Smart city : au-delà du numérique, un outil pour l’efficacité énergétique

• Une smart city utile ne se mesure pas au nombre de capteurs, mais à la capacité à réduire durablement les consommations sans dégrader le confort.
• La performance se joue à trois échelles : bâtiments, réseaux énergétiques (chaleur, électricité) et mobilités, avec des arbitrages à planifier.
• Les données deviennent un levier quand elles alimentent une gouvernance claire et des décisions traçables : standards, interopérabilité, indicateurs partagés.
• L’IA change la méthode : passer d’une gestion réactive à une anticipation (pics, pannes, congestion, événements climatiques).
• La coopération locale façon quadruple hélice (collectivités, entreprises, recherche, société civile) sécurise les projets et limite les impasses techno-centrées.
• La sobriété numérique reste une condition : architecture IT frugale, durées de vie, cybersécurité, et choix d’usages réellement utiles.

La ville « intelligente » a longtemps été racontée comme une accumulation de technologies : capteurs, plateformes, applications, tableaux de bord. Sur le terrain, la promesse n’est tenue que lorsque ces briques servent un objectif concret : l’efficacité énergétique, au sens large, c’est-à-dire moins d’énergie consommée pour un même service rendu, et un meilleur confort pour les habitants. Les retours d’expérience accumulés depuis les années 2010 convergent : une ville connectée n’est pas automatiquement une ville performante, et la donnée ne vaut que si elle se transforme en décisions, en chantiers et en usages.

Les débats relancés par les grands rendez-vous internationaux, comme le Smart City Expo World Congress qui a distingué Shenzhen fin 2024, montrent que le sujet a gagné en maturité. La question centrale n’est plus « quelles technologies ? », mais « quels résultats énergétiques, à quel coût, pour quels usagers, et avec quelle gouvernance ? ». À l’échelle d’un quartier, l’efficacité se joue souvent sur des détails très concrets : une régulation de chauffage mal paramétrée, un réseau de chaleur sous-exploité, des flux de livraison mal organisés, ou un éclairage public trop uniforme. La smart city devient alors un outil d’orchestration, capable de relier bâtiment, réseau et mobilité, tout en respectant les singularités locales.

Smart city et efficacité énergétique : dépasser le tout-numérique pour une performance mesurable

Une smart city orientée efficacité énergétique commence par une définition opérationnelle : un écosystème d’acteurs engagé dans une transition durable sur un territoire donné, utilisant le numérique comme un moyen pour piloter des actions. Cette approche, plus large que la seule « ville connectée », évite l’écueil classique des projets centrés sur l’objet technologique plutôt que sur l’impact. Concrètement, l’objectif doit être formulé en indicateurs : kWh économisés, émissions évitées, confort thermique, qualité de l’air intérieur, temps de trajet, coûts d’exploitation, résilience en cas d’aléas.

Sur un territoire, la tentation est forte de multiplier les « preuves de concept ». Or, une politique énergétique urbaine ne se décrète pas par démonstrations isolées. Elle se planifie sur la durée : programmation de rénovation, stratégie chaleur, trajectoire de décarbonation, et priorités d’adaptation climatique. Un exemple récurrent en Europe du Sud illustre cette logique : pour des villes exposées à la sécheresse ou aux inondations, comme Valence ou Venise, la gestion de l’eau et l’énergie ne se traitent pas séparément. Les stations de pompage, les systèmes de refroidissement urbain, l’ombre et la végétalisation impactent simultanément la demande électrique et la vulnérabilité aux extrêmes.

Les technologies (capteurs, compteurs communicants, supervision, IA) prennent sens lorsqu’elles réduisent les incertitudes qui freinent l’action. La question n’est pas de « tout mesurer », mais de mesurer ce qui permet d’optimiser. Dans l’éclairage public, par exemple, la donnée pertinente n’est pas seulement l’état de chaque point lumineux, mais le couple « présence réelle / niveau d’éclairement utile », afin d’éviter les surconsommations nocturnes sans créer de zones d’insécurité ressentie.

Des objectifs énergétiques qui se lisent à l’échelle des usages

Une ville performante se juge dans la routine : logements trop chauds en été, bureaux surchauffés le week-end, gymnases ventilés à vide, bus coincés dans les mêmes embouteillages. Les plateformes urbaines peuvent révéler ces incohérences, à condition que les services techniques et les exploitants puissent agir. Cela suppose des contrats, des responsabilités, et des procédures d’intervention claires.

