée à la production locale d’une installation photovoltaïque. Des scénarios de ce type pourront émerger selon les conditions économiques régissant la production photovoltaïque, aujourd’hui défavorables à toute forme d’auto-consommation.

L’optimisation production/consommation

Au delà du couplage direct à certains usages, la production locale, également appuyée par des moyens de stockage (incluant le véhicule électrique) peut participer à une gestion d’énergie généralisée et optimisée de l’habitat, à la fois pour en réduire le niveau de consommation et pour en gérer la demande.

Elle permet en effet, soit, via la revente, d’apporter au réseau un complément de production d’électricité, soit de moduler la demande du client selon ses propres besoins et ceux du système électrique.

À l’instar du service de suivi, l’aspect communautaire ou échanges à l’échelle d’un quartier pourrait également émerger, à l’exemple de Qurrent. Les habitats sont alors regroupés dans de petits réseaux locaux d'énergie, privés, au sein desquels les membres peuvent échanger de l'énergie de façon à jouer sur le foisonnement des productions et des consommations individuelles. Ce réseau local d’énergie peut aussi comporter des moyens de production ou de stockage mutualisés. L’interconnexion avec le réseau du distributeur permet d’apporter un éventuel complément à la production locale, ou au contraire la revente sur le réseau. Une telle agrégation peut également participer à la gestion globale de la demande des clients membres avec un effet de groupe qui pourrait permettre d’optimiser la réponse du groupe en minimisant l’impact sur chaque membre.

Derrière le concept de maison communicante, des évolutions technologiques majeures

L’avènement de la maison communicante est rendu possible grâce à des ruptures technologiques majeures, toutes issues des progrès de l’électronique, de la baisse de ses coûts, qui conduisent à sa banalisation, et des progrès dans les standards de communication, aujourd’hui poussés par Internet et longtemps obstacle majeur.

L’Internet des objets : bientôt une réalité

Cette expression, avant de devenir à la mode, désigne un fait très simple. Tous les objets, et en particulier les objets de la maison, capteurs, etc., vont être dotés des capacités de communication standards permettant de les raccorder à Internet ou au réseau interne de l’habitat aussi simplement qu’on raccorde un PC aujourd’hui. La promesse n’est pas neuve, mais les signes de sa réalisation sont désormais là.

L’association IPSO (IP for Smart Objects), créée en septembre 2008 pour promouvoir le portage et l’adaptation des protocoles IP aux objets, connaît un succès croissant. Même des industriels partisans de technologies longtemps considérées comme concurrentes y adhèrent, avec pour objectif une migration de leurs technologies vers IP.

Internet, trop lourd pour un petit objet sur batterie ? Plus maintenant ! Des start-up comme Sensinode et Archrock (récemment racheté par Cisco) le démontrent, Cisco et Atmel ont développé et mis en open source une implémentation logicielle poids plume des différentes couches protocolaires IP. Des concepts comme PacHube ou Twitter permettent même à ces capteurs, une fois connectés, de publier leurs données sur le Web, avec la diffusion ou la restriction d’accès voulue par leur propriétaire.

Cette entrée des protocoles IP, jusqu’ici réservés aux communications haut débit, dans le monde du bas débit annonce une vraie rupture, comme l’a été l’Internet « des humains » :

  • elle va faciliter l’essor des réseaux de capteurs/actionneurs/« afficheurs », de la maison ou bâtiment intelligent économe en énergie à l’usine automatisée ;
  • elle va ouvrir la maison sur les services externes, accédant parfois directement aux appareils eux-mêmes.

Terminée la tour de Babel des multiples protocoles domotiques propriétaires et fermés. Au contraire, une fois levés les verrous de la miniaturisation, l’union autour d’IP ouvre un potentiel énorme : réutilisation des solutions de développement, de supervision déjà existants, mutualisation des outils et des développements, baisse des coûts. Une vague qui devrait mettre fin aux divergences fratricides et s’annoncer très porteuse, à l’image d’Internet, y compris pour des produits et services d’éco-efficacité énergétique, et qu’il ne faudra pas manquer.

Une intelligence de plus en plus distribuée

L’électronique ne s’invite pas seulement dans les objets du quotidien pour les faire communiquer mais aussi pour leur apporter une intelligence supplémentaire, complémentaire de la fonction de communication et de leurs fonctions de base. Il s’agit en particulier de permettre à ces appareils :

  • d’agir au mieux compte tenu des éléments de contexte qui leur sont communiqués (commandes et desiderata des utilisateurs mais aussi, notamment, prix de l’énergie, demandes d’effacement, disponibilité d’énergie produite localement, capacité à stocker/restituer l’énergie) ;
  • en tenant compte des contraintes qui leur sont propres, touchant par exemple à préserver l’efficacité de leur fonction ou à éviter leur dégradation, et donc de la marge de manœuvre dont ils disposent ;
  • et de leur permettre de rendre compte à un coordinateur.

Pendant longtemps, le schéma de fonctionnement des appareils communicants était envisagé de façon assez primaire, sur un modèle maître/esclave, induisant alors une complexité sur le nœud central, synonyme de risque accru de dysfonctionnement et aux conséquences d’autant plus critiques.
La répartition de l’intelligence permet de réduire cette criticité et rend l’ensemble du système potentiellement bien plus tolérant à la panne d’un de ses composants. Il n’élimine cependant pas la complexité mais en change la nature, en passant d’un système centralisé à un système distribué, ce qui motive nombre de travaux.

Des nouveaux modes d’interaction

Après le clavier et la souris des ordinateurs, ou la télécommande infrarouge des appareils multimédia, d’autres modes d’interaction viennent aujourd’hui les remplacer ou les compléter. L’obstacle à leur déploiement n’est désormais plus la performance de la technologie ou son coût, mais la conception d’une interaction la plus naturelle possible, dénuée d’apprentissage, et donc la mieux adoptée par l’utilisateur.

Le tactile, déjà naturel sur certains écrans de notre quotidien comme les guichets automatiques de banque ou les bornes de réservation SNCF, se démocratise. Asus vient par exemple de lancer un Netbook à écran tactile à peine plus cher que ses netbooks classiques.

La voix, caricaturée par le passé, certains y croient, et notamment Bill Gates qui déclarait que, avec le tactile, c’était la modalité d’interaction de l’avenir. L’idée maîtresse encore mal concrétisée est que l’importance que revêt ce mode de communication entre humains et la tendance à l’interaction naturelle avec les systèmes devrait réhabiliter la voix comme moyen d’interaction avec les systèmes. On notera par exemple la banalisation de la synthèse vocale qui est faite aujourd’hui dans les GPS.

L’interaction par le geste a été expérimentée par le CEA Leti et lancée avec succès par la Nintendo Wii. La Wiimote, dotée d’accéléromètres, a déjà été détournée pour de nombreuses autres applications, y compris à EDF R&D. L’étape ultérieure est la commande par le geste mais sans aucune télécommande, par un système de caméra, à l’instar du système Kinect de la Xbox 360.

La 3D est aujourd’hui en phase de décollage pour le grand public. Ses déclinaisons sous forme de réalité virtuelle, de réalité augmentée, utilisées aujourd’hui dans des simulateurs perfectionnés devraient aussi avoir des déclinaisons grand public, à l’instar des applications test de guidage GPS directement sur le pare-brise.

Des acteurs nouveaux se positionnent sur le marché

L’écoefficacité énergétique par l’intelligence embarquée dans l’habitat et dans ses équipements, est désormais reconnue comme une priorité par les politiques et les institutionnels. Au delà des énergéticiens traditionnels, elle concerne de nombreux acteurs, qu’ils soient de l’ancienne ou de la nouvelle économie, qui cherchent tous à se positionner dans un jeu complexe.

Les TIC, reconnues par les institutionnels comme accélérateur de progrès dans les dispositifs d’efficacité énergétique

  • L’importance des TIC (technologies de l'information et de la communication) et de la maison communicante dans l’efficacité énergétique et dans les Smart grids est maintenant partagée. Ainsi la Commission européenne a-t-elle placé ce thème dans les priorités de son 7e programme-cadre de recherche et développement (7e PCRD). Et le Partenariat Public Privé « Future Internet » récemment lancé cible également l’énergie dite « smart » dans ses domaines prioritaires
  • Aux Etats-Unis, le développement des Smart grids et des Smart homes est une priorité des instances gouvernementales, orchestrée par le Département de l’Energie et par le NIST, l’institut de standardisation américain, et avec l’appui et l’expertise de l’EPRI (Energy Power Research Institute).
  • En France, des appels à manifestation d’intérêt ont été lancés par l’ADEME en 2009 et 2010 sur le thème des réseaux intelligents et des énergies renouvelables et ont donné lieu à des propositions de projets d’envergure, fédérant les différents acteurs.

Des acteurs industriels et commerciaux de tous secteurs

Outre les grands énergéticiens traditionnels et les plus récents, les home services offrent des opportunités à des acteurs venant d’autres secteurs économiques, d’entrer sur le marché de l’énergie.

Pour les énergéticiens, l’enjeu de la maison communicante est double :

  • d’une part, la gestion de la demande. La possibilité de moduler l’utilisation des « usages » finaux des consommateurs en réponse aux contraintes du système électrique est une opportunité majeure pour les énergéticiens, dans laquelle la France a d’ailleurs été pionnière avec la modulation du fonctionnement des ballons d’eau chaude en heures creuses, et que les technologies de la maison communicante permettront d’étendre aux autres appareils ;
  • d’autre part, l’offre de service aux clients. Comme la plupart des autres acteurs, les énergéticiens vont chercher à compléter leurs offres de fourniture d’énergie avec des services d’efficacité énergétique dans une logique de diversification de leur offre, d’enrichissement de leur relation avec leurs clients, et de fidélisation de ces clients voire de conquête de clients, pour les nouveaux entrants en particulier.

Les acteurs du monde des télécommunications et de l’Internet, cherchent également à exploiter au mieux ce nouveau champ d’utilisation de leurs technologies et services :

  • après le quadruplay (Internet, téléphone, TV, mobile) et la course vers le très haut débit, les opérateurs télécoms peuvent voir dans les services de la maison communicante la prochaine composante de leur bouquet de services. Pour ce faire, ils se basent non seulement sur leur expérience de l’Internet, mais aussi sur celle du M2M (Machine To Machine), qu’ils ont souvent développé pour les besoins de communication sur le marché de l’industrie ou des services, et qu’ils cherchent donc à étendre, via la maison communicante, sur le marché résidentiel ;
  • les fournisseurs de solutions télécom qui se sont imposés avec Internet, dont Cisco est le leader, voient également la possibilité d’étendre leur position avec cette extension de l’Internet jusqu’aux différents objets de la maison. C’est également un terreau fertile pour l’émergence de multiples start-up ;
  • des constructeurs de renom dans le multimédia grand public annoncent, voire commencent à proposer sur le marché des produits mariant la gestion de l’énergie dans l’habitat à leur savoir-faire dans le multimédia ;
  • les grands acteurs des Systèmes d’Information se positionnent également, s’appuyant sur leur expérience pour proposer systèmes et services capables de collecter, sécuriser, stocker, traiter, croiser des masses de données encore inégalées à ce jour ;
  • des fournisseurs de services Web peuvent aussi proposer sur Internet certaines « briques » de home services comme l’affichage ou l’optimisation des consommations.

Les industriels de l’équipement électrique dans l’habitat, quant à eux, se positionnent avec l’ambition de dépasser la simple fourniture de matériels ou de logiciels.

  • La gestion d’énergie est aujourd’hui principalement consacrée à l’optimisation du fonctionnement du chauffage électrique et du ballon d’eau chaude, pour la France, et de la climatisation aux Etats-Unis. Pour sécuriser leur position, les leaders du domaine doivent négocier au mieux l’extension de son champ aux autres appareils de la maison en intégrant les bouleversements technologiques de la maison communicante.
  • Les industriels de l’infrastructure électrique de l’habitat peuvent ajouter à leur gamme de tableaux électriques, prises, interrupteurs, etc. une « intelligence » capable de rendre certains home services, en particulier ceux relatifs à l’information sur les consommations et à la commande de l’éclairage.
  • De petites sociétés émergent également sur le créneau, en particulier via la fourniture de « prises intelligentes », à intercaler entre la prise de l’appareil et la prise murale, qui permettent de fournir les services de mesure et d’affichage des consommations, voire de piloter les appareils qui y sont branchés.

Enfin, les fabricants d’appareils électriques ont déjà dans les cartons des prototypes communicants, mais attendent tout à la fois la baisse des coûts induits, l’établissement de standards de communication stables et l’émergence d’un véritable marché.

  • Bien loin de l’image des premiers convecteurs, les constructeurs de chauffage électrique peuvent maintenant ajouter aux thermostats électroniques, des fonctions de gestion de la consommation. De même, aux Etats-Unis, et notamment en Californie, le « thermostat programmable communicant » (PCT) des systèmes de climatisation a été l’un des premiers appareils communicants déployés en masse pour gérer la demande.
  • Les fabricants d’appareils électroménagers, notamment sous l’égide du CECED (Conseil Européen de la Construction d'Équipements Domestiques), ont depuis longtemps fait de l’efficacité énergétique une de leurs priorités, et participent à de multiples projets ou pilotes de home services.

Ces nouveaux acteurs qui apparaissent sur le marché de la maison communicante travaillent en étroite collaboration avec les acteurs du bâtiment, que ce soit les architectes ou les métiers du bâtiment à proprement parler. Par ailleurs, ils doivent également travailler en concertation avec l’ensemble des fournisseurs de service.

L’importance du marché de la rénovation, l’accroissement très net des standards de confort et les nécessaires économies d’énergie ont généré de nouveaux besoins (efficacité énergétique des bâtiments, accroissement du confort, amélioration de la gestion de la consommation d’énergie), auxquels les grands groupes industriels et les PME ont répondu par le développement du marché des produits électriques et électroniques, de plus en plus sophistiqués. En outre, ces nouveaux besoins et marchés ont fait naître de nombreuses start-up, notamment informatiques, qui se sont lancées dans l’innovation technologique.

