Lumières sur le smart lighting : les solutions pour l’éclairage public de la smart city de demain

Ces dépenses annuelles en éclairage urbain s’élèvent à près de 2 milliards d’euros : la moitié est consacrée à la maintenance, un quart est investi dans le renouvellement du parc et un quart est dépensé en consommation d’énergie, part qui ne fera qu’augmenter compte tenu de la hausse des prix. Nombre de collectivités sont également confrontées à un réseau de lampadaires énergivores qui arrive en situation d’obsolescence, nous comptons actuellement 10 % de luminaires à vapeur de mercure encore en service. La mise sur le marché de ce système particulièrement énergivore et nuisible pour l’environnement a pourtant été interdite en 2012.

Dans un contexte de restrictions budgétaires et d’objectifs environnementaux européens à respecter, les collectivités sont à la recherche de solutions durables alliant optimisation économique et efficacité énergétique pour moderniser leur réseau d’éclairage public et s’engager dans une démarche de projet « smart city ».

Le Smart Lighting : un système communiquant aux bénéfices nombreux

L’éclairage intelligent, ou Smart Lighting, est un système initialement conçu pour augmenter l’efficacité énergétique en faisant varier l’intensité lumineuse d’une lampe selon différents paramètres. La variation d’intensité d’une ampoule dépend de son pourcentage d’abaissement de puissance, qui se révèle très inégale si l’on compare les différentes lampes d’éclairage public actuellement en service.

Les bénéfices du passage à la LED

Le parc français de lampadaire est historiquement composé de lampes à sodium à haute pression (SHP) et de lampe à mercure, mais la tendance aujourd’hui est de remplacer petit à petit ces lampes par des LEDS. La majorité de ces luminaires fonctionnent à pleine puissance la nuit. Un premier niveau d’optimisation consiste à réaliser une temporisation lumineuse grâce à des variateurs de tension, lorsque les besoins en éclairage sont plus faibles. Cette diminution du flux lumineux, appelée dimming, est plus ou moins efficace en fonction des lampes. Alors que les lampes SHP atteignent un abaissement de puissance jusqu’à 50%, et 40 % pour le mercure, la LED (Light Emitting Diode) atteint un abaissement jusqu’à 10 %, pour retrouver une puissance de 100% de manière instantanée. La LED est le composant phare du lampadaire intelligent. En plus de son abaissement record, son efficacité énergétique est deux fois supérieure aux lampes à décharge, avec une durée de vie pouvant atteindre 10 ans, contre 3 ans pour une lampe à décharge. Son prix étant désormais équivalent aux anciens systèmes, son installation doit toutefois être accompagnée d’une rénovation du réseau électrique, avec l’ajout de protections contre les surtensions et la foudre.

Au minimum, la collectivité peut réaliser 20 à 30 % d’économies grâce à la LED avec un retour sur investissement sur 7 à 8 ans, selon l’agence française de l’éclairage.

Les bénéfices de la transformation du réseau d’éclairage public en réseau connecté

Pour tendre davantage vers un réseau smart, le dimming peut être couplé avec un système de détection de présence, afin d’ajuster la puissance des lampes en fonction de la fréquentation d’un lieu. Ce système permet d’éclairer que lorsque cela est nécessaire. Les détecteurs peuvent être de type infrarouge, radar haute-fréquence, ou encore caméras avec analyse d’image. En connectant les luminaires entre eux, le système de détection de présence pourra créer un train de lumière, dont le principe est d’allumer les lampes en suivant le déplacement d’une personne ou de son véhicule, de manière anticipée afin que la personne puisse voir devant elle avec un niveau d’éclairage adéquat.

Il existe différentes technologies de communication pour connecter les luminaires entre eux ou à un système de télégestion. Le CPL (courant porteur en ligne) reste le système le plus répandu. Les réseaux IoT, comme Sigfox ou Lora, à bas débit permettent de connecter tous types d’objet à moindre coût avec une très faible consommation. Enfin,le Lifi, light fidelity, est une technologie qui permet de transformer la LED en diffuseur de contenu numérique, 10 fois plus rapide que le wifi. Cette technologie permet d’envisager une surcouche numérique différente du wifi, complétement maitrisée par les collectivités locales.

En remplaçant l’éclairage actuel par des LED et des capteurs connectés, chaque luminaire deviendrait alors un nœud dans un réseau local, collectant et transmettant des données à un système de télégestion. Le réseau d’éclairage peut ainsi être supervisé à distance par la collectivité via une plateforme logicielle, comme Streetlight vision, développée par une start-up française spécialisée dans les plateformes des réseaux urbains intelligents.

Systèmes testés et approuvés par les collectivités

En France, certaines collectivités ont adopté des solutions Smart Lighting et elles ont mesuré les bénéfices apportés par la mise en place d’un réseau d’éclairage intelligent. La ville de Bordeaux a expérimenté le train de lumière, et a mesuré un gain de 70% de leur consommation électrique grâce à ce système de détecteur de présence infra-rouge.

La ville de Toulouse a testé les lampes LED avec le détecteur de présence de la start-up KAWANTECH sur 500 lampadaires, et mesuré une économie de 64% sur leur consommation électrique.

La solution de télégestion Streetlight vision a été adoptée à Paris afin d’augmenter la puissance d’éclairage à 100% dans le cas d’une panne de feux de circulation.

Les solutions de Smart Lighting ont donc de beaux jours devant elles. Elles constituent un réel levier économique, énergétique et durable pour les collectivités. Si la majorité des collectivités utilisent actuellement Streetlight Vision uniquement pour l’éclairage, ils sont de plus en plus nombreux à envisager une intégration avec d’autres services, comme les stations de recharge de véhicule électrique. C’est avec une approche multi-service de la télégestion que les collectivités pourront mutualiser leurs coûts, et de développer un éclairage public intelligent au sein de la smart city.

Marie-Alice CLERC-RENAUD