Un fil conducteur utile consiste à suivre un projet fictif, typique d’une métropole française : le quartier « Les Ateliers », mélange d’habitat rénové, d’une école et de locaux tertiaires. Les premiers mois de suivi montrent une consommation de chauffage anormalement élevée le lundi matin. L’analyse croise horaires d’occupation, courbes de température et consignes de relance. Une simple correction de programmation, validée avec les gestionnaires, réduit la pointe sans travaux. L’outil numérique n’a pas « fait » l’économie ; il a rendu visible une dérive et accéléré la décision. C’est ce type d’efficacité, modeste mais répétable, qui fait basculer un territoire.

La section suivante détaille comment cette logique se structure dans la gouvernance locale, car sans pilotage partagé, les données restent lettre morte. Une ville durable ne se décrète pas, elle se gouverne.

Gouvernance smart city : stratégie locale, quadruple hélice et orchestration des acteurs

Les projets smart city échouent rarement faute de technologie ; ils butent plus souvent sur la coordination. Les collectivités doivent arbitrer entre des temporalités différentes : urgence budgétaire, cycles électoraux, investissements sur 20 ans, et attentes immédiates des habitants. La gouvernance devient alors un levier énergétique à part entière, car elle conditionne la capacité à prioriser, à mutualiser, et à tenir une trajectoire.

Le modèle dit de la quadruple hélice apporte un cadre simple : pouvoirs publics, entreprises, monde académique et société civile. Ce schéma n’est pas une théorie abstraite ; il décrit ce qui manque souvent dans les opérations. Une rénovation énergétique de quartier, par exemple, dépend des bailleurs et copropriétés (économie), des exploitants (technique), des laboratoires ou AMO (méthodes de mesure), et des usagers (réglages, acceptabilité). Sans boucle de retour, une solution performante sur le papier se dégrade en exploitation.

Pourquoi une stratégie claire débloque les silos

Les retours d’études sur les écosystèmes belges ont mis en évidence un point robuste : plus la direction est explicite, plus la collaboration devient intense. Une stratégie lisible agit comme un « contrat moral » entre services et partenaires. Dans la pratique, cela se traduit par quelques objets très concrets : un schéma directeur énergétique, des objectifs de rénovation par typologie, une politique de données, et un plan de financement. Sans ces repères, chaque acteur optimise son périmètre et les gains globaux s’érodent.

Dans le quartier « Les Ateliers », la collectivité fixe trois priorités : réduire la pointe électrique hivernale, renforcer le confort d’été, et diminuer les kilomètres parcourus pour les services urbains. Ce cadrage évite que la plateforme de données devienne un inventaire de capteurs. Il oriente plutôt les cas d’usage : régulation chauffage, ventilation nocturne, planification des tournées, adaptation de l’éclairage.

Le rôle d’un orchestrateur : utile, mais à positionner correctement

De nombreuses métropoles ont créé des postes ou équipes dédiées, parfois intitulés « chefs de projet smart city ». Leur valeur dépend du mandat : s’agit-il d’un animateur d’expérimentations, ou d’un orchestrateur de la transition durable et intelligente ? Dans les territoires complexes, une fonction de coordination transverse évite l’empilement d’outils et favorise l’interopérabilité. Elle doit cependant rester connectée aux services opérationnels, sinon la smart city se transforme en couche supplémentaire.

Un point sensible est la place du privé : l’enjeu n’est pas de déléguer la ville aux fournisseurs de solutions, mais de construire des contrats alignés sur les résultats. Pour l’énergie, cela passe par des engagements de performance, des clauses de réversibilité, et des exigences de standards ouverts. La maturité d’Amsterdam, qui a privilégié une transformation progressive de l’existant via une plateforme collaborative, illustre cette logique pragmatique.

Une fois la gouvernance stabilisée, reste à traiter l’éléphant dans la pièce : l’énergie se gagne sur les réseaux et les bâtiments, avec des mécanismes techniques précis. La section suivante met l’accent sur ces leviers « invisibles » qui font la différence.

Infrastructures énergétiques intelligentes : réseaux de chaleur, smart grids et flexibilité urbaine

Parler d’efficacité énergétique urbaine sans parler d’infrastructures revient à ne traiter que la surface. Les gains structurels se trouvent souvent dans les réseaux : chaleur, électricité, stockage, pilotage des pointes, et articulation avec les renouvelables. La smart city, dans ce cadre, n’est pas un « gadget » ; elle sert à piloter la complexité, en particulier quand la production devient plus intermittente et que la demande se diversifie (mobilité électrique, climatisation, data).