Le développement du bâtiment intelligent regroupe donc un très grand nombre d’acteurs, du développeur de logiciels de pilotage à distance, au fabricant d’appareils électriques et appareils électroménagers, en passant par les architectes, ingénieurs, gestionnaires de réseaux, fournisseurs et professionnels du bâtiment, mais aussi les constructeurs de véhicules électriques et de systèmes de production d’énergie décentralisée.


Parmi les autres professionnels acteurs du bâtiment intelligent, on retrouve la maîtrise d’œuvre, les métiers du bâtiment, les installateurs intégrateurs et les prestataires de services. La maîtrise d’œuvre a pour objet d’intégrer les services adaptés dans la conception et la réhabilitation de tous les types de bâtiments. Elle doit donc connaître et prendre en compte les technologies actuelles afin de les intégrer lors de la conception des différents espaces. Elle doit informer, dans un souci de meilleure coordination, l’ensemble des métiers concernés. Les métiers du bâtiment doivent s’adapter à l’arrivée des nouvelles technologies et doivent donc être continuellement en lien avec les autres acteurs afin de suivre les évolutions. Les installateurs et intégrateurs ont pour mission d’informer les clients sur les différentes possibilités qui leur sont offertes et doivent faciliter leur mise en œuvre. Enfin, les prestataires de services sont chargés d’identifier les attentes des différents types de clients, de simplifier l’accès aux services et intégrer cette démarche dans toute la chaîne d’acteurs.

Par ailleurs, les pouvoirs publics, que ce soit l’Union européenne, l’État, les médias ou les centres de recherche, jouent un rôle clé dans cette évolution. Ainsi, par exemple, entre 2002 et 2006, dans le cadre du 6e Programme-cadre de recherche et développement (PCRD), l’Union européenne, a financé plus d’une soixantaine de projets sur le thème « réseaux intelligents et intégration des énergies renouvelables », pour un investissement total de quelque 190 millions d’euros. De même, le ministère de l’énergie et l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) soutiennent les projets et les comportements qui visent à améliorer la gestion de l’énergie dans le bâtiment (prêt à taux zéro pour la construction ou l’acquisition d’un logement basse consommation, incitation à changer les appareils électroménagers fortement consommateurs d’énergie, etc.).

Cependant, le travail de tous les acteurs de la chaîne de valeur ne sera utile que dans la mesure où l’utilisateur aura appris à tirer le meilleur parti de ces technologies naissantes pour mieux gérer, voire réduire sa consommation d’énergie.

Cette partie du dossier a été rédigée par EDF.

II. Le bâtiment intelligent

Le bâtiment intelligent se définit comme un bâtiment à haute efficacité énergétique, intégrant dans la gestion intelligente du bâtiment les équipements consommateurs, les équipements producteurs et les équipements de stockage, tels que les véhicules électriques.

L’efficacité énergétique dépend également des techniques de construction du bâtiment, de l’isolation par exemple. Le concept de bâtiment intelligent correspond à l’intégration de solutions de gestion énergétique dans l’habitat et les bâtiments d’entreprise, notamment pour parvenir à des bâtiments à énergie positive. De nombreuses solutions existent et sont complémentaires :

  • une meilleure isolation des bâtiments : elle constitue la méthode la plus efficace pour éviter le gaspillage thermique et permet de se passer de chauffage en dehors des périodes de grand froid (nombreux matériaux : laine de verre, chanvre ou paille) ;

  • de nouvelles techniques de génération d’énergie : le bâtiment permet d’intégrer facilement les énergies de sources renouvelables. La toiture permet d’accueillir les panneaux photovoltaïques qui compensent voire dépassent les dépenses énergétiques des habitants ou les capteurs thermiques solaires qui chauffent l’eau pour le chauffage ou les sanitaires ;

  • le développement et le renforcement des systèmes de ventilation afin d’éviter de perdre le bénéfice de l’isolation en ouvrant une fenêtre que ce soit en période de grand froid ou de forte chaleur (ventilation à double flux ou puits canadien) ;

  • des systèmes de chauffage et de climatisation plus vertueux (poêle à bois, pompe à chaleur, géothermie) et d’autres systèmes permettant de mieux réguler la température (thermostat, chaudières performantes, etc.) ;

  • un choix plus réfléchi sur la localisation du bâtiment en termes de terrain d’implantation et d’orientation afin de tirer le meilleur parti de l’isolation, des ouvertures et des panneaux photovoltaïques ;

  • le développement de la domotique, des équipements à consommation d’énergie plus sobre et des systèmes de gestion d’énergie.

Le programme collaboratif Homes, dont Schneider fait partie, illustre cette recherche d’efficacité énergétique du bâtiment.

Le programme pour la performance énergétique des bâtiments

Le programme Habitats et bâtiments Optimisés pour la Maîtrise de l’Energie et des Services, appelé aussi programme Homes, a pour ambition de tirer le meilleur parti des énergies de chaque bâtiment en développant des solutions techniques nouvelles et accessibles à tous et de doter chaque bâtiment de ces solutions pour atteindre la meilleure performance énergétique.

Il s’agit de concevoir les systèmes du bâtiment en prenant en compte la performance énergétique, d’atteindre ces performances et de les maintenir dans le temps et d’éliminer les dépenses d’énergie inutiles tout en préservant le confort.

Le programme, d’une durée de 4 ans et d’un budget de 88 millions d’euros, a comme objectif de faire économiser de l’énergie grâce à une gestion optimisée par pièce ou par zone. Il associe 13 partenaires industriels et acteurs de recherche (CEA, CIAT, CSTB, Delta Dore, EDF, INPG, Philips Lighting, Radiall, Schneider Electric, Somfy, STMicroelectronics, Watteco, Wieland Electric) et leur apporte les moyens de travailler ensemble grâce à des outils de collaboration et de simulation. Les acteurs du bâtiment peuvent ainsi concevoir et réaliser les prototypes qui préfigurent ce que seront les solutions de demain en matière de performance énergétique des bâtiments (pompes à chaleur, panneaux photovoltaïques, éoliennes, nouveaux éclairages à diodes électroluminescentes).

Source : Schneider Electric, Programme Homes

Pour atteindre ces objectifs, Homes a adopté une stratégie reposant sur trois piliers :

  • optimiser l’utilisation de l’énergie (piloter au plus fin les équipements de confort) ;
  • mesurer systématiquement les performances ;
  • et coopérer (disposer d’outils efficaces de conception de mise en œuvre).

Il s’agit, d’une part, de déployer les principes de l’efficacité énergétique active, en optimisant l’utilisation des équipements de confort et l’action des énergies ainsi qu’en mesurant et surveillant les performances énergétiques pour les maintenir dans le temps et, d’autre part, d’apporter aux acteurs les moyens de coopérer pour réaliser ensemble des projets de construction et de rénovation efficaces d’un point de vue énergétique.

Source : Schneider Electric, Programme Homes






Plus précisément, ces actions consistent à :

  1. adapter le fonctionnement des équipements à la présence des occupants et à leurs activités ;

  2. optimiser les approvisionnements énergétiques en priorisant, si possible, les énergies renouvelables ;

  3. tirer parti des apports gratuits ;

  4. optimiser les applications techniques par un contrôle multi-applicatif ;

  5. optimiser les performances globales des équipements (génération, distribution, émission) ;

  6. informer et sensibiliser : mesure et surveillance des consommations énergétiques pour chaque type d’utilisateur, d’occupant, d’exploitant, de mainteneur et de propriétaire.






Source : Schneider Electric, Programme Homes Homes veut rendre accessibles les technologies de l’électronique et de l’information à tous les bâtiments grâce à des systèmes d’infrastructure associant intimement mesure, contrôle et distribution des énergies. Ces systèmes sont ouverts afin d’accueillir et fédérer l’ensemble des équipements de confort. Ils s’adaptent à tous les types de bâtiment et apportent des solutions adaptées aux différents usages.

Pour en savoir plus : www.homesprogramme.com















Fonctionnement des systèmes immotiques

Les appareils électroménagers, mais aussi les systèmes de sécurité et de télésurveillance, l’éclairage, le chauffage, certains appareils électriques (ordinateur, télévision), la prise pour la voiture électrique et les systèmes de production décentralisée (éoliennes et panneaux photovoltaïque) sont mis en réseau grâce par un système sans fil (radio, infrarouge, WIFI) ou par des liaisons filaires plus stables (courant porteur en ligne (CPL), BUS, Ethernet), et contrôlés par une intelligence centralisée (interface micro-informatique, modules embarqués, centrale programmable) avec laquelle ils communiquent.


Les outils de pilotage qui permettent de centraliser et de programmer soi-même les différents équipements localement ou à distance peuvent être un ordinateur de poche, un téléphone portable, une télécommande ou une tablette tactile. Il est possible de régler la température de la maison, ouvrir les volets à une heure donnée ou mettre en route l’arrosage automatique, voire de programmer l’ensemble du système en fonction de son rythme de vie. La maison communicante peut même gérer des scénarios de vie : « nuit », « départ », « réveil »). Ces scénarios permettent de piloter plusieurs fonctions simultanément. Pour le scénario « départ », appuyer sur une seule touche éteindra toutes les lumières, fermera tous les volets, mettra en route l’alarme et baissera le chauffage.

Les systèmes immotiques

De nombreux systèmes existent ou sont en cours de développement par de grands groupes spécialistes des systèmes électriques (Delta Dore, General Electric : Brillon, Hager : tebis, Legrand : My Home, Siemens : GAMMA Wave, Schneider Electric : Intelligent Home Control, Cisco : Cisco Home Energy Management, Somfy) ou par des PME innovantes (Ijenko, Watteco, Aizo, Gridpocket) qui développent de nouvelles solutions et idées dans le domaine.

Ces entreprises offrent aux fournisseurs d’électricité, aux gestionnaires de réseaux, mais aussi et surtout aux utilisateurs, des solutions compatibles avec le compteur communicant (Linky, en France – voir le dossier qui y est consacré) destinées à être installées dans la maison afin d’améliorer la gestion énergétique dans l’habitation. Certaines solutions, comme celle proposée par GridPocket, sont destinées à être installées sur le téléphone de l’utilisateur pour qu’il puisse suivre sa consommation d’électricité ou, à terme, décider à distance de débrancher un équipement électrique ou de mettre sa maison en mode « basse consommation ».

Une diversité de solutions technologiques répondant aux besoins variés des utilisateurs

Les entreprises cherchent à répondre aux exigences de l’utilisateur et à concevoir et développer des gammes d’équipements et de produits qui permettent de répondre aux différents besoins et de coller au plus près aux attentes des utilisateurs. Les équipements de chauffage et d’éclairage sont les symboles de la diversité des solutions domotiques existantes pour améliorer le confort dans le bâtiment et mieux gérer sa consommation d’énergie.

Chauffage

Besoins de l’utilisateur Solutions technologiques
Programmer Programmateur ou horloge de programmation
Réguler Thermostat (programmable ou non), régulateur
Optimiser une puissance souscrite Délesteur, gestionnaire de puissance
Gérer en fonction des tarifs
heures pleines / creuses
(chauffage et chauffe-eau)
Gestionnaire d’énergie, gestionnaire tarifaire
Suivre ses consommations Indicateur de consommation

Éclairage

Besoins de l’utilisateur Solutions technologiques
Contrôler en fonction :
- de la luminosité
- du lever et coucher du soleil
- de l’approche d’une personne
- de la présence d’une personne en position statique
- d’une durée déterminée
- de son activité (intensité)
- des ambiances lumineuses prédéfinies
- d’une progression définie
Programmateur ou horloge de programmation
Baliser les circulations (de secours ou de signalisation) Éclairage de secours

La normalisation des systèmes domotiques et immotiques

Face à la diversité des systèmes, des équipements et des moyens de communication développés pour améliorer le confort et la gestion de la consommation électrique dans le bâtiment, il est apparu nécessaire de travailler sur la normalisation des équipements afin de pouvoir croiser les systèmes et les appareils sans difficulté et permettre des interactions. La télécommande est l’exemple par excellence de l’outil qui se multiplie et qui ne fonctionne qu’avec l’appareil avec lequel elle est fournie.

Le CENELEC, Comité européen de normalisation électrotechnique, a mis en place un comité technique, le « Technical Committee » 205 (TC 205), chargé de la question des « Home & Building Electronic Systems ». Après avoir publié des rapports techniques sur les standards de réseaux de terrain (BatiBUS, EIBUS, EHS, etc.), le TC 205 se concentre sur d’autres sujets : la certification, l’inspection des installations, passerelles vers les télécoms, communication radiofréquence ou infrarouge. Une norme d’installation et de câblage des systèmes domotiques et immotiques est en cours de finalisation.


Les avantages du bâtiment intelligent pour les différentes parties prenantes

Intérêts pour les utilisateurs

L’introduction des NTIC et de la domotique dans la maison visent à simplifier la vie des utilisateurs, à améliorer son confort et à faciliter la gestion de l’énergie.

Simplification de la vie de tous les jours

Les nouvelles fonctions de communication permettent de gérer à distance les équipements de la maison, de les piloter plus facilement en regroupant et en déclenchant plusieurs fonctions électriques de la maison en un même point de commande. La maison intelligente simplifie la vie de ses habitants. Plus pratique, la domotique améliore la qualité de vie de ses utilisateurs. Elle est synonyme de flexibilité, de fiabilité, de sécurité, et d’indépendance. En somme, la maison du futur est plus confortable aussi car tout y est automatique, de l’ouverture des volets au réglage du thermostat.

