La ville connectée, pour rapprocher développement durable et qualité de vie 1. Belfort, le 28 novembre 2013

Transcription

1 La ville connectée, pour rapprocher développement durable et qualité de vie 1 Belfort, le 28 novembre 2013 Les cahiers de la ville décarbonée s inscrivent dans une conception spartiate de la société et procèdent d un double constat : les besoins énergétiques pèsent lourdement sur l équilibre économique et le déficit de la balance des exportations ; pour minimiser leur incidence, les ressources carbonées d origine fossile seraient moins chères à déployer que la majorité des autres ressources disponibles aujourd hui, mais la menace qu elles font peser sur le climat de la planète les rend suspectes, voire inacceptables pour le bien être et la survie des générations futures. Prise entre deux feux, la société doit explorer sur une voie étroite, adossée à l usage optimal de sa réserve d énergies mobilisables, afin de déployer cette réserve auprès d usagers exigeants qui aspirent, pour le présent, à une qualité de vie fortement énergétivore. Le rappel des élément fondateurs de la ville décarbonée et des bornes pratiques qui encadrent les économies réalisables (chapitre 1), distinguant en tant que de besoin économies en watt et économies en euros ou en dollars (chapitre 2), permet de constater que la quête de l équilibre optimal implique le recours à des technologies numériques (chapitre 3) et, plus précisément, à des connections entre fournisseurs et utilisateurs d énergie. Le concept de ville connectée qui minimise les consommations et optimise les usages de l énergie (chapitre 4), crée une nouvelle entité urbaine en capacité de répondre à différents défis environnementaux et sociétaux, bref rapproche, jusqu à les rendre compatibles, les objectifs du développement durable avec la quête collective de la qualité de vie et un gisement de nouvelles activités et d emplois (chapitre 5). 1. Le concept de la ville décarbonée Une ville est dite «décarbonée» quand elle satisfait ses besoins en énergie sans émission de gaz à effet de serre. Dans la pratique, elle dispose de plusieurs vecteurs pour compenser le refus de carburants fossiles (sauf capture et séquestration du CO2) : le recours à l énergie nucléaire, à l hydrogène et aux énergies renouvelables, la récupération des énergies fatales. Le refus de recourir aux carburants fossiles est une contrainte forte qui diminue très significativement les énergies disponibles. Pour pallier la difficulté, la ville décarbonée doit impérativement opérer des économies drastiques, au risque de ne pas satisfaire ses besoins élémentaires. Si on accepte toujours la formule selon laquelle «la meilleure des énergies décarbonées est celle qui n est pas consommée», il faut résister à la seconde partie de la phrase, «c est aussi la moins chère», comme nous le verrons au paragraphe suivant. Dans la pratique, on parlera encore de ville décarbonée pour qualifier des politiques urbaines visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre en comprimant au maximum les achats de carburants fossiles pour couvrir ses besoins en énergie avec les technologies disponibles aujourd hui et les moyens financiers dont la ville dispose. 1 Titre alternatif : «La ville connectée, une voie étroite pour rendre compatible développement durable et qualité de vie» 1

