Village intelligent et durable : des capteurs et un jumeau numérique à Badevel, 808 habitants (25)

En quoi consiste concrètement votre projet et quels en sont les principaux objectifs ?

L'idée est de transformer le village en démonstrateur intelligent et durable, incluant de la recherche et développement. Cela implique d'anticiper les rénovations, de réduire la dépendance aux énergies fossiles en favorisant les énergies renouvelables, et d'optimiser les ressources grâce au numérique.

Concrètement, le projet intègre l'installation de divers capteurs à l’intérieur des bâtiments municipaux (mairie, cantine et serre municipales…) pour mesurer des paramètres tels que la température des pièces, des radiateurs et de la chaudière (de la mairie), la présence de personnes, le niveau CO2 ou d'humidité, l'ouverture des fenêtres et des portes. En extérieur, des capteurs sont aussi utilisés pour mesurer le taux de remplissage des corbeilles de rue et des conteneurs à verre. Le déploiement de ces différents capteurs est couplé à la création d'un jumeau numérique des bâtiments municipaux, permettant de superviser et de contrôler à distance des éléments comme l'éclairage et la température.

Le jumeau numérique est conçu pour percevoir, comprendre et anticiper les besoins. Il est doté d'un agent conversationnel basé sur l’IA qui le dote ainsi d’une interface en langage naturel.

L'intelligence artificielle permet d'analyser les données collectées et de prendre des décisions autonomes pour optimiser la gestion énergétique. En complément, la commune s'est engagée dans un plan pluriannuel de rénovation énergétique de ses bâtiments municipaux, visant à les rendre plus économes en énergie.

Une expérimentation est également menée pour utiliser l'intelligence artificielle pour superviser les réseaux d'eau et y détecter les fuites de manière proactive.

Comment le sujet s’est-il imposé à l’agenda de votre collectivité ?

Le projet s'est imposé à Badevel en réponse à l'urgence environnementale, avec la conviction que l'impact sur la planète se gère localement. Même les petites communes doivent agir face à ce défi colossal qui est devant nous.

En effet, pour reprendre l’ordre de grandeur donné par le Préfet du Doubs lors d’une visite récente à Badevel, c’est comme si l’équivalent des avancées réalisées au cours des 30 dernières années pour réduire notre empreinte environnementale — qu'il s'agisse de la gestion de l'eau, de la qualité de l'air, de la consommation des sols ou des énergies — devaient désormais être atteintes en seulement 6 ans.

Quelles sont les sources d’inspiration que vous avez suivies pour vous faire une idée de ce projet ?

Pour parvenir à l’idée actuelle, il était crucial d'adopter une approche systémique et d'hybrider ces différentes transitions entre elles, en utilisant le numérique comme vecteur principal. Pourquoi le numérique ? Parce qu'il permet de faire plus avec moins.

Aujourd’hui, les collectivités rurales, souvent prises en étau entre des charges croissantes et des recettes en baisse, n'ont d'autre recours que l'impôt, une solution très impopulaire. La situation peut apparaître complexe, voire insoluble. Or, dans mon métier (Professeur à l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard), j’ai justement l’habitude de traiter des systèmes complexes. Nous avons donc abordé tous les enjeux de Badevel avec la méthode, les connaissances et le travail en équipe que j’utilise professionnellement.

Nous sommes notamment lauréats du programme France 2030 - Démonstrateurs de la ville durable, opéré par la Banque des Territoires pour le compte de l’Etat, qui soutient l’innovation urbaine dans les territoires et qui nous a permis d’obtenir des financements de 185 000 € pour l’incubation du projet ainsi que 2 920 000 € pour la phase de déploiement. De même, en tant que lauréat du programme j’ai pu bénéficier d’un accompagnement sur l’innovation ainsi que des partages d’expérience du réseau des autres 38 territoires lauréats du programme.

Y a-t-il des compétences ou sujets spécifiques à maîtriser avant de se lancer dans ce projet ?

Tout d'abord, une compréhension approfondie des technologies numériques et de l'intelligence artificielle est indispensable. Ces outils sont au cœur de la gestion et de l'optimisation des ressources énergétiques, permettant de piloter les installations en temps réel et de simuler des scénarios futurs.

Ensuite, une expertise en gestion de projets complexes est nécessaire pour coordonner les différentes phases du projet, depuis la planification jusqu'à la mise en œuvre. Cela inclut la capacité à gérer des financements multiples et à collaborer avec divers partenaires institutionnels et académiques.

Il est également crucial de posséder des compétences en ingénierie énergétique pour concevoir et mettre en place des solutions innovantes telles que les smart grids, les systèmes de chauffage renouvelable, les matériaux pour la sobriété énergétique des bâtiments et les infrastructures de recharge pour véhicules électriques.

Le projet a grandement bénéficié de l'implication des élèves-ingénieurs et des chercheurs de l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM) et de l'Université de Franche-Comté. Ces collaborations nous ont permis de développer des solutions spécifiques et innovantes, telles que des capteurs connectés et des systèmes de gestion énergétique, tout en formant les jeunes générations aux enjeux de la durabilité.

Quelles étaient les phases préparatoires du projet ?

L’une des étapes clés a été de constituer un consortium avec des partenaires clés tels que l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard, l'Université de Franche-Comté, et d'autres acteurs régionaux. Ce consortium a permis de mobiliser des compétences techniques et scientifiques pour soutenir le projet.