Amélioration du confort

Les équipements domotiques permettent d’améliorer le confort de l’utilisateur à la maison, mais aussi dans les bureaux. Du chauffage à la ventilation, en passant par l’éclairage et l’ouverture/fermeture des volets/stores, elle permet de gérer les apports naturels d’énergie en fonction de l’enveloppe thermique du bâtiment).

Ainsi, on constate que le développement de l’utilisation de l’électricité va de paire avec les économies d’énergie. En effet, alors que le nombre d’appareils électriques augmentent dans les foyers (en dix ans, le marché du confort électrique et celui de l’appareillage électrique innovant (horloge, programmateur, thermostats, variateurs, etc.) a doublé en volume et en chiffre d’affaires en Europe de l’Ouest), la consommation domestique d’électricité a peu augmenté en dix ans.

Aide à la gestion de la consommation électrique

Les nouveaux équipements électriques et électroniques permettent de répondre aux nouvelles exigences en matière d’économie d’énergie. L’horloge programmable, la minuterie, le thermostat, le détecteur de mouvement et les systèmes tels qu’Ijenko (gestion des scénarios de veille ou de départ qui permettent de réduire efficacement la consommation) sont autant de produits domotiques permettant de rationnaliser la consommation d’électricité, de la suivre et de mieux la maîtriser, voire de la réduire. Ainsi, par exemple, les appareils énergivores sont automatiquement mis en marche durant les périodes à tarif réduit. Le suivi de sa consommation va permettre à l’utilisateur d’optimiser son abonnement-fournisseur et donc de faire des économies sur sa facture d’électricité.

Par ailleurs, le bâtiment intelligent, bâtiment basse consommation ou bâtiment à énergie positive qui correspond aux normes européennes et françaises (réglementation thermique 2012) en termes d’efficacité énergétique, répond également à ce besoin de l’utilisateur de mieux gérer sa consommation d’électricité.

Enfin, le bâtiment intelligent est aussi le bâtiment qui intègre dans son bouquet énergétique la production décentralisée et l’électricité stockée dans le véhicule électrique. Cette diversification permet d’adapter les sources d’électricité en fonction des horaires, donc de réduire sa facture et de mieux respecter l’environnement.

Cependant, tous ces avantages ont un coût, que ce soit pour l’installation domotique, la mise aux normes du bâtiment, ou l’achat de panneaux photovoltaïques, d’éoliennes ou d’un véhicule électrique.

Intérêts pour les gestionnaires des réseaux de distribution

L’intérêt majeur du bâtiment intelligent pour les gestionnaires de réseaux de distribution réside dans la gestion plus facile des charges sur le réseau. En effet, le bâtiment intelligent permet de gérer intelligemment les flux d’énergie, en soutirage depuis les réseaux publics de distribution ou les sources de production décentralisées et en injection depuis ces mêmes sources ou depuis le véhicule électrique, mais également de minimiser les surchauffes en mi-saison.

L’intégration des mécanismes de demand-side management et de demand response au fonctionnement du système électrique des bâtiments ou de la maison sont à l’origine d’effacements de la consommation et du déplacement de la consommation dans la journée en dehors des périodes de pointe. Ces mécanismes permettent de lisser la courbe de charge et d’atténuer les variations de la charge sur le réseau, facilitant et améliorant ainsi l’exploitation et la fiabilité du réseau de distribution d’électricité (usage amélioré du réseau existant et réalisation de nouveaux ouvrages coûteux reporté dans le temps). En effet, une courbe de consommation très fluctuante et comportant des pointes marquées conduit à la nécessité de construire de nouveaux ouvrages, qui ne seront utilisés à pleine capacité que quelques jours par an, en particulier lors de journées les plus froides de l’hiver. Ces mécanismes permettent également de limiter les pertes d’énergie et les fluctuations de tension en optimisant les échanges entre les producteurs et les consommateurs géographiquement proches.

Intérêts pour les producteurs d’électricité et pour les fournisseurs

Le bâtiment intelligent permet de réduire les consommations au moment de la pointe et de les déplacer à d’autres moments de la journée. Ce déplacement de la consommation permet aux producteurs d’électricité de faire des économies car la production d’énergie en période de pointe est très coûteuse (à court terme, emploi de fuel qui représente un combustible cher et à plus long terme, développement d’investissements ad hoc, voire risque de défaillance).

Le bâtiment intelligent, qui permet de gérer de façon optimisée sa consommation d’énergie, donne l’avantage aux fournisseurs d’électricité d’adapter leurs offres tarifaires et donc d’optimiser les différents abonnements proposés à chaque profil de consommation.

Pour tous les acteurs du bâtiment intelligent, l’intégration facilitée des différentes énergies de sources renouvelables sur le réseau électrique, la réduction de la consommation en période de pointe fortement émettrice de gaz à effet de serre et la diminution de la consommation globale d’énergie sont de formidables atouts pour réduire les émissions de CO2 et mieux respecter l’environnement.

Panorama des projets de maisons communicantes et de bâtiments intelligents dans le monde

À l’heure actuelle, il existe plusieurs sites dans le monde mettant directement en œuvre, à l’échelle d’une maison ou d’un quartier, l’ensemble des technologies et des fonctionnalités citées précédemment : MeRegio Mobil (Allemagne), Philips HomeLab (Allemagne), One Tonne Life (Suède), Futurelife (Suisse), Toyota Smart Center (Japon).

Allemagne

MeRegio Mobil : Construire le foyer du futur à haute efficacité énergétique

Source : MeRegio MeRegio Mobil est un projet de conception d’une maison intelligente, développé dans le cadre de l’initiative de recherche MeRegio Mobil de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT, Bade-Wurtemberg). Il allie les dimensions économique et scientifique. Sa réalisation, pilotée par l’entreprise EnBW, implique une étroite coopération entre le KIT, Opel, Daimler, Bosch, SAP, les services publics de Karlsruhe ainsi que l’Institut Fraunhofer de recherche sur les systèmes et l’innovation.

L’objectif du projet soutenu par le ministère fédéral de l’Économie et de la Technologie allemand est l’intégration de véhicules électriques innovants dans le système énergétique du futur, en tant que supports de stockage mobiles d’électricité.

D’une surface de 80 m2, il s’agit d’un prototype de foyer du futur à haute efficacité énergétique, intégrant dans la gestion intelligente du foyer les équipements consommateurs (appareils ménagers habituels comme la machine à laver le linge, le lave-vaisselle ou le réfrigérateur, ainsi que d’autres appareils électriques, intelligents et ainsi contrôlables), les systèmes de production décentralisée (une installation photovoltaïque et une installation de cogénération) et les véhicules électriques – pour le stockage de l’électricité (voir le dossier consacré au véhicule électrique).

Une station de charge intègre les véhicules électriques à la fois comme support de stockage et comme consommateur d’électricité. La batterie du véhicule peut absorber l’énergie excédentaire en période de charge réduite et réalimenter le réseau en période de charge élevée. Ainsi, les pics de charge peuvent être compensés et les énergies de sources renouvelables intermittentes être mieux intégrées dans le système énergétique. Les habitants de cette maison intelligente vivront plusieurs mois dans la maison, utiliseront et évalueront les composants développés.

Philips HomeLab : Tester les prototypes domotiques en grandeur nature

Le Philips HomeLab est une maison intelligente qui permet de tester en grandeur nature les prototypes des futurs produits domotiques de demain. Contrairement à la maison intelligente de Futurelife, personne n’habite à long terme dans cette maison-laboratoire. Elle n’accueille que des résidents temporaires, qui y restent le temps nécessaire à l’aboutissement des recherches des travaux scientifiques et expériences technologiques auxquelles ils participent.

Les prototypes vont de l’électronique qui reconnaît la voix et les mouvements en passant par les appareils digitaux intégrés dans le miroir de la salle de bain jusqu’aux nouveaux jouets qui aident les enfants à développer leur créativité.

Les chercheurs de Philips observent attentivement comment leurs locataires vivent avec ces technologies 24 h sur 24 grâce à de minuscules caméras et microphones qui sont discrètement cachés dans tout le HomeLab. Selon les scientifiques qui ont créé le Philips HomeLab, être capable d’étudier les gens dans l’environnement naturel du domicile les aidera à développer plus rapidement de meilleurs produits. Cela leur permet de comprendre comment les gens interagissent avec la technologie derrière l’euphorie première de la nouveauté, et les sujets testés agissent naturellement car ils sont dans le cadre confortable du domicile, et non dans un laboratoire.

Le Philips HomeLab ne contient pas les nombreux équipements électroniques volumineux que l’on pensait voir apparaître dans les années 1980 avec le développement de la domotique. Dans la maison du futur, l’électronique sera véritablement intégré dans la maison avec les écrans plats de surveillance, les connexions sans fil et la reconnaissance de voix ou de mouvement, pour que sa présence se remarque à peine. Ainsi, la maison du futur ressemblera plus à la maison du passé, lorsque les lecteurs DVD, haut-parleurs, ordinateurs, télécommandes et fils n’encombraient pas le salon. C’est ce que Philips appelle « l’intelligence ambiante », ce qui signifie que la technologie peut penser seule et réagir (voire peut-être prédire) les besoins individuels pour que l’utilisateur n’ait plus à s’astreindre à l’utiliser.

La maison-laboratoire fait partie intégrante du processus de R&D de Philips, qui met le consommateur au centre du cycle de développement du produit. Le cycle débute avec un concept qui est transformé en prototype – qui est ensuite installé dans le HomeLab. De là, les chercheurs évalue l’utilisation par les habitants du HomeLab de la nouvelle technologie. En fonction de leurs comportements, les chercheurs peuvent décider de retravailler le prototype, d’abandonner le concept ou de continuer le développement du produit. Du fait de ce processus évolutif, les prototypes testés au HomeLab changent fréquemment. HomeLab teste actuellement un certain nombre de technologies : le projet Dreamscreen, le miroir interactif et les jouets interactifs.

Source : Philips HomeLab


Le miroir interactif, par exemple, améliore le miroir standard avec une fonction affichage. Il a de nombreuses applications pour les usages privés et professionnels, aidant et améliorant les tâches quotidiennes en fournissant de nouvelles possibilités. Un ensemble d’applications spécialement développées pour la salle de bain permettent de vérifier le dernier bulletin météo et la circulation, de vérifier le poids, d’essayer de nouveaux styles capillaires et de contrôler la lumière ambiante. Une nouvelle application appelée « vision double » permet au miroir d’agir comme un miroir grossissant et de montrer votre image de dos. Il offre aussi une interface intuitive à l’utilisateur pour ajuster les paramètres de la lumière afin de simuler les conditions d’éclairage (dehors, bureau, etc.). Les applications au domaine professionnels et les concepts d’interaction sont présentés pour les commerces de détails et les salons de coiffure, etc.





Suède

One Tonne Life : Réduire les émissions de CO2 de la vie quotidienne

Source : One Tonne Life One Tonne Life est un projet de maison intelligente, visant à démontrer qu’il est possible de diviser par 7 les émissions de CO2 produites par une personne pendant un an (de 7 à 1 tonne). Il a été imaginé par trois entreprises suédoises, Vattenfall, fournisseur d’énergie, Volvo, constructeur automobile et A-Hus, spécialiste des maisons en bois, qui considèrent qu’avec le savoir-faire adéquat, les bonnes technologies et un comportement sûr et cohérent, la famille-test pourra adopter une vie quotidienne sobre en carbone et respectueuse de l’environnement sans pour autant sacrifier son mode de vie.

Source : One Tonne Life La maison en bois est en construction dans la banlieue de Stockholm (Hässelby Villastad) et sera dotée de panneaux photovoltaïques installés sur le toit de la maison et du garage et d’un véhicule électrique, une Volvo C30 DRIVe. Mieux isolée et alimentée en électricité grâce à une énergie de source renouvelable, la maison aura une faible empreinte écologique. Le véhicule électrique se rechargera grâce aux panneaux photovoltaïques et permettra aux habitants de la maison de se déplacer sans émettre de CO2, grâce à ses batteries lithium-ion.

Elle sera habitée dès le mois de janvier 2011 et pendant six mois minimum par une famille pour que les experts de la Chalmers University of Technology puissent suivre les consommations et comprennent l’interaction entre un objet dernier cri et le comportement des habitants. D’autres spécialistes de l’environnement venant de Stockholm aideront les experts de la Chalmers University à calculer et évaluer l’empreinte carbone de la famille.

Deux autres maisons similaires sont actuellement en construction, la première est voisine de la maison d’origine et l’autre est située à Göteborg.

Pour en savoir plus :

www.onetonnelife.com

Suisse

Futurelife : Concevoir des solutions interopérantes

Source : Futurelife La maison FutureLife, en Suisse, se veut être une maison à la pointe des technologies de communication. Elle est habitée en permanence, comme l’a voulu son concepteur, le Professeur Otto Beisheim, afin de la confronter à l’usage réel. Une famille y a habité pendant trois ans.

Le concepteur a acheté une maison (2 millions d’euros) et l’a faite équiper, en avril 2000 et en moins de six mois, de l’ensemble des nouvelles technologies de l’information et de la communication grâce au travail et la fourniture gratuite de matériels, de services ou du savoir-faire de plus de 70 fournisseurs (équipements réseau, fournis par Cisco, Compaq ou Siemens, système électronique d’accès de Kaba, appareils ménagers intelligents de V-Zug, système de réception de courses de SkyBox, etc.).

La maison a été inaugurée en novembre 2000. Elle a été divisée en deux parties. D’un côté, la partie high-tech avec l’entrée, la cuisine, le salon, la cave et les pièces pour le jeu ou le travail. De l’autre, la partie classique avec les chambres à coucher et les pièces où les enfants peuvent s’isoler quand il y a des visiteurs.

La nouveauté du projet réside dans la collaboration étroite qu’ont dû mettre en œuvre les parties prenantes pour faire en sorte que les différents équipements à installer dans la maison interopèrent. Les fournisseurs avaient l’obligation de proposer des solutions qui fonctionnent ensemble et non de simples produits sur catalogues.