2 Les villes décarbonées ou, concrètement, les villes qui parviennent à satisfaire la consommation en réduisant très sensiblement les émissions de GES et les ponctions directes ou indirectes de carburants fossile constituent un enjeu économique et sociétal majeur. Selon les estimations les plus récentes, en effet, les villes selon l INSEE, les communautés en France de plus de 3000 résidents sont responsables de plus de 80% de la consommation d énergie. En raison du poids des échanges d énergie dans la balance fortement déficitaire du commerce extérieur et de l élasticité entre les postes de consommation énergétique au sein d une agglomération, leur réduction globale est une priorité nationale et un impératif qui devrait figurer dans les politiques de redressement économique. Dans ces 80%, les bâtiments d habitation ou à usage tertiaire contribuent pour une moitié, l autre moitié à partager entre les déplacements et les autres postes (industries, infrastructures, sports, loisirs, espaces verts, etc.). En dépit de son imprécision, cette répartition est à mettre en en exergue car elle pointe clairement la responsabilité de l espace construit non industriel qui l emporte nettement sur les déplacements. Or, les perspectives de réduire consommations et dépenses énergétiques dans le bâtit et les réseaux sont plus encourageantes que celles qui touchent aux déplacements. Il est assez commode de survoler successivement ces postes de consommation, sans omettre d évoquer dès le départ les reports et économies croisées entre constructions et déplacements, ce qu on désigne improprement par le terme de smart grids. a. L étalement urbain La concentration de la ville autour de son centre ou, à l inverse, sa dispersion dans un espace périurbain, ont un effet direct sur les déperditions d énergie thermique. En réalité, cet effet est moins important que l incidence majeure de la densité sur la longueur et la durée des déplacements journaliers des habitants, contraints par leurs activités professionnelles ou choisis quand il s agit de rejoindre un centre commercial ou des loisirs. La loi empirique de Newman et Kensington, liant la densité de population et les émissions de GES dues aux transports, atteste de variations de 1 à 30 entre les agglomérations asiatiques très denses (Hongkong ou Manille) et les villes américaines comme Houston ou Atlanta. Si le transport collectif et la motorisation électrique sont susceptibles de réduire cet écart, les vraies limites de la concentration tolérable sont de nature sociétale. Quand le prix du bâtit en centre ville s envole, par exemple à Tokyo, la grande majorité des tokyoïtes réside de plus en plus loin : l efficacité énergétique de la politique de concentration urbaine en faveur d une réduction des émissions de GES se retourne, sauf à offrir des modes de transports collectifs rapides si possible électriques et décarbonés 2 - et de dissuader les déplacements des VP par une durée insupportable des trajets. Remarquons, au passage, que l efficience d un recours massif au TC suppose du transporteur la diffusion d un ensemble d informations sur l horaire des prochains passages, leur accessibilité nombre de places - ou leur confort, ce qui implique de sa part la fourniture de données fiables, en temps réel, que les habitants reçoivent sur leur téléphone portable ou leur tablette. C est une première illustration de l incidence des connections sur l optimisation et la qualité de vie du système urbain. b. Le bâtit et les réseaux 2 Pour rester cohérent avec l objectif de réduction des GES, la production de l électricité doit être, elle aussi, décarbonée. 2

3 Il est commode de traiter séparément ce qui a trait à l énergie thermique puis à l énergie électrique et, à l intérieur de chaque registre, les effets individuels et collectifs. On parvient alors à une matrice 2 x 2 comme suit Energie thermique : le bâtiment La réserve d économies potentielles est considérable dans la construction neuve. Elle est plus contrainte dans la réhabilitation de l existant par le volume perdu par les isolations et un coût d investissements qui dépasse souvent celui de destruction suivie d une reconstruction. Or, l usage de matériaux isolants, d une bonne isolation des cellules et la mise à contribution de ressources renouvelables (éolien, photovoltaïque, géothermiques,...) permet de réaliser des bâtiments à énergie positive, déjà au point dans les bâtiments à usage tertiaire, un peu plus incertains dans les ensembles d habitat collectif qui buttent sur la responsabilisation des occupants. Energie thermique : le collectif urbain Les éco-quartiers concrétisent ces marges de progression, notamment par la géothermie, les échanges entre locaux tertiaires et locaux d habitation, les échanges inter saisonniers. La récupération d énergies fatales, tantôt en provenance de l extérieur (refroidissement d installations industrielles, ) tantôt dans les eaux usées. Dans tous les cas, des pompes à chaleur réinjectent un fluide à température désirée. Energie électrique : le bâtiment L avantage de la construction neuve sur la réhabilitation demeure, mais d une moindre ampleur. Le compteur électrique intelligent, notamment pour gérer les échanges entre le réseau et la production locale d électricité renouvelable, offre une optimisation de la consommation. Le couplage avec le réseau électrique est la première étape de la domotique avancée. Il faut toutefois réserver cette appellation à un investissement qui optimise l ensemble des deux types d énergie. Certes, la domotique avancée, non contente d optimiser l énergie, régie l ensemble des échanges avec le collectif urbain (eau, air, déchets, etc.) Energie électrique : le collectif urbain Le pari des éco-cités repose en grande partie sur la capacité de relier producteurs et accumulateurs d électricité Le traitement des données nécessaires pour optimiser les phases de conception, de construction ou de réalisation, et le couplage entre les utilisateurs et les fournisseurs de données implique des transactions électroniques que seule, la ville connectée, est susceptible d apporter. c. les déplacements Il faut rappeler l importance des déplacements non motorisés (marche à pied, vélo, etc.). Dans le registre des déplacements motorisés, il est commode de distinguer les apports respectifs des deux formes d énergie. Motorisation thermique Motorisation électrique et autres services 3

