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  • Partenaires CNRS : - LIRMM - Laboratoire d’Informatique, Robotique et Microélectronique de Montpellier, UMR 5506 - AAU - Ambiances, Architectures, Urbanités, UMR 1563
  • Participants AAU : Pascal Joanne, Thomas, Leduc, Auline Rodler, Daniel Siret

Les énergies renouvelables sont devenues incontournables comme solutions aux besoins énergétiques toujours croissants, et au problème de la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Néanmoins, leur exploitation efficace est un défi qui nécessite des technologies capables d’adresser convenablement le stockage optimal de l’énergie, et sa gestion intelligente en tenant compte de la variété de modes de consommation dans nos sociétés.

Au cœur des enjeux des villes intelligentes figure la maîtrise de la demande et de la planification énergétiques des territoires. Les technologies numériques jouent un rôle crucial dans ce contexte, avec l’intégration de systèmes embarqués mis en réseaux (i.e., Internet des Objets), permettant de collecter des données du terrain pour prendre des décisions, économiser de l’énergie ou réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Par ailleurs, dans les prochaines années le déploiement d’infrastructures de calcul et de stockage de données devrait s’intensifier dans les villes, notamment du fait de l’intérêt croissant que suscitent des paradigmes comme le edge computing. Ce dernier préconise le traitement de données au plus près des périphériques qui les génèrent, sur des serveurs locaux. Cela favorise la sécurité et la protection des données, comparé à une infrastructure de type cloud complètement dématérialisée. Cette métamorphose de l’écosystème numérique dans les villes intelligentes entraînera une augmentation notable des besoins énergétiques, puisque les équipements numériques (ordinateurs, réseaux…) sont gourmands en énergie. Ils consomment déjà près de 10% de la production mondiale d’électricité.

Le constat ci-dessus appelle donc à explorer des paradigmes technologiques intégrés nouveaux, pouvant répondre aux exigences de la gestion intelligente des villes et au problème de l’énergie. Ce projet adresse ce défi en s’inscrivant dans le contexte du développement durable et de toutes ses facettes, allant de la ville connectée aux bâtiments à énergie positive et réseaux de distributions intelligents. Il repose sur un paradigme technologique inédit de gestion conjointe de calculs, données et flux d’énergie, défini récemment au LIRMM et appelé ICARE. La motivation de ce paradigme est de réduire drastiquement les coûts énergétiques observés dans les supercalculateurs et les datacenters. Le cumul des factures électriques liées à ces derniers, sur quelques années équivaut au prix de leur acquisition, chiffré en plusieurs millions d’euros.

L’application du paradigme ICARE aux systèmes urbains est l’objet du présent projet PEPS. Il s’agit d’évaluer les modalités d’intégration des modules ICARE dans des bâtiments neufs ou anciens, puis dans les réseaux de bâtiments à l’échelle d’un quartier voire d’une ville. Cet objectif soulève des enjeux techniques (position, efficacité et sécurité des modules, évaluation du gisement solaire, intégration aux réseaux…) et sociétaux (acceptabilité du système, prise en compte des usages croisés énergie/numérique…) qu’il s’agira d’expliciter et pour lesquels différentes pistes de solutions seront explorées.

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Funding: PEPS CNRS Cellule Energie, 2019 (Projets Exploratoires Premier Soutien)

  • CNRS Partners:
    – LIRMM – Laboratoire d’Informatique, Robotique et Microélectronique de Montpellier, UMR 5506
    – AAU – Ambiances, Architectures, Urbanités, UMR 1563
  • AAU Participants: Pascal Joanne, Thomas, Leduc, Auline Rodler, Daniel Siret.

Renewable energies have become indispensable as solutions to ever-increasing energy needs and to problems regarding the reduction in greenhouse gas emissions. However, their efficient use is a challenge that requires technologies capable of tackling the optimal storage of energy and its smart management, while considering the array of modes of consumption in our societies.

At the heart of smart cities lies the command of energy demand and planning for territories. Digital technologies play a key role in this context, with the integration of embedded systems connected in networks (i.e. Internet of Things), allowing for the collection of data on the field to make decisions, save energy or reduce greenhouse gas emissions. Moreover, in future years, there should be an increase in the deployment of calculation and storage of data in cities, in particular due to the growing interest surrounding paradigms such as edge computing. The latter recommends data processing as close to generative peripheries as possible, on local servers. It fosters the safety and protection of data, compared to a cloud-type infrastructure that is completely digitalised. The metamorphosis of the digital ecosystem in smart cities will lead to a significant increase in energy needs, since the digital equipment (computers, networks…) requires a lot. They already use around 10% of the global electricity production.

The statement above calls for the exploration of new integrated technological paradigms that can meet the requirements of a smart management of cities and the energy problem. This project deals with this challenge by being embedded in the sustainable development context and all its elements, from the connected city to building with positive energy and smart distribution networks. It relies on a unique technological paradigm for a joint management of calculations, data and energy streams, which was recently determined at the LIRMM, called ICARE. This paradigm aims to drastically reduce the energy costs observed in supercomputers and datacentres. The accumulation of electricity bills of those, over a few years, matches the purchase price, totals several million euros.

The application of the ICARE paradigm to the urban systems is the subject of this PEPS project. The point is to evaluate the integration modalities of the ICARE modules in new or old buildings, then in networks of buildings at the lever of a neighbourhood or even a city. This objective raises technical (position, efficiency and security of modules, evaluation of solar resources, integration to the networks…) and societal issues (acceptability of the system, consideration of joint energy/digital uses…). We will aim to make them explicit, and different solutions to them will be explored.