Pour les industriels qui les ont créés, la maison FutureLife constitue un lieu exceptionnel de test en vraie grandeur et de validation. Le retour d’information s’effectue à travers les articles de presse, les réactions des visiteurs ou les suggestions de la famille qui vit dans la maison. Ainsi, par exemple, le dispositif d’accès biométrique développé par Kaba et Siemens n’ouvre la porte que s’il reconnaît l’empreinte digitale de la personne, empreinte marquée par le pouce sur le capteur du portier. Dans les faits, le fonctionnement s’est révélé aléatoire. La société Kaba a réagi en élaborant une solution sur base hyperfréquence inspirée du système d’accès au Pentagone : on ouvre la porte en présentant sa montre à une borne radio.

La nouvelle maison possède de nombreuses technologies : une connexion Internet par fibre optique à 100 Mbit/s, un bus Instabus EIB pour les fonctions domotiques (éclairage, chauffage, stores, rideaux, fenêtres, alarmes de sécurité, etc.), un réseau à courants porteurs pour les équipements ménagers (frigo, cafetière, lave-linge, four, etc.), un réseau à câble coaxial pour les fonctions audiovisuelles et une passerelle assure le lien entre les différents réseaux et un serveur domestique sécurisé se charge de l’interface avec l’extérieur.

Pour en savoir plus :

www.futurelife.ch

Japon

Toyota Smart Center : Intégrer le véhicule électrique et les énergies de sources renouvelables sur le réseau électrique de la maison

Source : Toyota Toyota développe au Japon, dans le village de Rokkasho, un lotissement intelligent, le Toyota Smart Center, dans lequel le constructeur automobile a associé deux maisons intelligentes, équipées d’un système domotique de gestion de l’énergie, à six véhicules électriques, des Prius hybrides rechargeables.

Le but du constructeur est de tester pendant deux ans et d’améliorer la gestion de l’énergie au sein de ce petit groupe d’habitations (production d’énergie renouvelables à partir de stations éolienne et photovoltaïque, injection et soutirage du VHR, et consommation de la maison et de l’ensemble de ces équipements) et de développer une stratégie pour parvenir un jour à une société décarbonée, ou au moins une société à faibles émissions de CO2. Ce projet s’inscrit dans les opérations d’implantation des Smart grids auxquelles participe Toyota Motor Corporation (TMC).

Le Toyota Smart Center pourra contrôler et coordonner l’énergie consommée par les voitures et maisons. Ainsi, il fera le lien entre l’électricité reçue du fournisseur concerné et celle produite par les maisons – à partir de panneaux solaires par exemple. De plus, en transmettant des informations à leurs occupants/conducteurs, il autorisera une coordination et une surveillance à distance.

Plus précisément, le système peut confronter différentes informations : la charge résiduelle de batterie reçue d’un VHR relié au domicile concerné, la consommation électrique transmise par le système domotique du foyer, les prévisions météorologiques et les tarifs appliqués par le fournisseur d’électricité sur certains créneaux horaires.

Il peut ainsi coordonner la recharge du véhicule et la consommation énergétique du foyer afin de limiter les émissions de CO2 et la facture d’électricité. De plus, via son Smartphone, l’utilisateur peut vérifier à distance la charge de la batterie de sa voiture et l’autonomie permise, adapter la durée de recharge et actionner la climatisation pour préparer la voiture au départ. Au niveau de la maison, le système surveille la consommation d’énergie, l’électricité produite par les panneaux solaires, la charge des batteries et le volume d’eau chaude fourni par l’Eco-Cute (pompe à chaleur électrique) ; enfin, il permet aux habitants de contrôler à distance leurs batteries et leur chauffe-eau. Le système est également capable d’optimiser la consommation d’énergie en fonction du mode de vie du foyer, et de contrôler automatiquement la recharge de la batterie de la voiture et l’utilisation du chauffe-eau afin de favoriser systématiquement les économies d’énergie au quotidien.

Les personnes habitant dans les maisons et participant au projet seront aiguillées pendant les deux années pour apprendre à gérer au mieux l’énergie et même la revendre aux voisins en cas de surplus.

Visite du Green Office de Bouygues Immobilier Janvier 2011

Le concept

Source : Bouygues ImmobilierGreen Office Meudon est le premier bâtiment tertiaire de grande ampleur à énergie positive en France (d’autres bâtiments à énergie positive existent mais sont de taille plus réduite). Il s’agit d’un bâtiment qui produit plus d'énergie qu'il n'en consomme, en exploitant des énergies renouvelables.

Le calcul de la consommation énergétique n’a pas pris uniquement en compte les usages réglementaires (chauffage, ventilation, éclairage bureaux, rafraichissement et auxiliaires). Les consommations électriques des utilisateurs, pour les usages bureautiques, ont également été incluses, et la totalité des consommations du bâtiment et des parkings a été considérée. « Bouygues ne s’engage pas sur un volume de consommation, mais sur une valeur de charges en euros, en prenant, sur neuf ans, des hypothèses de prix (de l’énergie notamment) et des indexations » Les Echos, 13/01/2011.




L’architecture

Source : Bouygues Immobilier D’une surface totale de 23 000 m2, le bâtiment a forme de peigne, ce qui permet aux façades d’être ombragées et donc de limiter les apports thermiques.

Les murs ont 48 cm d’épaisseur : 20 cm de béton, 20 cm d’isolant thermique, 5 cm d’aluminium et 3 cm de lame d’air. Le béton a une excellente inertie thermique et permet d’emmagasiner le chaud ou le froid et de le restituer ensuite. Dans les espaces de bureaux, Il n’y a pas de faux plafonds qui pourraient réduire les propriétés thermiques du béton.

Les châssis des volets et des fenêtres sont mixtes en aluminium coté extérieur et en bois coté intérieur, alliage choisi pour ses qualités thermiques et environnementales. Les fenêtres ont un double vitrage Saint Gobain avec une lame d’air, composée à 90 % d’argon, entre les deux verres pour l’isolation thermique et phonique. La surface vitrée représente 40 % de la surface de façade totale du bâtiment pour un plus grand apport en lumière naturelle afin d’améliorer le confort des collaborateurs.

Source : Bouygues Immobilier Le Green Office est ventilé grâce à un système d’ouvrants automatiques motorisés qui assurent la ventilation du bâtiment, remplacent la climatisation et permettent l’ajustement permanent de la façade aux besoins de refroidissement en fonction des périodes climatiques. La façade adapte son isolation et son étanchéité en fonction des contraintes climatiques et des besoins de confort. Ainsi, selon la température intérieure et extérieure, les ouvrants s’ouvrent ou se ferment en fonction des besoins : en été, ils permettent une ventilation nocturne et le stockage de la fraîcheur dans la dalle de béton pour la journée.

Bouygues a déposé un brevet pour le Vélum, un système permettant à la fois le chauffage, la ventilation et l’éclairage en fonction des capteurs de chaleur et de luminosité qui y sont intégrés.

En été, la température intérieure est ajustée en fonction des températures extérieures : des brasseurs d’air sont fixés au plafond et se mettent automatiquement en route lorsque la température intérieure est supérieure à 26°C. La température ressentie est ainsi abaissée de 3°C (Sociétés Arcoba et AMO Tribu).

En hiver, une centrale de traitement d’air réchauffe l’air pour le réinjecter dans les pièces et en été. La station météo située sur le toit permet de gérer l’ouverture et la fermeture des ouvrants en fonction de la température et de l’hygrométrie (orage, tempête, etc.).

Les cages d’escaliers sont éclairées naturellement par des puits de lumière provenant du plafond et ou des étages et sont rendues agréables par des murs végétaux (Escalier Principal) pour inciter les collaborateurs à prendre les escaliers plutôt que les ascenseurs qui représentent une consommation d’électricité non négligeable.

Le bâtiment est également doté d’un système de surveillance et de détection de présence d’intrus avec avertissement automatique du PC sécurité.

La production d’énergie

Deux centrales de production électrique sont sollicitées :

- 45 % de l’électricité est produite par des panneaux photovoltaïques (PV) placés en toiture (43 %), en abri-véhicule (40 %) et les 17 % restant sont répartis entre les verrières, les bardages et brise-soleil. Ils ont été produits par la société Ténésol (Total et EDF) avec différentes structures : cellules PV mono ou polycristallin.

- 55 % de l’électricité est produite par une chaudière à cogénération à huile végétale pure (issue de résidus de colza et produite dans les Yvelines pour limiter l’empreinte carbone) qui assure également l’ensemble du chauffage en hiver.

Source : Bouygues Immobilier
1. Alimentation en huile végétale : un moteur thermique de conception diesel utilise une huile végétale alimentaire usagée comme carburant ;

2. Production d’électricité : le couplage à un générateur électrique permet d’obtenir le courant nécessaire à une utilisation quotidienne ;

3. Récupération de chaleur : un échangeur thermique permet de récupérer la chaleur de combustion produite par le moteur, pour alimenter le bâtiment.






Le pilotage du bâtiment

Tous les équipements sont mis en réseau et font l’objet d’un pilotage centralisé (20 000 points de pilotage dans l’ensemble du bâtiment : GTB et station météo).

La gestion, la maintenance et la supervision sont assurées par Exprimm. Le logiciel Siego est une invention Bouygues Immobilier, qui agit comme la boîte noire du bâtiment. Elle contient un module d’expertise énergétique, un portail énergétique et un module de communication avec l’utilisateur afin de l’impliquer dans la gestion de l’énergie du bâtiment.

Les consommations énergétiques du bâtiment

Source : Bouygues Immobilier S’appuyant exclusivement sur des énergies renouvelables, l’immeuble produira 64 kWh/m²/an, pour une consommation estimée à 62 kWh/m²/an, tous usages confondus.

Bouygues a mis en place un contrat de performance énergétique (CPE) avec la société Steria, qui occupera les locaux prochainement (bail de location assorti d'une garantie des charges).
Bouygues ne s'engage pas sur un volume de consommation, mais sur un profil de consommation. Ce contrat fonctionne sur un système de bonus/malus sur les charges. Si les charges ne correspondent pas à celles annoncées dans le contrat de performance, Bouygues s’engage alors à rembourser la différence.

Les autres avancées de Bouygues dans le domaine des bâtiments intelligents et des Smart grids

1/ Green Office est une marque de Bouygues Immobilier. Deux autres bâtiments sont d’ailleurs en construction à Nanterre et à Rueil-Malmaison.
Bouygues développe par ailleurs le concept « RéhaGreen » de réhabilitation énergétique des bâtiments anciens.

2/ Centres commerciaux (par exemple, à Orange, Bouygues Immobilier a développé la plus grande centrale photovoltaïque d’Europe installée sur un centre commercial)

3/ Construction d’immeubles résidentiels aux normes BBC/BEPOS

4/ Développement d’éco-quartiers et de Smartcities : cela implique un aménagement cohérent au niveau économique, social et environnemental, de repenser l’espace urbain (formes urbaines denses pour augmenter les espaces verts), la mutualisation des usages, la préservation de l’environnement grâce à un nouveau système de collecte des déchets, le traitement des eaux usées, biomasse et incinération, ainsi que le stockage de l’énergie produite par les PV pour être réutilisée à un autre moment (Par exemple, à Fort d’Issy, un grand ensemble regroupe toutes les technologies de Smart grids au niveau d’un quartier : résidentiel, tertiaire et commercial, éclairage public, recharge des VE et stockage).

Alstom et Bouygues Immobilier ont créé EMBIX, une société de services de gestion de l’énergie destinés aux éco-quartiers. EMBIX proposera une offre étendue de services à forte valeur ajoutée, allant de l’audit de l’éco-quartier en fonction des nouvelles contraintes environnementales et réglementaires jusqu’à l’optimisation de la performance énergétique à travers des systèmes d’information s’appuyant sur les dernières technologies du Smart grid.

L’expérimentation « Kergrid »

Sous l’appellation « Kergrid » le Syndicat départemental d’énergies du Morbihan (SDEM) et Schneider Electric expérimentent, à l’échelle d’un bâtiment tertiaire, le fonctionnement d’un réseau électrique intelligent. Le système associe la production locale au stockage d’énergie. Ce dispositif doit permettre au bâtiment de s'effacer lors des pointes de consommation électrique.


Objectif

Ce pilote constitue le premier Smart grid mis en œuvre à l’échelle d’un bâtiment tertiaire avec stockage d’énergie. Il permettra d’utiliser l’énergie produite localement aux moments souhaités, notamment pendant les pics de consommation. Le système devrait ainsi permettre l’effacement électrique du bâtiment pendant 2 heures pleines.

À travers cette expérimentation, le SDEM souhaite montrer l’intérêt énergétique et économique de la maîtrise de sa production locale.

Enjeux

En raison de sa situation géographique enclavée, la Bretagne demeure aujourd’hui l’une des régions françaises les plus fragilisées électriquement. Aux heures de pointe, la péninsule, qui ne produit que 9,5 % de l’électricité qu’elle consomme reste exposée à des risques élevés de coupure d’électricité.

Au-delà de l’indépendance énergétique du bâtiment, l’un des enjeux est d’éviter de renforcer le réseau public de distribution, dont une partie des travaux est à la charge de la collectivité. Malgré les économies d’énergies, la consommation électrique est en effet en constante augmentation.

Le projet conduit par le SDEM et Schneider Electric s’inscrit dans la lignée du Pacte électrique breton et de ses trois piliers :

  • la maîtrise de la demande en électricité ;
  • le déploiement massif des énergies renouvelables ;
  • la sécurisation de l’approvisionnement.

En complément de la solution technique qui reste à développer et à mettre en œuvre pour arriver à ce « Kergrid », le projet permettra de soulever les questions juridiques et économiques intrinsèquement liées au stockage d’électricité.