Nous avons également travaillé sur la modélisation numérique et l'intégration de l'intelligence artificielle pour optimiser la gestion énergétique. Grâce au soutien de la Région Bourgogne Franche-Comté dans le cadre du dispositif « Territoire Intelligent et Durable », des prototypes et des démonstrateurs ont été développés pour tester les solutions envisagées avant leur mise en œuvre à grande échelle. De même, en tant que lauréats du programme France 2030 - Démonstrateurs de la ville durable nous avons bénéficié d’un accompagnement et de financements pour l’incubation des innovations développées dans le projet.

En parallèle, nous avons mené une ingénierie subventionnelle pour identifier et solliciter les financements nécessaires.
Enfin, nous avons mis en place des actions de sensibilisation et de formation pour les habitants et les parties prenantes. Des ateliers et des sessions d'information ont été organisés pour expliquer les objectifs du projet et les bénéfices attendus, et pour former les utilisateurs aux nouvelles technologies mises en place.

Comment avez-vous assuré le bon dimensionnement du projet ?

Le bon dimensionnement du projet a été assuré en utilisant le numérique et l'intelligence artificielle pour maximiser l'efficacité avec des ressources minimales. Une approche clé a été d'explorer des alternatives, voire de les créer si nécessaire.

Le choix des capteurs illustre bien cette démarche. Des composants commerciaux ont été acquis et déployés par Pays de Montbéliard Agglomération, mais en parallèle, des systèmes spécifiques ont été développés avec des étudiants de l'UTBM, utilisant des composants basiques. Cette initiative a permis de réduire le coût par capteur à moins de 20 euros dans certains cas.

Une autre stratégie a été d'acheter des modules commerciaux, comme des prises connectées en LoRa ou Wi-Fi, et de les modifier électroniquement. Par exemple, en remplaçant la carte Wi-Fi, il a été possible de prendre le contrôle de ces modules et de les transformer en interrupteurs. Cette solution a été retenue pour piloter la chaudière de la Mairie.

L'utilisation de solutions gratuites plutôt que de solutions coûteuses a également été privilégiée. Pour modéliser le jumeau numérique en 3D, la plateforme UNITY, gratuite pour un usage non commercial, a été utilisée. Le Système d’Information Géographique de Pays de Montbéliard Agglomération et Google Maps ont permis de cartographier et modéliser les bâtiments en détail avec REVIT. Cela permet de visualiser l'intérieur des bâtiments publics tout en respectant la vie privée des bâtiments privés.

Enfin, le travail par projets pilotes ou démonstrateurs a été essentiel. Ces PoCs (Proofs of Concept) permettent de prouver la faisabilité des idées, rassurer les financeurs et ajuster les solutions avant une mise en œuvre à grande échelle. À Badevel, plusieurs PoCs ont été développés avant généralisation, validant ainsi les choix technologiques et optimisant les processus.

Comment la collectivité a-t-elle financé ce projet et quelles ont été les aides sollicitées/obtenues ?

Le budget total du projet "Living Lab Badevel Démonstrateur Village Durable" s'élève à 7 196 459 € HT. La commune bénéficie de subventions pour un montant de 5 104 051 € HT, représentant 70,9 % du budget total. Parmi ces subventions, 2 920 588 € HT (40,6 %) proviennent du programme France 2030 - Démonstrateurs de la ville durable. L'autofinancement de la commune s'élève à 2 092 409 € HT, soit 29,1 % du budget.

Le budget alloué spécifiquement au "Jumeau numérique des installations avec pilotage et aide à la décision à base d'IA" est de 504 800 €. Il se répartit comme suit :

• Domotique : 234 000 €
  • Financement France 2030 - Démonstrateurs de la ville durable (50 %) : 117 000 €
  • Autofinancement UFC - Laboratoire FEMTO-ST : 117 000 €
• Jumeau numérique et IA : 270 800 €
  • Financement France 2030 - Démonstrateurs de la ville durable (50 %) : 135 400 €
  • Autofinancement UTBM : 135 400 €

La commune reçoit également une subvention de 185 000 € de France 2030 - Démonstrateurs de la ville durable pour accompagner l’ingénierie de projet.

Quels sont les autres acteurs qui vous ont accompagnés dans la préparation et la réalisation de ce projet ?

• Pays de Montbéliard Agglomération
• La Région Bourgogne-Franche-Comté
• Le Conseil Départemental du Doubs
• La Préfecture du Doubs
• Le Syndicat d'Énergie du Doubs (SYDED)
• L’ADEME

Quels conseils donneriez-vous à un élu qui souhaiterait se lancer dans un projet similaire ?

Il est crucial d'adopter une approche systémique et intégrée, combinant les transitions énergétiques, écologiques, alimentaires et numériques. Le numérique peut servir de vecteur pour intégrer efficacement ces transitions interconnectées.

L'implication citoyenne est également essentielle. Il faut impliquer les habitants dès le début, en organisant des réunions publiques, des ateliers participatifs et en communiquant régulièrement sur les avancées et les bénéfices attendus.

Cette démarche collaborative sensibilise la population aux enjeux environnementaux et crée un sentiment d'appartenance et de responsabilité collective.

En phase d’incubation, la constitution d'un consortium avec des partenaires académiques, institutionnels et privés est indispensable. Collaborer avec des universités, des pôles de compétitivité et des agences de développement apporte des compétences techniques variées et des financements complémentaires.

La pratique de l'ingénierie subventionnelle avancée, avec son lot de dossiers à monter sous différents formats, est un autre aspect clé. Il est important d'identifier toutes les sources de financement possibles, qu'elles soient publiques ou privées. Cette diversification des sources de financement permet de sécuriser le budget et de garantir la pérennité du projet.

L'investissement dans la formation de l'équipe et des habitants est crucial. Les compétences en gestion de projets, en technologies numériques et en énergies renouvelables sont essentielles. À Badevel, l'implication d'étudiants ingénieurs a enrichi le projet de solutions innovantes.