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Des systèmes de transport surchargés, des émissions en forte hausse, des logements de moins en moins nombreux et de plus en plus d’habitants: les villes s’enfoncent dans le chaos. Seule une smart city est prête pour l’avenir. En Suisse, Saint-Gall montre le bon exemple. 

Les villes sont l’habitat du futur. Dans le monde entier, les villes sont déjà plus peuplées que les campagnes. En 1950, la population citadine n’était encore que de 30%. Ce chiffre montera à 65% en 2040 et atteindra même 70% en 2050. Les villes consommeront 80% de l’énergie mondiale, causeront 75% des émissions de CO2 et utiliseront 75% des matières premières. En d’autres termes: ce n’est qu’avec des concepts intelligents et créatifs que des villes peuvent relever ces défis et devenir des smart cities.

Actuellement, seulement quelques villes ont fait des progrès. C’est ce que montre une étude actuelle du cabinet de conseil international Roland Berger. Dans le classement des smart cities où 153 villes ont été passées à la loupe, les métropoles asiatiques sont généralement mieux placées que les européennes. Cependant: 90% des villes n’ont encore aucune stratégie globale.

Vienne est la plus smart, St-Gall est en tête en Suisse

Le projet phare est à Vienne. En Suisse, St-Gall s’assure une place en haut du milieu du tableau. Les villes de Bâle, Berne et Genève se trouvent en bas de cette partie médiane. «Dans l’ensemble, les villes suisses ne disposent pas encore de stratégies suffisamment détaillées pour couvrir les solutions numériques dans toutes les dimensions pertinentes d’une smart city avec des objectifs et des activités bien définis», affirme Matthias Hanke, expert du transport et du tourisme chez Roland Berger à Zurich. Pire encore: «Il semble éventuellement qu’ils manquent des plans concrets pour la mise en œuvre», conclut-il.

Oliver Gassmann, professeur en gestion des technologies à l’université de Saint-Gall, émet le même constat. «Tandis que quelques grandes villes telles que Vienne, Londres, Amsterdam, Barcelone, Munich ou Lyon présentent déjà des résultats remarquables dans leur transformation en smart cities, d’autres risquent de décrocher, essentiellement des villes petites ou moyennes», écrit-il en tant que co-auteur du livre «Smart City – Innovationen für eine vernetzte Stadt» (Smart city: des innovations pour la ville en réseau).

Points de blocage et obstacles

Le cœur du problème: les exigences et les défis changent continuellement pour les villes. Cela rend la planification à long terme difficile. Ces exemples montrent à quel point il faut penser à tout:

  • A San Francisco, 4% des déchets ménagers sont produits par les animaux de compagnie.
  • En Allemagne, 320 000 gobelets en carton sont consommés chaque heure pour le café, ce qui correspond à 40 000 tonnes de déchets par an.
  • Pour 57 000 voitures enregistrées, Bâle dispose de 31 000 places de stationnement publiques et de 69 000 sur des terrains privés.
  • A Francfort, les automobilistes passent en moyenne 65 heures par an à chercher une place de stationnement.
  • Sur une place de parking en ville, il serait possible de garer 20 vélos.
  • A Londres, si la semaine est pluvieuse, des millions de litres d’eaux résiduelles sont déversées dans la Tamise sans avoir été traitées car les capacités des stations d’épuration sont dépassées.
  • La progression des voitures électriques va imposer une charge de plus en plus lourde sur les systèmes énergétiques des villes. Sans un contrôle intelligent de la charge, les experts estiment que les frais d’investissement seront jusqu’à six fois plus élevés.
  • Une voiture autonomie remplacera 30 voitures traditionnelles.
  • En Europe, 80% des bâtiments seront encore présents en 2050.

«Smarter together» mène vers le succès

Les villes ne pourront maîtriser les défis qu’ensemble. Vienne, le leader des smart cities, travaille par exemple sur le projet Smarter Together de l’UE avec Lyon et Munich. Ce qui frappe à Vienne: l’implication des citoyens est vivement encouragée. La ville utilise différents forums et ateliers pour mettre en œuvre la devise «Elaborer en commun, pas seulement informer».

Afin de rendre la ville durable, il est impérativement nécessaire de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Vienne veut les réduire de 35% jusqu’en 2030 et de 80% jusqu’en 2050, sur la base des chiffres de 1990.

Le quartier de Simmering est un exemple typique. Là-bas, une zone de 1,5 km² est transformée en une ville intelligente. Actuellement, 21 300 personnes y habitent dans un espace restreint. Par l’utilisation du photovoltaïque, de l’énergie solaire thermique, des systèmes d’éclairage économes en énergie et des vélos électriques ainsi que d’un système de voiture électrique de voisinage, le quartier est rendu prêt pour l’avenir.