Procédé

Le bâtiment comprendra un tableau de distribution électrique (TGBT) composé de moyens de délestage de charges, ainsi que de comptage des différents départs électriques. Le pilotage du chauffage et de la ventilation sera assuré par une Gestion technique centralisée (GTC).

L’expérimentation directement intégrée au bâtiment sera pilotée par un « Power Management System » (PMS), un automate qui sera chargé de gérer les flux d’énergie en arbitrant entre l’autoconsommation, le stockage ou la revente de l’électricité.

De multiples paramètres devront être intégrés par l’automate, tels que la production locale (photovoltaïque et mini-éolienne), les besoins électriques du bâtiment, la charge des batteries, la charge des véhicules électriques et les contraintes du réseau électrique.

Le partenariat entre le SDEM et Schneider Electric comprend la conception, la réalisation, la mise en service et l’exploitation du PMS durant 3 ans : onduleurs, batteries, automatismes, superviseur, ainsi que la plateforme « StruxureWare Energy Operation » permettant la mesure et le suivi des consommations énergétiques.

« Le projet du SDEM porte sur 90 kW, une première en France. Nous sommes très heureux de nous associer au SDEM, membre du Pôle Énergie Bretagne, dans ce projet précurseur. Il servira de démonstrateur expérimental, et prouvera le bien-fondé du stockage d’énergie pour la revente. », précise Pierre Tabary, Directeur France, de l’activité Services avancés de gestion de l’énergie chez Schneider Electric.

Conclusion

Le projet bien qu’expérimental ne cache pas ses ambitions : pouvoir proposer une technologie qui puisse être à terme reproductible à plus grande échelle.

Comme l'indique Henri Le Breton, Président du Syndicat départemental d'énergies du Morbihan, « nous croyons en l’avenir du stockage de l’électricité. Il était de notre responsabilité de démontrer la pertinence de cette option qui peut s'avérer d'autant plus pertinente qu'elle doit nous permettre d'éviter des renforcements de réseau électrique ».

Pour en savoir plus :

Communiqué de presse : "Le projet morbihannais Kergrid récompensé par le trophée Smart Awards 2013"

Établissement public de coopération intercommunale, le Syndicat départemental d’énergies du Morbihan (SDEM) a été créé le 7 mars 2008, succédant ainsi au Syndicat départemental d’électricité qui regroupe, depuis 1965, les 261 communes du Morbihan.
Propriétaire de plus de 23 000 km de réseaux d’électricité basse et haute tension, le syndicat organise le service public de la fourniture et de la distribution d’électricité. Autorité concédante, le SDEM assure des missions de maîtrise d’ouvrage, de maîtrise d’œuvre, d’assistance ou de conseil sur l’ensemble du département.


Spécialiste mondial de la gestion de l’énergie, Schneider Electric offre des solutions intégrées pour de nombreux segments de marchés : ’régies et infrastructures, industries et constructeurs de machines, bâtiments non-résidentiels, centres de données et réseaux ainsi que résidentiel.


Conclusion

L’avènement du bâtiment intelligent est aujourd’hui rendu possible en raison du développement des nouvelles technologies de l’information et de la communication, du contexte réglementaire, des objectifs environnementaux et de l’apparition du compteur communicant, interface entre les réseaux publics d’électricité et le réseau privé du bâtiment, qui ouvre des perspectives d’innovations majeures en aval du compteur.

De la gestion entièrement automatisée des équipements électriques des bâtiments à la communication en temps réel grâce à Internet, au téléphone portable et à d’autres médias en passant par les mécanismes d’effacement et de déplacement de la consommation, le bâtiment facilite la vie de l’utilisateur et devient, dans le même temps, un outil au service de l’efficacité énergétique et de la fiabilité des réseaux.

Ainsi, tous les acteurs tirent avantage de cette évolution, que ce soit le consommateur en termes de simplification de la vie de tous les jours, d’amélioration du confort ou d’économies financières, les gestionnaires des réseaux en termes d’amélioration de l’exploitation et de la fiabilité des réseaux ou les fournisseurs d’électricité en termes d’adaptation des offres tarifaires.

De nombreux projets de maison intelligente sont actuellement mis en œuvre dans le monde afin de tester les nouvelles technologies et fonctionnalités proposées par les centres de R&D des différents industriels et constructeurs.

Ces nouvelles technologies transforment le bâtiment actuel en bâtiment intelligent et en font, comme les systèmes de comptage évolués, une nouvelle brique des Smart grids. Sans bâtiment et sans maison intelligents capables de communiquer entre eux et avec le réseau électrique, il n’y aura pas de réseaux électriques intelligents.

Vous souhaitez participer à notre dossier ? Contactez-nous dès aujourd'hui pour devenir un de nos contributeurs.

Forum et interviews

La Commission de régulation de l’énergie a organisé son deuxième forum, consacré cette fois au bâtiment intelligent, afin de permettre à des experts à partager leurs points de vue sur ce thème.

Messieurs Emmanuel Rodriguez, Commissaire à la CRE et représentant des consommateurs, Xavier de Froment , Directeur France de Legrand, et Patrick Heinrich, Directeur Solutions & TBS de Siemens Building Technologies ont accepté de participer à ce forum et ont présenté les conditions.de réussite et les problématiques posées par le développement du bâtiment intelligent.


Point de vue d'Emmanuel Rodriguez
Membre du Collège de la CRE et représentant des consommateurs

Point de vue de Xavier de Froment
Directeur France de Legrand

Point de vue de Patrick Heinrich
Directeur Solutions & TBS de Siemens Building Technologies

Vous découvrirez également les interviews suivantes :

 

Interview de Pierre Germain
E-Cube

Interview d'Olivier Cottet
Directeur marketing du Programme HOMES

 

Interview d'Accenture

Interview de Laurent Schmitt (Alstom Grid) et Philippe Prévost (Legrand)
WebTV de CleanTech Republic présentée par Stéphane Parpinelli

Interview de Jean-Charles Tarlier (Steria France)
Directeur Industrialisation Steria France – Directeur du projet Steria GreenOffice©

Interview de Fabienne Latxague (Ijenko)
Directrice Marketing chez IJENKO


Point de vue d'Emmanuel Rodriguez (CRE)

Afin de mieux appréhender les besoins des consommateurs en matière de maison intelligente et identifier les facteurs du succès d’un tel concept, M. Rodriguez a adressé un court questionnaire aux bénévoles de l’association « Confédération Syndicale des Familles ». Aucune contrainte n’ayant été posée sur les possibilités de la maison intelligente, les bénévoles de l’association ont donc répondu en ayant à l’esprit la maison idéale, voir idyllique. Les réponses ont, par exemple, fait référence au chauffage adapté à chaque pièce, au démarrage du chauffage en fonction de la présence des occupants ou du prix de l’électricité et à la gestion des appareils à distance.

Trois grands types de services souhaités par les consommateurs émergent des réponses au questionnaire :

  • permettre des économies d’énergies (gestion de la pointe, effacement) ;
  • simplifier la vie quotidienne (possibilité de gérer toute la maison à partir d’un écran ou d’une télécommande) et faciliter la prise en charge à domicile des personnes handicapées et âgées ;
  • améliorer le confort (température des pièces) et offrir des gains de temps grâce aux automatismes dans la maison.

Pour assurer le développement et la réussite de la maison intelligente, les consommateurs sont attentifs à divers points. En premier lieu, la simplicité d’usage est primordiale pour qu’ils s’approprient les appareils, que ce soit en termes de fonctionnement ou de programmation. De plus, les services d’assistance doivent être accessibles (téléphone) et efficaces (rapidité de la réponse et de l’intervention).

En second lieu, la fiabilité et la durabilité des installations et des équipements sont essentielles. Diverses inquiétudes peuvent freiner les consommateurs dans leur acceptation de la maison intelligente : comment la maison réagira-t-elle à des pannes ? Quels seront les systèmes de secours ? A l’instar de ce qui se passe dans le monde de la téléphonie, les appareils ne vont-ils pas devenir très vite obsolètes ? Les consommateurs ne veulent surtout pas avoir à changer leurs appareils trop fréquemment. Il convient que l’interopérabilité des matériels et logiciels permettra aussi d’éviter que les consommateurs soient captifs d’un système matériel-logiciel-constructeur et d’optimiser le jeu de la concurrence. Cela nécessitera probablement des travaux de normalisation (qui sont en cours) pour que les appareils domestiques soient compatibles avec le système mis en place, sans devoir ajouter des éléments représentant des coûts supplémentaires.

Par ailleurs, les consommateurs accordent également de l’importance au critère de l’adaptabilité des installations à leurs usages et à leurs modes de vie : le système doit s’adapter aux nouveaux occupants et doit être capable de prendre en compte qu’il existe différentes manières de consommer.

Enfin, des économies d’énergies visibles et réelles sont essentielles : à défaut de se rendre compte d’un gain monétaire (qui dépendra de l’évolution des prix des énergies), les consommateurs doivent pouvoir constater la diminution de leur consommation d’énergie liée à la maison intelligente.

Toutefois, la maison intelligente ne sera pas la seule réponse en termes de maîtrise de la demande d’énergie. La question des usages est en effet primordiale : si les comportements des consommateurs dans leur logement ne changent pas, même une maison intelligente à la pointe de la technologie ne sera pas suffisante.

Afin de répondre aux besoins de chaque utilisateur, la segmentation des offres pourra être une solution envisageable, du simple boîtier énergie servant à asservir les différents appareils électroménagers jusqu’à la maison entièrement intelligente du film « Mon Oncle », de Jacques Tati.

Néanmoins, trois questions majeures restent sans réponse : les coûts d’investissement, de fonctionnement et d’assistance, l’équipement des habitations mises en location et l’adaptabilité des logements anciens.


Emmanuel Rodriguez
7 décembre 2010

Pour en savoir plus :

Présentation diffusée lors du forum de la CRE : Les attentes des consommateurs

Emmanuel Rodriguez est Commissaire à la Commission de régulation de l’énergie depuis 2007. Il est également Secrétaire général adjoint de la Confédération Syndicale des Familles (La CSF) et de la FNAAFP/CSF.




Point de vue de Xavier de Froment (Legrand France)

La société Legrand considère qu’une maison intelligente est une maison « bien câblée ». Elle représente la convergence des technologies de réseaux électriques intérieurs vieilles de 50 ans et de nouveaux besoins. Ces nouveaux besoins sont de trois types : la performance énergétique, le vieillissement de la population qui engendre des attentes sociétales en termes de nouveaux services (maintenir un lien social, éviter les incidents et accidents, e-santé, etc.) et l’explosion des technologies de l’information (la maison est un lieu communicant où le multimédia est omniprésent). Aujourd’hui, les maisons bien câblées peuvent apporter des réponses à ces besoins.

La maison intelligente correspondra aux usages qu’en auront les consommateurs. Aujourd’hui, Legrand travaille beaucoup sur l’ergonomie des appareils pour les rendre accessibles à tous. Plus précisément, le concept du « design for all » consiste à rendre évolutives les installations du logement en fonction des occupants – contrairement au câblage électrique réalisé jusqu’ici, dont la durée de vie est d’environ 35 ans, sans aucune possibilité d’évolution.

La nouvelle installation électrique sera communicante : Legrand parle alors de « smart cabling » qui permet l’intégration progressive d’une intelligence dans les équipements et les composants électriques des bâtiments. Les ordres de pilotage nécessaires sont transmis par radio et relayés par un câblage en courant faible (basse tension et très faible ampérage). C’est cela l’évolution technologique par rapport à la maison du passé : le circuit de commande est distinct du circuit d’énergie. L’avantage de ce type de câblage est d’être non intrusif pour l’usager, qui reste maître de ses installations, contrairement aux premiers systèmes domotiques.


Source : Forum 7 décembre 2010 – Legrand


Dès lors, une maison ainsi câblée (« intelligente ») peut très facilement se prêter à des opérations de délestage. C’est fondamental pour le développement des Smart grids, dont l’un des buts est de faire baisser la consommation au moment opportun. Legrand estime que, si les 35 millions de logements en France étaient câblés « intelligemment », il serait possible de réduire leur consommation de 25 à 30 % de façon instantanée.

La dernière chose importante est l’ « iPhonisation » de la société. Les usagers ont envie de piloter leurs installations avec leurs Smartphones ou tablettes. Avec ces appareils, l’utilisateur peut visualiser la température de la pièce, afficher ses consommations d’eau, d’électricité et de gaz – tant en valeur instantanée qu’en valeur moyenne –, voir qui sonne à la porte, etc. Legrand ne voit aucun empêchement d’ordre technologique pour le développement de maisons intelligentes, mais seulement des besoins de définition d’usages, de capacité de mise en œuvre et de volonté de financement.

Legrand est persuadé d’être devant une évolution technologique majeure qui va bouleverser la construction dans les années à venir et d’intéresser de nombreux opérateurs (téléphonie, service, sociétés de construction d’HLM, etc.).


Source : Forum 7 décembre 2010 – Legrand




Xavier de Froment
7 décembre 2010

Pour en savoir plus :

Présentation Legrand diffusée lors du forum de la CRE

Xavier de Froment est actuellement Directeur France du groupe Legrand. Il a été auparavant Directeur Général de Groupe Arnould.




Point de vue de Patrick Heinrich (Siemens Building Technologies)

La division Building Technologies de Siemens (SBT) apporte des solutions de gestion globale de bâtiments pour l’efficacité énergétique et «l’intelligence» des bâtiments.
Automatisation, sécurité incendie, détection intrusion, contrôle d’accès, surveillance vidéo, distribution d’énergie basse tension, éclairage : toutes ces disciplines sont mises en œuvre dans les nouveaux bâtiments.