4 Les progrès de la motorisation des véhicules (VP ou TC), dus en grande part aux à l électronique, et les mesures encourageant la conduite apaisée en ville sont les premiers contributeurs aux économie d énergie. On attend de substantielles économies en améliorant la fluidité des itinéraires : voies hiérarchisées, intersections aménagées, voies dédiées TC et véhicules prioritaires, réglementations, informations anticipées, responsabilisation des conducteurs, etc. Longtemps cantonnée aux TC (tramway, bus, métro), le véhicule électrique fait son entrée dans la ville. Il convient de noter que le développement de cette motorisation ne se limite pas à la voiture électrique et devrait rapidement concerner les moyens de transports individuels légers. En parallèle, la ville doit procéder à l installation d un système pour la charge des véhicules. 2. La transposition entre les économies d énergie mesurées en watt et les économies sur l énergie mesurées en euros. En quoi peut-on parler de conception spartiate? La marge de compatibilité entre les attentes immédiates et le respect des générations futures reposerait, pour une large part, sur les économies d énergie ; on se souvient de la formule choc des cahiers : «la meilleure des énergies décarbonées est celle qui n est pas consommée ; c est souvent la moins chère.» Cette formule, un peu trop simple pour ne pas être simpliste, masque une part de souplesse qui ne coûte rien, ou pas grand chose, comme en témoigne le déploiement dans le temps et dans l espace des différentes formes d énergie, ce qu on pourrait nommer une gestion intelligente des différentes manifestations d exergie. C est une banalité de distinguer les formes nobles d énergie, intégralement transformables en énergie mécanique, dont l électricité est le prototype, et les formes plus dégradées qui se déploient sous la forme d énergie thermique. On sait que l électricité, forme noble par excellence, implique l égalité à tout instant de la production et de la consommation ; il s ensuit que sa «valeur marchande» dépend de la consommation, cette dernière dépendant fortement de l heure de la journée. Si l optimisation s effectue, non plus en termes de kw consommés, mais en référence à leur valeur marchande au moment où ils sont consommés, les usagers - mais aussi le vent des éoliennes ou le soleil des panneaux photovoltaïques on doit agir sur le prix de l énergie. Ce qui semble récent dans le courant électrique est banal pour la chaleur : les ballons d eau chaude, utilisés pour stocker la chaleur aux heures creuses de consommation électrique, ont une capacité de réserve énergétique équivalente à cinq tranches nucléaires. Les chaleurs fatales, à la sortie des usines ou présentes dans les eaux sanitaires, sont à récupérer pour alimenter des réseaux de chaleur après élévation de la température de l eau réinjectée dans des pompes à chaleur. En clair, toute énergie qu un collectif d usagers n a pas à acheter au prix fort, soit en évitant de la consommer, soit en récupérant gratuitement ou à bas coût une énergie fatale, le plus souvent perdue et génératrice d effets nuisibles à l environnement, devient ainsi le socle conceptuel qu il conviendrait de substituer aux seules économies d énergie. 4