Réseaux de chaleur : performance réelle et pilotage fin

Un réseau de chaleur efficace repose sur deux dimensions : une production décarbonée (biomasse, géothermie, récupération) et une distribution maîtrisée. Les données utiles sont celles qui permettent de suivre les pertes, la température de retour, les sous-stations, et les dérives d’équilibrage. L’exemple de Copenhague, souvent cité pour l’optimisation du chauffage urbain à grande échelle, montre que la prédiction de la demande à 24 heures, couplée à la météo et à l’occupation, réduit les surchauffes et améliore le rendement global.

Dans « Les Ateliers », le raccordement au réseau de chaleur existe, mais les retours trop élevés pénalisent la performance. Une analyse des sous-stations identifie quelques bâtiments dont les vannes restent ouvertes en intersaison. L’intervention, combinant réglage et formation des exploitants, diminue la température de retour et libère de la capacité sans investissement lourd. Ici, l’intelligence n’est pas l’algorithme ; c’est l’alignement entre mesure, diagnostic et action.

Smart grids et flexibilité : éviter le renforcement coûteux des réseaux

Le pilotage de la demande devient stratégique. Des projets français ont montré qu’une gestion intelligente peut réduire les consommations de pointe et retarder des renforcements d’infrastructures. Les démarches de type Nice Grid ont illustré l’intérêt de prévoir production photovoltaïque, anticiper les pics, et utiliser des batteries ou l’effacement diffus. Le bénéfice n’est pas seulement énergétique ; il est aussi économique, car la pointe coûte cher à tout le système.

La flexibilité a toutefois une condition : l’équité. Les dispositifs d’effacement ou de pilotage ne doivent pas dégrader le confort des plus fragiles. Les règles doivent être explicites : plages d’action, seuils de température, transparence des gains, et possibilité de désactivation. Une ville performante est une ville qui optimise sans imposer.

Tableau de repères : où le numérique crée de la valeur énergétique

La transition vers des réseaux pilotés pose une question d’architecture : standards, cybersécurité, et sobriété numérique. Cette exigence se retrouve encore plus fortement dans le bâtiment, où les systèmes techniques sont nombreux et parfois mal compris. C’est l’objet de la section suivante.

Bâtiments et quartiers : IA, jumeaux numériques et rénovation bas carbone au service du confort

Dans la plupart des villes, le gisement principal reste le bâti existant. La smart city devient alors un appui à la rénovation et à l’exploitation, en particulier pour éviter les erreurs fréquentes : surdimensionnements, consignes incohérentes, et absence de suivi après réception. Les outils numériques utiles sont ceux qui raccourcissent le chemin entre un symptôme (inconfort, facture) et une action (réglage, travaux, changement d’usage).

De la GTB aux systèmes apprenants : viser la stabilité plutôt que l’effet vitrine

Dans le tertiaire, la gestion technique du bâtiment (GTB) est souvent présentée comme un « passage obligé ». Pourtant, installer une GTB sans stratégie d’exploitation revient à acheter un tableau de bord sans conducteur. L’apport de l’IA est d’introduire de la prédiction et de l’auto-ajustement : apprendre les profils d’occupation, intégrer la météo, anticiper les relances, détecter les dérives. La promesse n’est pas magique ; elle dépend de la qualité des capteurs, de la maintenance, et de la capacité des équipes à interpréter les alertes.

Dans « Les Ateliers », l’école rénovée atteint un bon niveau d’isolation, mais les enseignants se plaignent d’air « lourd » en fin de journée. La mesure révèle une ventilation sous-utilisée pour éviter le bruit. Une solution combine silencieux, pilotage par CO₂ et formation. Le résultat est double : qualité d’air améliorée et consommation mieux maîtrisée, car la ventilation devient proportionnée aux besoins réels plutôt que constante.

Jumeaux numériques : utiles quand ils simplifient une décision d’aménagement

Le jumeau numérique n’a d’intérêt que s’il répond à une question de projet : où placer des ombrières, quel impact d’un volume sur l’ensoleillement, comment ventiler un îlot, ou comment organiser une évacuation en cas d’inondation. Des initiatives comme Virtual Singapore ont popularisé l’idée d’une réplique 3D alimentée par des données. Transposé à une collectivité européenne, l’enjeu est de rester proportionné : un jumeau de quartier, bien calé sur des objectifs (confort d’été, ombrage, flux), vaut souvent mieux qu’un modèle global coûteux et peu maintenu.