La GTB désigne un système informatique permettant de superviser et de gérer l’ensemble des systèmes installés, tels que chauffage, climatisation, ventilation, électricité, etc, ainsi que d’autres équipements comme les ascenseurs, automates... Ceci peut aujourd’hui s’étendre plus globalement à toutes les disciplines techniques présentes dans le bâtiment (systèmes de sécurité, sûreté, surveillance vidéo, etc)

Les bâtiments consomment 40 % de l’énergie mondiale (42 % en France). Or, le coût de construction d’un bâtiment ne compte que pour 20 % de son coût complet jusqu’à sa démolition. Pour diminuer la part de coûts d’exploitation (80 % du coût complet rapporté à la durée de vie), il est alors essentiel de rendre les bâtiments plus efficaces énergétiquement.

Toutes les grandes villes s’interrogent sur les manières de réduire les émissions de CO2 et leur consommation énergétique. A Londres, où une expérimentation est en cours, les résultats tendent à montrer que, grâce à la gestion globale du bâtiment, le retour sur investissement est très rapide, la consommation d’énergie réduite et son utilisation optimisée.


Source : Forum 7 décembre 2010 – Siemens


La gestion globale du bâtiment permet de mieux piloter les nouvelles sources d’énergies actuelles ou à venir. Selon Siemens, l’efficacité énergétique du bâtiment passe nécessairement par une GTB fédérant les différents métiers techniques du bâtiment. L’objectif est de passer d’une GTB de «contrôle/commande» à une hypervision globale de bâtiment, atout majeur pour l’efficacité énergétique.

Toutes les informations du bâtiment sont intégrées et concentrées sur cet hyperviseur. Celui-ci offre une vue globale et homogène des différents systèmes. Il leur permet de communiquer et d’interagir, constituant ainsi la base de l’intelligence de bâtiment. Les interactions et scénarios (réactions automatiques et intelligentes en fonction des situations) démultiplient les performances en termes d’efficacité énergétique, d’exploitation et de confort.


Source : Forum 7 décembre 2010 – Siemens

Le bâtiment à énergie positive adapte sa consommation au coût de l’énergie, et non plus aux seuls besoins. Il est capable de stocker de l’énergie (le véhicule électrique y contribuera) et de la produire. Le bâtiment fait son stock d’énergie quand le coût de celle-ci est le plus bas. Grâce à des accumulateurs, le bâtiment pourra tirer sur ses réserves quand le prix de l’énergie sera élevé.


Source : Forum 7 décembre 2010 – Siemens

On passe alors d’un système où l’on produisait en fonction de la consommation à un modèle où le bâtiment consomme en fonction de ce qu’il produit produit, c'est-à-dire qu’il adapte sa consommation à la production disponible.

Les solutions techniques de Siemens sont aujourd’hui disponibles.


Patrick Heinrich
7 décembre 2010

Pour en savoir plus :

Présentation diffusée lors du forum de la CRE : Bâtiments intelligents : impact de la gestion technique du bâtiment (GTB) sur l'efficacité énergétique du réseau

Patrick Heinrich est Directeur Solutions & Total Building Solutions de Siemens depuis 2009. Précédemment, il occupait le poste de chef de produit « Industrial Business » au sein de Siemens Building Technologies en Suisse.




Interview de Pierre Germain (E-Cube)

En préambule, E-Cube souhaite rappeler que les problématiques habitat et tertiaire sont très différentes. Lors de cette rencontre, nous nous sommes focalisés sur le concept d’habitat intelligent.

Quelle est la place des services de gestion de l’énergie parmi les nouveaux services proposés par la maison intelligente ?

Le périmètre de ces nouveaux services est ambigu : certains acteurs ne s’intéressent qu’à la partie « gestion énergétique » alors que d’autres considèrent ces services comme une composante annexe d’un ensemble de services plus large.

Aujourd’hui, nous voyons plutôt se structurer des modèles d’affaires où la gestion de l’énergie apparaît comme une offre au sein d’un bouquet de services tiré par des applications de télésurveillance, de télé-sécurité et de domotique. Préparer le développement de ces bouquets de services nécessite alors de tirer les enseignements des échecs passés de la domotique sur les vingt dernières d’années.

Un schéma de déploiement et d’adoption de ces nouveaux services, similaires à celui des télécoms peut être envisagé. Le développement de ce marché pourrait passer par une ou plusieurs killer applications (application ou technique censée être d’une grande efficacité et dominer les autres techniques), entraînant le reste du marché comme cela a été le cas avec l’email pour l’Internet ou le SMS dans la téléphonie mobile. L’effacement diffus, figure « phare » des nouvelles applications énergétiques, pourrait constituer cette killer application de l’habitat intelligent.

Au niveau de prix actuel de l’énergie, l’intérêt économique du déploiement de services de gestion est souvent limité à quelques configurations particulières ; le reste de la clientèle est aujourd’hui constituée de technophiles passionnés pour lesquels la rentabilité de l’investissement n’est pas le critère de décision principal. La hausse des prix de l’énergie sera un élément déterminant du développement des services de gestion de l’énergie en élargissant la base de clients pour lesquels ces offres seront rentables.

Quels modèles d’affaires peuvent être développés pour intégrer les services de gestion de l’énergie dans la maison intelligente ?

De nombreux acteurs estiment que la gestion de l’énergie ne justifie pas économiquement, à elle seule, le déploiement de passerelles communicantes. En revanche, des modèles d’affaires avec des passerelles multiservices sont en train d’être étudiés.

Comme Telefonica le teste au sein de Beywatch par exemple, un opérateur de téléphonie pourrait se positionner comme gestionnaire d’une passerelle et, sur le modèle de l’iPhone, proposer à des tiers de venir « implémenter » services et équipements (autour de la gestion de l’énergie, mais également des applications de confort, d’alarmes techniques, de surveillance, de contrôle d’accès, d’électroménager communicant voire de maintien des personnes à domicile) sur cette même passerelle. Cet opérateur fournit la connectivité (ADSL ou GPRS) et administre le réseau domestique du client ainsi que la passerelle technique. Ce savoir-faire d’administration de ces passerelles (par exemple, l’ajout de nouveaux services via la mise à jour du micro-logiciel) est une compétence clé, détenue par les opérateurs télécoms.
Ce modèle permet de mutualiser le coût d’une partie de l’infrastructure entre différents opérateurs de services. La principale difficulté réside alors dans la gouvernance : la mise en place de modèles d’affaires collaboratifs qui fonctionnent et qui soient acceptables par toutes les parties prenantes.

Quelles sont les différentes difficultés rencontrées ?

La mise en place de modèles collaboratifs entre les acteurs est une des difficultés majeures puisque ces modèles gagnant-gagnant sont encore à inventer. Des schémas seront testés dans le cadre des consortiums qui se verront attribuer des fonds « démonstrateurs » ADEME (financement dans le cadre des « investissements d’avenir » du Grand Emprunt). En première analyse, chaque acteur a une stratégie et des intérêts qui lui sont propres et potentiellement conflictuels avec ses partenaires. Les équipementiers, par exemple, s’intéressent naturellement principalement à la commercialisation d’équipements, tandis que d’autres acteurs voudront développer des modèles d’affaires liés aux services. Ils souhaiteront réduire la barrière à l’entrée au plus bas en abaissant le coût de l’équipement, pour le rendre plus accessible, au détriment de la marge de l’équipementier. Le modèle d’affaires peut alors reposer sur un mécanisme de subventions croisées (l’équipement est subventionné par les revenus de service), comme celui qui existe dans les télécoms. Dans le dialogue sur la construction du modèle d’affaires entre les différents acteurs, la question du partage de risque sera alors prédominante : l’équipementier acceptera-t-il qu’une partie de ses revenus équipements dépendent du succès à venir sur les services ?

Concernant l’architecture technique, des divergences peuvent également survenir.

  • Sur les choix technologiques d’abord : l’industriel va-t-il s’appuyer sur une solution standardisée ou va-t-il s’appuyer sur des solutions avec des protocoles de communication propriétaires ? La stratégie de certains équipementiers est d’opter pour un protocole propriétaire de façon à rendre le client captif d’une plateforme technique. Cette position reflète un arbitrage « valeur » au profit du « volume » de ventes : une préférence pour un marché plus petit à plus forte valeur ajoutée plutôt que pour un marché plus démocratisé à plus faible marge, les marchés du neuf et de la rénovation lourde plutôt que l’amélioration des logements existants. Cette vision des protocoles propriétaires est néanmoins incompatible avec la notion de passerelle ouverte à différents acteurs. On peut toutefois relever des inflexions dans cette stratégie de la part de certains équipementiers.
  • Ces divergences concernent également la sophistication de l’architecture technique ; un équipementier privilégiera des solutions sophistiquées, adaptées au marché de la construction neuve ou à celui de la rénovation lourde ; son modèle d’affaires repose par ailleurs sur un partenariat avec des électriciens-installateurs (les équipementiers investissent dans la formation d’installateurs qui sont leurs premiers prescripteurs). Un acteur de services grand public va plutôt viser une diffusion à grande échelle, avec des solutions plug-and-play.

A quel horizon peut-on envisager le développement massif de ces concepts d’habitats intelligents ?

Au-delà des progrès techniques et des développements marketing, le prix de l’énergie ainsi que l’action des pouvoirs-publics sera déterminante (Réglementation Thermique, incitations fiscales etc.). L’engagement actuel des acteurs industriels signifie qu’ils croient à une opportunité de court-moyen terme. Sur le long terme, la tendance est de toute façon favorable : le développement du véhicule électrique ou de la production électrique distribuée sont des dynamiques nouvelles qui tireront le déploiement des concepts d’habitat intelligent.

Des constructeurs automobiles pourraient ainsi investir les territoires de l’habitat intelligent via les wall box, qui gèrent la recharge des véhicules électriques (VE), en s’impliquant dans sa conception, sa commercialisation voire son exploitation. Elle n’est alors pas installée en aval du système électrique et cantonnée à la gestion intelligente du VE, mais elle est, au contraire, positionnée très en amont dans l’architecture du système électrique du domicile pour gérer non seulement la recharge, mais aussi piloter l’ensemble des consommations du foyer.

D’autres conditions sont toutefois requises pour que la gestion distribuée de l’énergie puisse se développer :

  • le déploiement de tarifs fortement différenciés, en termes horo-saisonniers, pour que les arbitrages temporels créent une valeur significative (c’est prévu en France avec le programme Linky, mais pas en Allemagne par exemple) ;
  • un dispositif de comptage approprié ;
  • une gouvernance permettant un partage de valeur équitable entre univers régulé (qui porte pour partie les investissements) et univers concurrentiel.

Quelles leçons peut-on tirer des développements bâtiments intelligents dans le tertiaire ?

Les contrats de performance énergétique (CPE) commencent à se développer de façon significative en Allemagne ou aux Etats-Unis, et dans une moindre mesure en Grande-Bretagne ou en France. Le modèle d’affaires consiste en un partage, entre le prestataire de service et les clients (collectivités territoriales, le plus souvent, dans le cadre de Partenariats Publics Privés), des économies réalisées sur les consommations grâce à l’amélioration de la performance énergétique.
Ces CPE nécessitent une automatisation importante des bâtiments pour l’optimisation de leur pilotage et le contrôle des engagements des clients sur les conditions d’utilisation du bâtiment.
Sur un modèle similaire, le développement des concepts d’habitat intelligent pourrait passer par une convergence entre la fourniture d’énergie et la gestion de l’efficacité énergétique au domicile. Un travail important d’adaptation des concepts CPE doit être envisagé : la complexité de ce type de dispositif n’est pas adaptée au marché de masse. Toutefois, un travail marketing permettant de valoriser un engagement de moyen (par opposition à un pur engagement de résultats) et un travail d’ingénierie tarifaire (transfert de la volatilité de la consommation liée à la thermosensibilité via des dérivés climatiques), permettent d’entrevoir de nouvelles pistes de structuration du déploiement de l’habitat intelligent.


Pierre Germain
21 décembre 2010

Pour en savoir plus :

Le « Smart home » : état des lieux et perspectives de développement des concepts d’habitat intelligent

Interview d'Olivier Cottet (Programme Homes)

Plus des deux-tiers des grands bâtiments tertiaires seront « intelligents », prédit Olivier Cottet (Programme Homes)

Entretien avec Olivier Cottet, directeur marketing du Programme HOMES, le plus gros programme européen dans le bâtiment vert dont Schneider Electric est à l'origine, qui effectue des recherches sur le contrôle actif des bâtiments pour optimiser leur consommation, la gestion des énergies en lien avec le smart grid, l’implication des acteurs du bâtiment, le monitoring ou encore la création d’outils pour la filière.

Comment voyez-vous la progression du bâtiment « intelligent » ?

Le marché du bâtiment intelligent (c’est-à-dire équipé de systèmes de contrôle-commande et de monitoring pour optimiser les consommations d’énergie) encore émergent, connaît aujourd’hui, et va connaître dans les années à venir, un essor particulier. En effet, l’« intelligence » dans les bâtiments, marginale il y a 20 ans, est apparue depuis une dizaine d’années dans les constructions tertiaires, notamment dans celles de grandes surfaces (plus de 10 000 m2). Depuis, les coûts de ces techniques ont baissé (environ 4 à 5 % du coût de construction) et elles ont pu se développer dans des bâtiments plus petits, de 5 000 m2. Aujourd’hui, avec l’évolution des réglementations - nouvelle RT 2012, NF EN 16 001, loi Nome sur l’énergie...- nous assistons à une forte progression du taux d’équipement. Le nombre de bâtiments neufs équipés de fonctions de ce type devrait augmenter de façon notable dans les prochaines années. Même ceux de moins de 1 000 m2 intègreront ces fonctions intelligentes qui deviennent indispensables.