A Simmering, les économies s’élèvent à 6 millions de kWh et à 550 tonnes de CO2 chaque année. La particularité du projet est qu’il n’y a pas eu besoin d’aménager de nouveaux espaces ou de construire de nouveaux bâtiments. Pour les experts, il est clair que si cela fonctionne à cet endroit, la probabilité est grande que cela fonctionnera ailleurs aussi.

La Suisse en plein développement

Selon Benjamin Szemkus de la direction du programme Smart City Suisse, deux projets sont actuellement exemplaires en Suisse. Saint-Gall, par exemple, a ancré le terme smart city dans les objectifs de la législature du conseil d’Etat dès 2013. Son concept énergétique 2050 représente un pilier important. La ville doit devenir durablement une société à 2000 watts et 1 tonne de CO2.

L’accent est mis sur les domaines de l’électricité, du chauffage et de la mobilité. Son système nerveux est formé par le réseau de fibres optiques et la technologie radio à faible rayonnement LoRaWAN. Sur la base du SmartNet, des applications et des installations ont été mises en place dans toute la ville. Elles facilitent le travail de l’administration communale (mesure des niveaux de remplissage, déchetterie) et rendent service aux citoyens au quotidien (réseau sans fil gratuit dans le centre ville). A Saint-Gall, un quartier est considéré comme smart lorsque ses habitants parviennent à concilier les disparités dans la mobilité, les exigences en matière d’habitation et les besoins écologiques et énergétiques en commun, en préservant les ressources et à l’aide des technologies modernes.

Produire soi-même de l’électricité avec sa propre centrale

Les propriétaires de maisons individuelles ou les copropriétaires d’immeubles d’habitation peuvent exploiter ensemble une centrale solaire. C’est ce qu’à rendu possible la stratégie énergétique 2050. La condition est que les parcelles soient adjacentes. Les locataires peuvent également consommer eux-mêmes l’électricité produite sur leurs toits. La condition est que la puissance de l’installation photovoltaïque corresponde à au moins 10% du raccordement au réseau. Il est permis d’avoir des compteurs privés pour chaque logement, le gestionnaire de réseau de distribution n’installe alors plus qu’un compteur principal pour l’ensemble de la communauté d’autoconsommateurs. Les frais pour l’électricité peuvent être facturés directement dans les charges. Des entreprises spécialisées telles qu’engytec, une coentreprise de BKW et smart-me, calculent les chiffres les plus importants pour les consommateurs en ce qui concerne les coûts, la production et la rentabilité d’une installation solaire avec ou sans batterie.

Des citoyens smart pour des villes smart

Très important: les villes smart ont aussi besoin de citoyens smart. Les écoles de Saint-Gall disposent d’une plateforme numérique qui favorise une collaboration interactive entre les enseignants, les élèves et l’école à différents niveaux. Ainsi, ils peuvent tous travailler ensemble sur des documents et des projets. Dans la bibliothèque municipale Katharinen, il y a des postes de travail multimédia, des imprimantes 3D, des outils de robotique et des traceurs de découpe en libre accès ainsi que des ateliers réguliers pour les enfants et les adolescents. Les enseignants peuvent emprunter des appareils photos, du matériel d’enregistrement et des caméras. En outre, la ville de Saint-Gall développe un chatbot pour l’administration publique, c’est-à-dire un assistant personnel virtue pour les demandes standard. Très pratique: Des capteurs intégrés dans l’asphalte détectent les places libres, les signalent par radio et les indiquent aux automobilistes pour les systèmes de navigation et les applications cartographiques.

Grand projet Wolf

Bâle aussi est dans le smart: «Le quartier Wolf est la plus grande zone de développement en Suisse», déclare Andreas Meyer, le patron des CFF. Pour une surface totale de 160 000 m², les deux tiers, soit 100 000 m², doivent devenir une smart city. Le projet pilote Smart Lighting a déjà été lancé. Les luminaires installés sur le site peuvent être dotés de différents capteurs. La première application intègre des capteurs qui enregistrent le type et le nombre de véhicules motorisés et du trafic lent. La logistique de la ville doit également être optimisée dans le laboratoire du futur: des solutions sont envisagées pour la distribution locale avec des vélos et des bicyclettes électriques et de transport.

Dans le projet NEST, le Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche EMPA étudie de nouvelles formes d’habitation, notamment les systèmes multi-énergie. Les chercheurs essaient de relier les domaines du smart living et du smart environment. Actuellement en Suisse, les bâtiments se trouvent dans une phase de transition, de «consommateurs» purs à ce qu’on appelle des «prosommateurs»: des bâtiments qui produisent eux-mêmes de l’énergie, la fournissent au réseau et en prélèvent aussi. Le site de Suurstoffi à Risch/Rotkreuz ZG en est un exemple. Les différents bâtiments atteignent pratiquement le standard Minergie. La fourniture d’énergie sur le site est assurée par un accumulateur thermique souterrain, un réseau d’énergie, des installations solaires hybrides et des pompes à chaleur décentralisées, et elle permet même d’être en dessous des valeurs-cibles de la société à 2000 watts.