La réalité augmentée peut aussi devenir un outil de concertation : visualiser l’ombre portée d’un futur arbre, l’emprise d’une piste cyclable, ou le bruit d’une voie après réaménagement. Là encore, l’efficacité énergétique est indirecte mais réelle : mieux concevoir réduit les corrections ultérieures, donc les coûts et l’empreinte.

Matériaux et données : relier bas carbone et exploitation

Les choix de matériaux biosourcés ou bas carbone doivent être suivis en exploitation. Une isolation performante qui dégrade l’hygrométrie faute de ventilation pilotée finit par générer des pathologies. La smart city, à l’échelle bâtiment, consiste à connecter conception bioclimatique, instrumentation minimale et maintenance. La sobriété ne consiste pas à restreindre, mais à concevoir mieux avec moins, y compris dans la quantité de données collectées.

Une fois les bâtiments et réseaux mieux pilotés, la mobilité devient le troisième pilier : elle pèse sur la demande énergétique et la qualité de l’air. La section suivante met l’accent sur les leviers de déplacement et de logistique, souvent sous-estimés dans les programmes smart city.

Mobilité urbaine et logistique : réduire l’énergie des flux avant d’optimiser les véhicules

La mobilité « intelligente » est parfois réduite à des applications d’itinéraires ou à des feux tricolores pilotés. L’efficacité énergétique demande une lecture plus large : réduire les besoins de déplacement, rendre les flux plus sobres, et limiter la congestion qui gaspille du carburant ou de l’électricité. Les données deviennent utiles lorsqu’elles améliorent l’offre de transport, l’intermodalité, et la logistique du dernier kilomètre.

Passer d’une gestion réactive à une anticipation des congestions

Les systèmes classiques détectent un embouteillage puis réagissent. Les approches par apprentissage automatique visent à prévoir les saturations à court terme en intégrant météo, événements, calendrier scolaire. Des villes denses comme Singapour ont illustré l’intérêt d’une régulation anticipée : ajuster en amont les cycles, adapter l’offre, et informer les usagers avant la formation de la congestion. L’enjeu énergétique est direct : moins d’arrêts-redémarrages, donc moins de consommation et d’émissions, et une meilleure régularité des bus.

Dans « Les Ateliers », un changement d’horaires d’un équipement sportif crée chaque semaine un pic de circulation. La plateforme de mobilité détecte le motif et propose un plan simple : priorité bus sur deux carrefours pendant 40 minutes, et information en temps réel sur l’affluence du parking. Le gain n’est pas spectaculaire, mais répétitif. C’est la répétition qui fait la performance.

Stationnement et livraison : deux gisements souvent rapides à activer

Une part non négligeable du trafic urbain provient de la recherche de stationnement et de l’organisation des livraisons. Optimiser l’occupation des zones de chargement, lisser les créneaux, et partager l’information réduit des kilomètres « inutiles ». Des expériences menées dans de grandes métropoles, dont Paris, ont montré qu’un pilotage plus fin peut diminuer le trafic lié à la recherche de place, avec un effet immédiat sur la congestion et la pollution locale.

Pour rester cohérente, une stratégie smart city doit éviter de « numériser » un système mal conçu. Si les zones de livraison sont rares ou mal placées, l’algorithme ne fera que gérer la pénurie. L’ordre logique est clair : planifier, dimensionner, puis optimiser.

Liste de décisions concrètes pour relier mobilité intelligente et sobriété

• Hiérarchiser le réseau viaire : définir où la voiture est tolérée, où elle est dissuadée, et où les transports collectifs gagnent la priorité.
• Mettre en place des couloirs bus efficaces avant de complexifier la régulation des feux : une infrastructure claire simplifie le pilotage.
• Rendre visibles les temps réels (bus, vélo, marche) pour influencer les choix modaux au quotidien.
• Organiser la logistique : zones de livraison, micro-hubs, mutualisation, puis optimisation par la donnée.
• Mesurer l’énergie des flux : pas seulement la vitesse, mais les arrêts, les relances et les kilomètres évitables.

Cette approche renvoie à un point de vigilance : une ville plus « pilotée » est aussi plus exposée aux risques numériques et à la question démocratique de la donnée. Le dernier volet traite ces conditions de robustesse, sans lesquelles l’efficacité énergétique reste fragile.