La qualité du bâti, avec une bonne isolation et des vitrages performants, ne peut suffire à faire qu’un bâtiment soit faible consommateur d’énergie. C’est une base de départ mais il faut gérer la manière dont il est occupé et exploité. Pour cela, le monitoring des équipements est indispensable pour en mesurer les consommations énergétiques et pouvoir ainsi apporter des solutions d’amélioration. Jusqu’alors quasi-inexistant, nous allons, pour les bâtiments neufs du tertiaire, vers un taux d’équipement de 20 à 25% dans les années qui viennent. Ce marché est en plein boom, tant au niveau des grandes entreprises que des PME, mais aussi au niveau des collectivités locales, qui, elles aussi, veulent réaliser des économies et adopter une véritable démarche de développement durable.

Une enquête menée en 2009 sur les investissements liés à la réduction des dépenses énergétiques a montré que 7 entreprises sur 10 poursuivaient d’abord des objectifs de développement durable plutôt qu’économiques. A cet égard, les labels type HQE ou encore le Grenelle de l’Environnement ont très bien fonctionné comme moteur de cette tendance. Aujourd’hui, Les promoteurs immobiliers tentent de trouver une valeur de marché aux labels verts.


Comment voyez-vous la progression du bâtiment « intelligent » ?

Au niveau européen, les comportements des acteurs sont étroitement liés à celui des Etats. Chaque Etat a en effet une totale liberté pour traduire la Directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments.
Le Royaume-Uni est le plus en avance sur les systèmes de monitoring et de contrôle, l’Espagne sur la gestion de l’éclairage et de la climatisation, la France sur l’isolation et les doubles vitrages. Mais depuis le Plan bâtiment du Grenelle et avec la RT 2012, la France a une position de leader d’opinion en Europe dans le domaine de la performance énergétique. Nous sommes très volontaristes même si nous sommes encore trop souvent conceptuels, avec un foisonnement de labels et de normes un peu compliquées.


Comment voyez-vous la progression du bâtiment « intelligent » ?

Schneider Electric se situe au cœur de l’efficacité énergétique à travers ses différentes activités. Notre métier est bien la gestion de l’énergie et nous attendons une forte croissance dans ce domaine. Acteur résolument engagé, le groupe est par exemple à l’origine du programme HOMES (HOMES comme Habitats et bâtiments Optimisés pour la Maîtrise de l’Energie et des Services, ndlr), un programme collaboratif d’innovation lancé bien avant le Grenelle de l’Environnement.


En quoi consiste le programme HOMES ?

HOMES est le plus important programme européen de recherche dans le domaine de l’efficacité énergétique dans le bâtiment. Initié par Schneider Electric en 2008, il regroupe 13 partenaires : des entreprises privées qui disposent de technologies complémentaires aux nôtres, comme Philips pour l’éclairage, ST Microelectronics ou Somfy, ainsi que des laboratoires de recherche publics comme ceux d’EDF, du CSTB ou du CEA.

L’objectif est de proposer des solutions pour permettre à chaque bâtiment d’atteindre la meilleure performance énergétique. Les petits bâtiments tertiaires existants sont notre cœur de cible : 95% des surfaces européennes du tertiaire sont en effet constituées de bâtiments de taille inférieure à 2 500 m² et ne sont équipées de quasiment aucun système de gestion d’énergie. Le programme est doté d’un budget de 88 millions d’euros, dont 39 millions apportés par l’Etat français et le reste par les partenaires.

Nous sommes à mi-chemin : HOMES a été créé en septembre 2008 pour 4 ans. Nous avons récemment présenté des prototypes et Schneider Electric commercialisera dès 2011 les premiers produits issus du programme. Il s’agit dans un premier temps d’une prise électrique, destinée au secteur du résidentiel, capable de mesurer et de contrôler la consommation des équipements qui lui sont raccordés. Attention, il ne s’agit pas d’un gadget destiné à fonctionner tout seul : elle est conçue comme une brique d’un ensemble. La prise doit s’intégrer dans un système global de gestion de l’énergie.


Quelles économies peuvent permettre ces technologies ?

Les trois technologies du bâtiment vert, à savoir un bâti de qualité, des équipements performants et des systèmes de contrôle-commande et de monitoring, ont toutes trois le même potentiel : celui de réduire la consommation de moitié.


Sur le plan technologique, l’Europe est-elle en avance ou en retard par rapport, par exemple, aux Etats-Unis ?

Au niveau technologique, preuve de notre avance, le premier client du capteur issu du programme HOMES a été le MIT. L’Etat français investit beaucoup dans l’efficacité énergétique, via le budget de l’Ademe, les aides aux investissements dans ce domaine type éco-prêt à taux zéro, les subventions des collectivités locales et les bâtiments publics de l’Etat ou des collectivités, qui souvent se veulent exemplaire dans le cadre de leurs Agenda 21. L’effort est extraordinairement soutenu. L’enjeu est énorme, également pour la création de l’emploi et les relais de croissance. Et 2011 ira plus loin : nous ne parlerons plus seulement des bâtiments intelligents ou du smart grid, mais des éco-quartiers et des green cities.



Olivier Cottet
Publié par GreenUnivers • lundi 24 janvier 2011 à 15:41

Interview d'Accenture

Le bâtiment intelligent : plus de matière grise, mais surtout moins de coûts d’exploitation

Le stock de bâtiments tertiaires représente plus d’un milliard de mètres carrés (Source : plan-batiment.legrenelle-environnement.fr) et contribue à hauteur de 15 % à la consommation d’énergie finale en France (Source : stats.environnement.developpement-durable.gouv.fr). Face à ce constat, pour atteindre les objectifs nationaux d’efficacité énergétique (le Grenelle de l’environnement a fixé un objectif de 38 % de gain en 2020 sur le parc existant), les professionnels de l’immobilier se sont mobilisés pour développer des offres et renouveler avec succès les techniques et savoir-faire en construction/isolation thermique.

La construction et la rénovation ne représentent que 2 % par an du renouvellement du parc immobilier (Source : MEEDEM). Cela implique que la seule amélioration de performance des bâtiments neufs ne suffira pas à atteindre ces objectifs et que l’effort devra aussi porter sur les bâtiments existants. Or les moyens financiers à mobiliser et la durée du retour sur investissement pour les rénovations énergétiques lourdes, du fait de leurs impacts sur l’occupation des bâtiments, constituent des freins à l’accélération des chantiers de rénovation.

En parallèle, il existe de forts gisements d’économies obtenues par la simple optimisation des équipements énergétiques existants du bâtiment tertiaire :

  • un meilleur pilotage : couper l’alimentation des équipements inutilisés, respecter les températures de consigne, éviter de chauffer et refroidir en même temps ;
  • une meilleure maintenance des équipements : détecter les régulations déficientes, détecter les valves et les capteurs en panne, utiliser les sources de froid ou de chaud « gratuites » (air extérieur, recyclage).

L’exploitation de ces gisements d’économies, qui représentent en moyenne 30 % de la facture énergétique et dont l’intérêt conceptuel est évident, se heurte cependant à des difficultés opérationnelles :

  • le nombre d’équipements à suivre (autant de milliers de points de mesure que de m²) qui rend la tâche rédhibitoire sans outil adéquat pour industrialiser le suivi ;
  • le coût de la matière grise pour analyser ces données qui dans la grande majorité des cas ne rentre pas dans le budget de maintenance récurrente du bâtiment ;
  • une focalisation sur la réduction des coûts de maintenance – faciles à mesurer – au détriment des économies d’énergie – difficiles à comptabiliser en intégrant les variations climatiques et d’occupation du bâtiment ;
  • une orientation historique des fournisseurs d’automatismes, dont le modèle économique est optimisé surtout pour la vente de matériels, même si les services représentent une part croissante de leur activité (croissance de 6 %). (Syndicat des Automatismes du génie Climatique et de la Régulation, Marché 2009)

Une des approches pour identifier les gisements d’économies est de multiplier la pose de compteurs d’énergie et les systèmes d’affichage des courbes de consommation. Si ceux-ci sont indispensables pour afficher et mesurer les progrès, ils ne suffisent pas à diagnostiquer les causes de surconsommation.

Pour surmonter les difficultés citées précédemment, il existe des solutions qui rendent le bâtiment véritablement intelligent, en abaissant le coût d’expertise en génie thermique indispensable aux efforts d’optimisation. Ces solutions, orientées sur l’analyse automatique des données, accélèrent le diagnostic énergétique d’un bâtiment, systématisent la détection des dérives et la priorisation des actions de maintenance sur des critères économiques.


Accenture a développé une solution de ce type, déployée sur plus de 15 millions de mètres carrés. Cette solution proposée en mode SaaS (Service as a Software) diagnostique à distance les écarts par rapport :

  • à des référentiels de consommation énergétique interne ou externe ;
  • à des niveaux de confort (température, hygrométrie, CO2) attendus ;
  • à des comportements de référence des sous-équipements (chaudières, groupes froids, pompes à chaleur, centrales de traitement d’air, unités terminales, recycleurs) quel que soit le constructeur ;
  • à des comportements de référence des capteurs présents dans les équipements (température, pression, ouverture de valve, de vanne, de registre).

Cette solution applique les technologies d’analyse massive des données aux données techniques d’un portefeuille de bâtiments, elle complète et ne se substitue pas à la Gestion Technique Centralisée des bâtiments tertiaires (bureaux, centres commerciaux, datacenters, hôpitaux). Elle apporte les bénéfices suivants sans investissement lourd :

  • maîtrise de la facture énergétique et de l’impact environnemental : 15 % à 30 % de réduction de la consommation et des émissions CO2 ;
  • augmentation de la durée de vie des équipements et optimisation des coûts de maintenance : 10 % à 20 % de réduction des coûts liés à la maintenance ;
  • détection avancée des pannes et baisse du taux d’indisponibilité : fiabilisation des locaux sensibles ;
  • amélioration du confort et valorisation du patrimoine immobilier : traçabilité du niveau de confort.


Accenture
Cyrille Witjas - cyrille.witjas@accenture.com
Benoit Prunel - benoit.prunel@accenture.com
26 janvier 2011

WebTV Thema - CleanTech Republic

Véritables laboratoires pour le déploiement du Smart Grid, les bâtiments intelligents intègrent des solutions innovantes de gestion de l’énergie. Une optimisation qui se trame à l’intérieur de ces édifices (pilotage des consommations, efficacité énergétique…) mais aussi à l’extérieur, via de meilleures interfaces de communication avec le réseau électrique. Deux problématiques abordées lors d’une nouvelle émission du WebTV Thema - Smart Grid.


Source : CleanTech Republic
Invités : Laurent Schmitt (Alstom Grid) et Philippe Prévost (Legrand)
Présentation : Stéphane Parpinelli

15 novembre 2010

Interview de Jean-Charles Tarlier (Steria)

Vous allez vous installer dans le bâtiment intelligent GreenOffice©, construit par Bouygues Immobilier à Meudon. Pourquoi avoir choisi de déménager dans un bâtiment intelligent ?

Ce projet est né de la convergence de deux enjeux fondamentaux pour Steria : l’amélioration des conditions de travail de nos collaborateurs d’une part, et la poursuite d’une croissance durable d’autre part.

Nous souhaitions tout d’abord pouvoir rassembler nos équipes dans des locaux représentatifs de Steria et de nos valeurs (ouverture, simplicité, indépendance, respect et créativité), et leur faire bénéficier d’un environnement de travail alliant confort, convivialité et modernité. Notre cœur de métier est en effet l’innovation technologique.

Il était en outre indispensable que le site de notre nouvelle implantation soit totalement aligné aux engagements de Steria en matière de développement durable et de protection de l’environnement. Les notions de croissance durable, de respect de nos parties prenantes et de contribution solidaire envers la société sont au cœur de notre modèle de gouvernance.

Ajoutez à cela des contraintes économiques et réglementaire de plus en plus fortes (hausse du coût des énergies, Grenelle de l’environnement, taxation du carbone à moyen terme)… le choix d’un bâtiment intelligent s’est imposé de lui-même !


Image © Michel Montagut

Quelles sont vos attentes face à un bâtiment à énergie positive ?

Le principe d’un bâtiment à énergie positive est simple : minimiser la consommation énergétique de l'immeuble et produire plus d'énergie qu'il n'en consomme pour son fonctionnement.

Le concept du GreenOffice© s'articule ainsi autour de trois axes :

  • la réduction des consommations énergétiques, c'est-à-dire « consommer moins ». GreenOffice© permet ainsi de diminuer de 60 % la consommation énergétique par rapport à celle d'un immeuble standard et de 30 % par rapport aux immeubles les plus performants du marché ;
  • la production d’énergie de sources renouvelables sur le site pour « produire plus que nous consommons ». La production d'énergie de l'immeuble sera notamment assurée par plus de 5000 m² de panneaux photovoltaïques.
  • la création de nouveaux comportements chez nos collaborateurs, pour apprendre ensemble à « consommer autrement ».


Image © Chateau Cyborg

Pouvez-vous nous expliquer l’intérêt d’être locataire d’un tel bâtiment ?

Outre ses aspects économiques et écologiques, ce bâtiment constitue une véritable vitrine technologique pour Steria. Vivre dans ce bâtiment, c’est inventer, avec nos collaborateurs, jour à près jour, ce que seront nos habitudes de demain : nouveaux comportements, nouvelles technologies, nouveaux réflexes… Nous sommes des pionniers dans ce domaine ! Il s’agit là d’une belle aventure collective, que j’ai personnellement plaisir à pouvoir partager avec nos équipes.

D’autre part, nous allons pouvoir profiter d’un cadre de travail très agréable, avec la proximité de la forêt, et un ensemble d’aménagements intérieurs naturels, apaisants…

Comment fonctionne le Contrat de performance énergétique qui vous lie à l’exploitant du bâtiment ?

Ce Contrat de performance énergétique (CPE) est le premier en France pour des immeubles de bureaux. Son objectif est de définir une gestion énergétique optimale des locaux, avec une cible principale : consommer moins d’énergie que l’on en produit.