Smart meters

Les smart meters tels que ceux proposés par BKW Power Grid sont très pratiques dans la vie courante. Comme tous les compteurs électroniques déjà fort répandus aujourd’hui, ils mesurent et enregistrent la consommation et la production électriques. Les smart meters sont en outre équipés d’un module de communication qui permet d’effectuer des relevés à distance. Et comme ils sont également à même d’exécuter des algorithmes informatiques, par exemple pour piloter des appareils électriques, on dit souvent que ce sont des compteurs électriques intelligents. Ils sont des éléments essentiels d’un réseau de distribution électrique intelligent (smart grid). Pour les consommateurs, les smart meters ont le grand avantage qu’aucun releveur de compteur ne doit pénétrer dans la maison ou l’appartement. Les lectures par le client ne sont plus nécessaires non plus. Comme sur un «thermomètre de fièvre», BKW peut mesurer et surveiller continuellement à distance le réseau de distribution électrique. En cas de perturbation, elle peut intervenir immédiatement et optimiser la qualité du réseau de manière générale.

Des immeubles en bois

Le plus grand immeuble en bois de Suisse est en construction sur le site de Suurstoffi. Nos immeubles modernes en béton, verre et acier sont des constructions qui sont relativement gourmandes en ressources. Ils sont à l’origine de 5 à 8% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Le bois revient de plus en plus au centre de l’attention. Il est plus léger, flexible; les bois lamellé-collé modernes sont aussi stables et résistants au feu que les structures en béton et en acier. Et ces bâtiments sont en plus des séquestreurs de CO2. Les premiers immeubles existent déjà. A Hambourg, AssmannBKW Engineering, travaille sur le plus haut immeuble en bois d’Allemagne appelé Wildspitze. A Stockholm, il y a le Trätoppen, haut de 133 mètres. Et à Londres, il existe des plans pour une Oakwood Tower haute de 300 mètres.

Des solutions alternatives pour les smart cities sont également le sujet de la SmartSuisse qui a lieu les 10 et 11 avril à Bâle. Près de 50 entreprises exposent leurs solutions pour les divers domaines dans l’exposition spécialisée annexe qui se déroule à la «Smart Avenue». Des spécialistes de Jermann, BKW Engineering, y présentent par exemple leurs modèles intelligents de terrains en 3D qui simplifient la planification et la construction sur le stand de Microsoft. Sur son propre stand, BKW présente les smart meters et l’hydrant intelligent Lorno ainsi que des concepts relatifs à l’éclairage public et aux réfections de conduites sans excavation.

Pour le professeur Oliver Gassmann de l’université de Saint-Gall, il est clair que «les smart cities représentent l’avenir de la vie urbaine. Les objectifs visant à améliorer la qualité de vie tout en préservant mieux les ressources naturelles sont incontestés. En même temps, il s’agit de trouver de nouvelles voies entre le secteur public et les modèles d’organisation intelligents pour les financer.»

Planifier et construire avec la 3D

Les modèles de terrain intelligents en 3D représentent l’avenir.

Un nouveau bâtiment doit être érigé sur une parcelle. Pour commencer la planification de l’ouvrage, la parcelle et le site doivent être mesurés précisément par un géomètre. Jusqu’à présent, l’architecte devait importer les données dans son logiciel en passant par des nouveaux calculs et des conversions – un travail laborieux. Mais ce temps est désormais révolu: les experts de Jermann, BKW Engineering, fournissent désormais des modèles de terrain en 3D intelligents et directement utilisables.

Des robots souterrains au travail

Un assainissement des conduites et des égouts sans tranchées? Ca existe. Arpe AG, BKW Infra Services, est un leader dans ce domaine. Grâce à une technologie basée sur des robots, les routes et les trottoirs ne doivent plus être ouverts lorsque les conduites présentent des signes de vieillissement: les réparations se font sous terre. C’est rapide, efficace et économique. Autre avantage: les résidents sont moins importunés par le bruit, la poussière et les gaz d’échappement. La circulation routière aussi est moins perturbée. Par ailleurs, les émissions de CO2 sont nettement plus faibles. Et les spécialistes travaillent extrêmement rapidement: ils peuvent rénover jusqu’à 300 mètres par jour. Grâce au durcissement aux UV le plus rapide, les conduites et les canalisations peuvent être à nouveau utilisées en un temps record. Déjà arrivée dans l’industrie 4.0: Hinni AG, BKW Infra Services. Son réseau d’ondes radio auto-organisé relie les hydrants et les répéteurs, il contrôle en permanence les conduites d’eau potable à l’aide de capteurs et de systèmes électroniques. S’il y a une fuite, un message d’erreur est immédiatement envoyé par le réseau ou par ondes radio.

In Kooperation mit Blick.ch

In Kooperation mit Blick.ch

Beitrag aus blick.ch/green im Rahmen einer Zusammenarbeit der BKW mit Ringier / Article de blick.ch/green dans le cadre d’une collaboration de BKW avec Ringier.