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Smart Grid et bâtiments intelligents, même combat !

Posté le par La rédaction dans Matériaux, Biotech & chimie

Le "bâtiment intelligent" est une application directe du Smart Grid, appliquée à un réseau privé. Visant à améliorer l'efficacité énergétique, le développement des bâtiments intelligents suit de près celui des Smart Grids. Présentation des innovations qui seront demain notre quotidien.

Domotique, immotique, internet des objets… 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. L’objectif est d’avoir une vue globale du bâtiment et de savoir ce qu’il s’y passe concernant notamment les états, mesures  et les alarmes. 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.

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.

Des innovations techniques 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. Tous les objets, et en particulier les objets de la maison, capteurs… 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, c’est l’Internet des objets.

On a longtemps cru qu’Internet était trop lourd pour être appliqué avec succès sur de petits objets : ce n’est plus le cas. 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.

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.

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.

L’Internet des objets, une vraie révolution technologique

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. 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 : ainsi, Bill Gates déclarait que le tactile 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 (c’est le cas chez 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.

La révolution est donc effectivement en marche.

Source : CRE

Voir le dossier complet de la CRE sur les bâtiments intelligents

 

Posté le par La rédaction


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