Le CPE exploite les caractéristiques techniques autour desquelles le bâtiment est construit (matériaux écologiques, lumière du jour et régulation thermique naturelle) ; il détaille également l’usage du bâtiment, son taux d’occupation et la manière dont on l’occupe (cloisonnement des volumes, utilisation préférentielle des escaliers plutôt que des ascenseurs, etc.).

Enfin, le CPE couvre aussi toute la partie production d’énergie. Celle-ci est assurée au moyen de panneaux solaires disposés sur toute la longueur du bâtiment, ainsi qu’au moyen d’une centrale de cogénération qui produit du chauffage et de l’électricité à partir d’huile de colza.

En quoi le fait de travailler dans un bâtiment intelligent va-t-il modifier la façon de travailler des collaborateurs de Steria, leurs habitudes de travail ?

Nos collaborateurs auront tous leur rôle à jouer et sont parties prenantes dans la réussite de ce projet. Un certain nombre de dispositifs relatifs à l’aménagement du bâtiment visent en effet à inciter les occupants à modifier leurs habitudes. Un exemple qui peut sembler anecdotique mais qui illustre ces changements est l’aménagement des escaliers. Dans les bâtiments de conception traditionnelle, les cages d’escaliers sont souvent peu accessibles et surtout peu engageantes, situées dans des recoins du bâtiment, privées de lumière naturelle… Au sein de GreenOffice©, les escaliers occupent une place centrale, totalement ouverts sur les espaces de vie et de circulation, lumineux… Il semble dès lors naturel de les emprunter pour monter un ou deux étages, plutôt que de patienter pour prendre un ascenseur ! Et c’est bien là l’intérêt de cette conception orientée vers l’expérience utilisateurs : l’incitation positive.

Les échanges seront également facilités par l’augmentation du nombre d’open space, qui est un pré-requis dans la conception de l’aménagement de ce type de bâtiments. En effet, la circulation de l’air indispensable à la ventilation naturelle nécessite de limiter les cloisonnements entre les espaces. Cela constitue un changement important dans les habitudes de travail de nos collaborateurs.

Enfin, les spécificités de ce bâtiment auront un impact évident sur nos comportements à tous, en sensibilisant la conscience écologique de chacun. Au sein d’un environnement de travail qui fait la part belle au développement durable, éteindre son ordinateur en quittant son bureau le soir, ou limiter les impressions papier deviendront des automatismes. On devrait assister à une véritable évolution philosophique de notre mode de consommation du bâtiment. Le collaborateur va rencontrer le citoyen en adoptant les mêmes réflexes qu’au sein de son foyer : trier les déchets, éteindre les lumières…

Par rapport à la présentation faite du bâtiment, quelles sont les premières impressions (satisfactions, difficultés, déceptions) du Groupe sur le fait de travailler dans un bâtiment à énergie positive ?

Les premiers retours sur le bâtiment sont très positifs, le bâtiment étant très agréable de par sa conception, mais également les aménagements qui sont prévus : mur végétal, ambiance bois, éclairage naturel… Nous allons également renouveler entièrement le mobilier. Chaque collaborateur va ainsi profiter d’un environnement de travail totalement nouveau, et moderne, depuis le hall d’accueil jusqu’à son bureau, son fauteuil, en passant par le restaurant et les espaces de détente.

Nous profitons également de ce projet pour développer notre offre de pilotage de la performance énergétique. Nos clients bénéficieront ainsi d’une démarche et de solutions déjà mises en œuvre pour notre propre compte.

Les caractéristiques du GreenOffice© Meudon sont en effet encore théoriques. Il est nécessaire d’étudier l’usage qui va être fait du bâtiment afin de mesurer les écarts avec les conditions prédéfinies dans le contrat de performance énergétique (CPE). A ce titre, Steria va étudier et analyser les facteurs d’influence tels que le comportement des occupants, l’analyse de l’occupation du bâtiment et la sensibilité à la météorologie grâce à un système développé par ses équipes.

Le développement de telles solutions permet de positionner Steria parmi les acteurs clés des Smart Cities : transition des bâtiments intelligents vers un pilotage multi-sites de l’énergie et une prise en compte de toutes les ressources naturelles (eau, gaz, pétrole, solaire, biomasse…).





Jean-Charles Tarlier Directeur Industrialisation Steria France – Directeur du projet Steria GreenOffice©





Steria délivre des services qui s’appuient sur les nouvelles technologies et qui permettent aux administrations et aux entreprises d’améliorer leur efficacité et leur rentabilité. Grâce à une excellente connaissance des activités de ses clients et son expertise des technologies de l’information et de l’externalisation des processus métiers de l'entreprise, Steria fait siens les défis de ses clients et les aide à développer des solutions innovantes pour y faire face. De par son approche collaborative du conseil, Steria travaille avec ses clients pour transformer leur organisation et leur permettre de se focaliser sur ce qu’ils font le mieux.

Interview de Fabienne Latxague (Ijenko)

Quelle est l’activité de votre entreprise ? Quels sont les secteurs de votre activité en lien avec les Smart grids ?

IJENKO est une plateforme de services « cloud » de l’énergie intelligente pour le secteur résidentiel.

Dans le Smart grid, la solution IJENKO se positionne en aval du compteur et constitue la « brique comportementale » de maîtrise de la demande en énergie dans les foyers.

IJENKO propose une plateforme de services en mode SaaS (Software as a Service, consistant à proposer un abonnement à un logiciel plutôt que l'achat d'une licence) aux fournisseurs d’énergie, gestionnaires de réseaux de distribution (GRD), fournisseurs d’accès Internet, intégrateurs de services, etc.

Quelles sont les possibilités offertes par la plateforme de services IJENKO que vous avez mise en place ? Pouvez-vous nous expliquer comment vous rendez le réseau électrique de la maison intelligent ?

La plateforme IJENKO permet aux opérateurs de proposer à leurs clients résidentiels une gestion plus intelligente de leur consommation électrique (MDE) ainsi que des services de confort et de protection de leur logement.

Les consommateurs peuvent ainsi comprendre et maîtriser leur consommation, via entre autres :

  • la mesure de la consommation électrique globale du foyer, en euros, kWh et CO2 ;
  • la régulation du chauffage avec la programmation et le pilotage d’un thermostat communicant depuis Internet ou son téléphone portable ;
  • la commande à distance et le diagnostic de consommation des appareils électriques ;
  • un bilan énergétique et la comparaison avec des foyers similaires, des conseils et un suivi des résultats mois après mois ;
  • la possibilité de recevoir des alertes (par mail, SMS) en cas de consommation d'électricité anormale et de mettre en place des programmes permettant d’automatiser l'extinction des appareils en veille, par exemple.

Ces fonctionnalités sont disponibles sous forme de portails utilisateurs multi-supports (Internet, téléphone portable, tablettes numériques, télévision) développés par IJENKO et proposés en marque blanche (principe commercial de mise à disposition d'outils sans citer la marque ni l'origine de l'information transmise) ou via des interfaces de programmation applicative (Application programming interface – API) permettant aux opérateurs de les inclure plus librement dans leurs portails.


Images © Ijenko

La plateforme IJENKO donne également aux fournisseurs d’énergie et aux gestionnaires de réseau les moyens de connaître en temps réel les volumes d’effacement disponibles. Et, avec l’accord des consommateurs, ils peuvent procéder à des micro-coupures du chauffage ou de l’eau chaude sanitaire. Cette dimension « collaborative » pour une meilleure efficacité énergétique nous permet de rendre le réseau électrique de la maison plus intelligent.


Images © Ijenko

Quelles sont les fonctionnalités de la « box IJENKO » ? Quel est le rôle d’Internet et des nouvelles technologies de l’information et de la communication dans le système que vous avez mis en place ?

La box est avant tout un serveur applicatif local, qui transmet à nos serveurs les données de consommation, les interprète et réagit face aux données des objets communicants qui l’entourent : sonde énergie, prises intelligentes, capteurs, détecteurs, etc. formant le réseau local de la maison (Home Area Network du foyer - HAN). La box réagit également aux demandes des utilisateurs ou des fournisseurs d’énergie.

IJENKO travaille actuellement à la deuxième génération de sa box « énergie », mais aussi à la possibilité d’intégrer ses différentes applications dans les box ADSL de fournisseurs d’accès Internet.

Grâce à Internet et aux NTIC, le monde de l’énergie devient un monde interconnecté permettant le développement de nouveaux services en aval du compteur pour le consommateur et pour la gestion globale du réseau. Demain, avec l’arrivée de l’électroménager intelligent, le développement de la production décentralisée à partir d’énergies renouvelables et l’essor des véhicules électriques, ces nouveaux services viendront naturellement s’ajouter à la plateforme de services IJENKO.

Selon vous, quelle place pourraient prendre les réseaux sociaux dans la gestion de l’énergie à la maison ?

Les personnes ayant déjà adopté notre box peuvent déjà afficher leur comportement en termes de réduction de la consommation d’énergie sur les réseaux sociaux. Ils permettent naturellement de témoigner de nouvelles expériences (par exemple, par la création de blogs liés à des éco-quartiers). Ils permettront au plus grand nombre d’échanger sur les bonnes pratiques en termes d’économies d’énergie. Ils favoriseront les échanges au niveau de son quartier, de sa ville autour de la gestion locale de l’électricité, initiée, par exemple, par une collectivité. Le partage communautaire via les réseaux sociaux et les forums devrait ainsi rapidement permettre d’établir les comportements d’efficacité énergétique comme une norme sociale, et l’énergie aura acquis une dimension collective.

Comment le compteur communicant Linky s’intègre-t-il dans cette architecture ?

L’architecture IJENKO s’appuie sur les compteurs bleus électroniques actuels et s’appuiera sur le dispositif de comptage évolué Linky s’il est déployé. Nous exploiterons l’ensemble des améliorations réelles que Linky apporte en termes de données, d’index tarifaires, de pas de mesure, d’alimentation locale d’un module radio, etc.

Cependant, au-delà du sujet de la compatibilité avec Linky, se pose la question de l’asservissement des équipements effaçables à travers le compteur ou via « Internet ». Dans notre vision Internet du Smart grid, le compteur est avant tout un instrument de mesure et de facturation. Notre chaîne technique « Internet » permet aux opérateurs de piloter, grâce à Internet, un effacement fin, en temps réel, en fonction du gisement réel mesuré foyer par foyer et avec l’accord du consommateur. L’avenir dira si ces modes d’asservissement, par Linky ou par Internet, seront complémentaires ou pas.

Comment faire, selon vous, pour mieux impliquer l’utilisateur dans la gestion de l’énergie et le rendre plus actif dans sa consommation ?

Les consommateurs seront d’autant plus favorables à une meilleure gestion de leur énergie si, d’une part, le bénéfice économique attendu est significatif et si, d’autre part, l’effort et le temps à y consacrer sont considérés comme acceptables. La hausse attendue des prix de l’électricité dans l’avenir devrait mécaniquement rendre les consommateurs plus vigilants. Il est important, en amont, d’identifier le rapport que les consommateurs ont avec l’énergie pour que cette nouvelle gestion de l’énergie avec Internet rentre naturellement dans les habitudes des foyers.

À l’issue d’une étude comportementale que nous avons réalisée au printemps 2011, nous avons élaboré trois grands profils de consommateurs : les « pragmatiques », motivés par la diminution de leur facture ; les « normatifs », qui souhaitent comparer leurs pratiques avec celles de leurs voisins et rester dans la norme; et un profil de type « écologie-confort », rassemblant des personnes soucieuses des générations futures tout en cherchant à améliorer le confort de leur famille au quotidien. Ce sont donc tour à tour les objectifs d’économies en euros, la comparaison avec ses pairs ou encore la matérialisation de la diminution de son empreinte carbone qui doivent être mis en avant dans une interface utilisateur.

Dans tous les cas, les consommateurs oscillent entre une volonté de maîtrise de leur consommation et un souhait de délégation de sa gestion. Il faut donc à la fois leur donner les clés pour comprendre leur consommation en leur donnant un accès à l’information de manière pratique, rapide et ludique sur les médias qu’ils utilisent au quotidien (Internet, téléphone portable, télévision, tablettes numériques), mais également leur proposer que le service agisse pour eux.

Pouvez-vous nous parler des démonstrateurs de l’ADEME auxquels vous participez ?

Nous participons au Projet MODELEC qui a été retenu par l’ADEME. Il vise à mettre en place une plate-forme pour mesurer la consommation des foyers, piloter l’effacement et étudier l’appropriation par les clients de ces nouveaux services. Ce pilote testera différents scénarios d’effacement et permettra de déterminer les modèles économiques et techniques remportant l’adhésion des consommateurs.

D’une durée de deux ans, le projet prévoit d’équiper 1 000 foyers pilotes situés dans différentes zones géographiques. La plateforme de services utilisée sera celle d’IJENKO. Piloté par Direct Énergie, ce projet rassemble également deux entreprises locales de distribution, EBM RD et Gascogne Energie Services, ainsi que le laboratoire de sociologie CEAQ/GRETECH.


Fabienne Latxague est Directrice Marketing chez IJENKO. A son actif, elle a vingt ans d’expérience dans le marketing des produits et des services grand public dans le secteur des nouvelles technologies, des télécommunications et d’Internet.
Après 7 ans chez Apple, sur le développement des relations entre les développeurs américains et les éditeurs de logiciels français et le développement du marché grand public en France, Fabienne Latxague entre chez SFR. Elle participe alors au lancement de l’offre de services vocaux avec SFR TAXI, SFR TRAFIC et des premiers bouquets de services wap, puis prend la responsabilité du programme SFR Texto.
En 2002, elle rejoint ViaMichelin comme responsable marketing Europe des services web et mobile. Elle rejoint ensuite la start-up IJENKO dès sa création en 2008 pour y prendre en charge le Marketing et le Product Management.