Sobriété numérique, cybersécurité et transparence : conditions de réussite d’une smart city énergétiquement efficace

La smart city au service de l’efficacité énergétique doit accepter une idée simple : le numérique a un coût matériel, énergétique et organisationnel. Déployer des capteurs, stocker des données, entraîner des modèles, opérer des réseaux, tout cela consomme des ressources. La question n’est donc pas « numérique ou pas », mais numérique utile, dimensionné au bon niveau, et gouverné de façon transparente.

Sobriété numérique : choisir l’architecture la plus frugale compatible avec l’objectif

Un système de supervision peut être efficace avec une instrumentation minimale si elle est bien placée : compteurs par usage, capteurs de confort, suivi des équipements critiques. À l’inverse, une collecte exhaustive génère de la maintenance, des pannes, et une dépendance à des prestataires. La bonne pratique consiste à partir des décisions à prendre : quelles consignes ajuster, quels travaux prioriser, quelles alertes traiter. Ensuite seulement, le plan de mesure se construit.

À l’échelle européenne, des initiatives structurantes comme le consortium CitiVerse, lancé par la Commission européenne avec quatorze États membres et un budget annoncé de 80 millions d’euros, renforcent l’idée d’une utilisation des technologies émergentes orientée vers des cas d’usage : trafic, énergie, eau, et détection d’événements extrêmes. L’intérêt, pour les collectivités, est d’accéder à des méthodes réplicables, à condition de conserver la maîtrise locale des objectifs.

Cybersécurité et mode dégradé : la résilience avant la sophistication

Plus un territoire connecte ses infrastructures, plus il doit prévoir le fonctionnement en mode dégradé. Une panne de communication ne doit pas éteindre la ville. Des principes simples s’imposent : segmentation des réseaux, mises à jour, journalisation, tests de reprise, et procédures humaines. La cybersécurité n’est pas un sujet annexe ; c’est un élément de continuité de service, donc de sécurité et de confiance.

Dans « Les Ateliers », l’exploitation prévoit un scénario de repli : si la plateforme tombe, les consignes de chauffage reviennent à une loi d’eau locale, l’éclairage passe en programmation horaire, et les carrefours conservent des plans de feux par défaut. Cette conception « robuste » évite que la performance dépende d’un seul point de défaillance.

Transparence algorithmique : un enjeu public, pas un détail technique

Lorsque des algorithmes influencent des décisions publiques, la transparence devient un outil de légitimité. Les démarches d’Amsterdam et Helsinki, pionnières sur les registres publics d’algorithmes, posent une norme : finalité, données utilisées, risques, et responsables. Pour l’efficacité énergétique, cela compte aussi. Un modèle de pilotage de chauffage qui pénaliserait certains bâtiments, ou une régulation de trafic qui déplacerait la pollution vers un quartier, doivent pouvoir être discutés.

Au final, une smart city utile est celle qui relie gouvernance, technique et bon sens : elle optimise sans complexifier inutilement, et elle protège les usages avant de multiplier les fonctionnalités. C’est ce niveau d’exigence qui transforme la donnée en énergie économisée.

Comment évaluer si une démarche smart city améliore vraiment l’efficacité énergétique ?

En définissant dès le départ des indicateurs mesurables (kWh, pointe, coûts d’exploitation, confort d’été, qualité d’air), puis en comparant une situation de référence avec des résultats après réglages et travaux. Une démarche crédible documente les actions déclenchées par les données, pas seulement la quantité de données collectées.

Quels cas d’usage sont souvent les plus rentables au démarrage ?

Les ‘quick wins’ se trouvent fréquemment dans l’éclairage public (dimming adapté), la régulation chauffage/ventilation des bâtiments publics, la détection de dérives de consommation, et l’optimisation de tournées (déchets, entretien). Ces cas d’usage sont efficaces quand l’organisation peut agir rapidement.

Quelle place pour l’IA dans une smart city orientée énergie ?

L’IA apporte surtout de la prévision (pics, congestions, pannes), de la détection d’anomalies et de l’optimisation dynamique. Elle n’est pertinente que si les données sont fiables, si le fonctionnement en mode dégradé est prévu, et si les décisions restent explicables et gouvernables.

Comment éviter l’effet “technologie vitrine” dans les projets smart city ?

En partant des priorités locales (énergie, eau, mobilité, confort), en limitant l’instrumentation au nécessaire, en exigeant l’interopérabilité et des standards ouverts, et en contractualisant des résultats. Une gouvernance claire et un orchestrateur transverse aident à éviter les silos et l’empilement d’outils.