5 3. L impact stratégique d informations permettant d accéder à la «valeur» de l énergie Autour du socle d économies intelligentes définies ci-dessus, il convient d optimiser dans le temps et dans l espace, la mise à disposition des usagers des ressources énergétiques que la collectivité nationale est capable de produire ou d acheter en fonction de ses moyens financiers, du niveau de développement de ses technologies et de la qualité des informations apportées à ces mêmes usagers. Cette optimisation est très importante pour l énergie électrique qui doit, à chaque instant assurer l égalité entre la production et la consommation. Elle requiert, en effet, un partage de la responsabilité avec les usagers qui procède, au-delà d une posture citoyenne, de l aptitude de ces derniers à peser sur le prix des énergies consommées, notamment en choisissant les temporalités de ladite consommation ou les effacements qu il négocie avec le fournisseur d énergie. De son côté, le fournisseur d énergie électrique a tout intérêt à accroître le nombre de consommateurs «intelligents», ce qui réduit les investissements dispendieux qu il doit assumer, notamment en termes de nouvelles tranches nucléaires, thermiques ou EnR, et, dans l immédiat, en termes d achats de carburants fossiles (charbon ou gaz) pour compenser les pointes nationales ou régionales de consommation électrique et réagir aux fluctuations de la production liées à l intermittence des énergies renouvelables liées à l ensoleillement ou au vent. Pour être efficace, le fournisseur d électricité doit partager avec ses clients les prévisions dont il dispose sur la production effective dans les heures et les jours à venir. Dans un tel contexte, il s agirait essentiellement pour les consommateurs, d épouser au mieux la production d électricité sans achats de gaz ou de pétrole à l étranger, tout au moins tant que les procédés de capture et de séquestration du CO2 sont hors de portée financière et technique. Le principe consistant à réguler la consommation sur la production, et non l inverse, principe prôné par l académie des technologies dans son rapport sur la transition énergétique, trouve ainsi une application citoyenne, seule garante de sa mise en œuvre effective. Le rapport de confiance entre le fournisseur d électricité et ses clients implique un partage de toutes les informations et un partage des «avantages» financiers en termes d investissements évités dont les villes connectées seraient les premiers bénéficiaires. 4. La ville connectée : vers la multiplicité des services dédiés à la qualité de la vie Les nuisances à l environnement : Justifiée par la nécessité de réduire la consommation d énergie électrique et d optimiser son usage, la ville connectée offre un potentiel considérable d optimisation de services, à commencer par le gaz, le fuel domestique ou l eau potable. Elle permet de prévenir des phénomènes et alertes climatiques et leur incidence sur la production des énergies renouvelables et de leur coût. Dans les zones menacées par la progression du désert ou, plus proches de nous, par une pénurie de ressources en eau, la ville connectée offre l avantage d optimiser, de manière concomitantes, les réponses optimales à un ensemble de nuisances naturelles ou artificielles. Les déplacements, : Dans le domaine des déplacements, la ville connectée facilite 5

6 l acheminement en temps réel des informations sur les transports collectifs et leur accessibilité dans les prochaines heures ainsi sur que sur la fluidité des infrastructures routières. Elle débouche aussi sur le transport multimodal intelligent. La santé publique, les activités sportives, les loisirs, etc. : Dans le domaine de la santé publique, la ville connectée est en capacité de jouer un rôle majeur en fournissant les informations sur la disponibilité des services d urgences hospitalières ou encore en informant la population des échéances d actes médicaux qui lui sont dédiés. De manière plus générale, tout usager qui le désire reçoit, chez lui ou sur son portable, l ensemble des informations qui vont lui permettre de programme ses activités et ses loisirs. De plus, à cette fonction descendante de l information, il convient d adjoindre une fonction ascendante, depuis la base vers les responsables administratifs ou techniques et une fonction transverse entre les citadins et les groupes sociaux de différente nature : politique, syndicale, associative, sportive, etc.. La ville connectée est bien la transcription moderne de la cité grecque. 5. La ville connectée est une ville citoyenne, garante de la qualité de vie et de création d emplois La ville connectée, justifiée au départ par des considérations énergétiques et financières devient, en quelque sorte le garant de la qualité de vie : elle optimise la prévention ou la lutte contre les nuisances environnementales ; elle accompagne tous les acteurs de la cité qui désirent se connecter pour prévoir leurs activités tout en respectant l anonymat -. C est aussi un moyen de réagir aux attitudes passives d une foule d administrés. En effet, la connexion est nécessairement à double sens, facilité l expression de chaque citadin, lui offre un contact direct avec ses concitoyens. Sur le terrain des activités et des emplois, la ville connectée est une heureuse expression des «living lab s», ce label que l Europe décerne à des clusters qui associent le client final aux trois partenaires traditionnels des clusters, à savoir les entreprises, le monde de la recherche, le monde des administrations et de la finance. Les «living lab s», diffusés au départ dans les technologies numériques et dans la production agricole, a suscité la création plus récente d un nouveau type de clusters appelés EURBANLAB s. La ville connectée ne suffit certes pas à créer un EURBANLAB s. En revanche, elle permet de les concrétiser. Or, cette concrétisation est d un grand intérêt. En effet, les living lab s ont démontré leur aptitude à la création et au soutien des petites structures de production ainsi que leur succès dans la création d emplois. De ce fait, concrétisé au sein d une ville connectée, un URBANLAB s devient un moteur de création d activité et d emplois en facilitant les échanges entre les individus les plus créatifs et leurs supporters. Bernard DECOMPS 6