Utilities & Metering
L’augmentation de la demande, associée à de fortes préoccupations environnementales, ouvre une nouvelle ère pour l’adoption de l’IoT.
Solutions connectées pour la gestion de l’eau
Selon WWF, si l’eau recouvre 70 % de notre planète – nous laissant penser qu’elle sera toujours abondante -, l’eau douce est, au contraire, extrêmement rare : seulement 3 % de l’eau mondiale est douce, et les deux tiers sont conservés dans des glaciers gelés ou totalement indisponibles. L’augmentation de la population, l’urbanisation et l’industrialisation galopantes, l’agriculture intensive (qui utilise 70 % de l’eau douce mondiale et en gaspille 60 % avec des systèmes d’irrigation non étanches et des méthodes d’application inefficaces), la pollution croissante ou la gestion inappropriée des eaux usées (80 % des eaux usées retournent dans l’écosystème sans être traitées ou réutilisées[1]) ont un impact sur les ressources en eau douce. Ces tendances accélèrent également le changement climatique qui, en retour, modifie les schémas météorologiques et hydriques dans le monde, entraînant des pénuries et des sécheresses dans certaines régions et des inondations dans d’autres[2].
Dans le même temps, les compagnies des eaux du monde entier s’accordent à dire qu’environ 20 % de l’eau douce produite est perdue (différence entre l’eau pompée, traitée et fournie au système de distribution et ce qui a réellement atteint les utilisateurs finaux) et doivent faire face à des coûts croissants pour maintenir des infrastructures vieillissantes. Les citoyens mettent de plus en plus au défi les villes de distribuer l’eau de manière efficace et d’améliorer la conservation des ressources en eau. Les solutions de gestion intelligente de l’eau, combinées aux technologies de l’information et de la communication (TIC), fournissent des informations détaillées sur la consommation et l’utilisation de l’eau et transforment progressivement non seulement la manière dont l’eau est gérée, mais aussi les pratiques, la culture et les attitudes des gens vis-à-vis des ressources en eau. Le marché mondial de la gestion intelligente de l’eau a été évalué à 7,73 milliards de dollars en 2020 et devrait atteindre 15,12 milliards de dollars en 2026, avec un taux de croissance annuel moyen de 12,3 % entre 2021 et 2026 [3].
Jusqu’à présent, les villes utilisaient des systèmes de télérelève automatique de compteurs (AMR), simples, à sens unique, renvoyant l’indice de consommation d’eau au service public pour la facturation. Les villes et les services de distribution d’eau déploient désormais à grande échelle des infrastructures de comptage avancées (AMI) reliant les compteurs d’eau intelligents, à l’aide d’un réseau IoT, aux systèmes d’information et de gestion de l’eau du service public afin de permettre une solution bidirectionnelle pour collecter à distance des données d’utilisation précises à partir du compteur et renvoyer des instructions au compteur et des données de consommation haute résolution au client final.
Des capteurs IoT intelligents (pour mesurer la pression, la température, le débit ou la qualité) et des vannes (pour les fermer en cas de fuite, de rupture de canalisation ou de tout autre problème lié à l’eau) sont également utilisés par les services publics pour cartographier l’utilisation et la distribution de l’eau tout au long de la chaîne d’approvisionnement. Les systèmes de compteurs d’eau intelligents, dits smart water, utilisant l’IoT peuvent être utilisés à la fois pour le transport et la distribution d’eau douce résidentielle, commerciale et industrielle. L’utilisation de compteurs intelligents peut aider à identifier les usages intensifs, à prévoir la demande ou à anticiper la facturation, à comparer les tendances de consommation avec des ménages ou des industries similaires et à suivre les performances des appareils. Les compteurs d’eau intelligents permettent aux propriétaires de maisons, de biens immobiliers, aux opérateurs industriels et aux gestionnaires de villes d’obtenir un aperçu instantané de leur consommation d’eau et de sensibiliser les consommateurs à l’utilisation de l’eau. Les capteurs et les vannes peuvent aider les opérateurs de services publics à identifier, localiser et réparer rapidement les fuites et à obtenir des rapports en temps réel sur la qualité et la distribution de l’eau, limitant ainsi le risque de gaspillage de l’eau.
Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink, s’appuyant sur la technologie LoRaWAN, peuvent apporter la connectivité IoT performante, robuste et fiable nécessaire pour connecter les compteurs d’eau intelligents, les capteurs d’eau intelligents et les vannes d’eau intelligentes compatibles avec LoRa. Parce qu’ils sont souvent situés dans des caves, des sous-sols, des toits ou des plafonds, ou cachés dans des zones éloignées, les équipements IoT pour l’eau et les équipements connectés ont besoin d’une connectivité intérieure LPWA de classe opérateur, capable de pénétrer profondément dans les matériaux de construction et d’offrir une forte puissance de signal, dans tout type d’environnement RF.
Les gateways LoRaWAN IoT indoor et outdoor ainsi que les outils de gestion de réseau Kerlink, conçus pour les réseaux IoT publics et privés, apportent la couverture polyvalente demandée par les services de distribution d’eau pour alimenter la collecte et la gestion intelligentes des données sur l’eau dans les villes. La gestion intelligente de l’eau va au-delà de la simple mesure du flux de la production à la consommation ou de la simple connexion des lecteurs de compteurs. La gestion intelligente de l’eau permet d’obtenir des informations sur chaque partie du cycle de l’eau – de l’approvisionnement, au traitement, à la livraison, à la consommation, à la facturation et à l’assistance – afin d’optimiser le temps de réponse des services publics, de réduire les coûts du travail manuel et d’améliorer l’efficacité des opérateurs – en éliminant les déplacements vers des sites éloignés et en simplifiant la mise en service des réseaux d’eau. La gestion intelligente de l’eau permettra, au final, d’améliorer la qualité de l’eau, de diminuer le gaspillage de l’eau et de contribuer à la conservation de cette ressource précieuse, au bénéfice des villes et de leurs citoyens.
[2] https://www.worldwildlife.org
[3] https://www.mordorintelligence.com
Solutions connectées pour la gestion du gaz
L’utilisation du gaz naturel comme produit de première nécessité pour les besoins résidentiels, commerciaux et industriels se développe à un rythme soutenu dans le monde entier. Un prix largement abordable, une tarification stable et une distribution fiable font du gaz naturel un bon choix pour les ménages, les services publics et les industries pour la cuisson, le chauffage et la production d’eau chaude. Le gaz continue à améliorer la qualité de vie des résidents et des entreprises, et l’industrie mondiale a une grande opportunité d’accélérer l’adoption de la connectivité technologique qui devient de plus en plus la norme aujourd’hui dans divers marchés verticaux. Suivant cette tendance, les services publics et les entreprises de distribution de gaz déploient des réseaux de communication avancés et des compteurs intelligents connectés qui étaient initialement appliqués aux marchés de l’eau et de l’électricité. La nouvelle génération de réseaux ouverts et polyvalents, comme ceux qui utilisent des technologies à faible puissance et à longue portée, apporte la connectivité IoT nécessaire pour déployer une solution comptage avancée (AMI) et obtenir des informations en temps réel sur le réseau de distribution de gaz et sur la consommation des utilisateurs finaux. Les services publics du gaz peuvent être confrontés à de multiples problèmes allant des pertes de gaz aux relevés de consommation irréguliers et à la facturation inexacte, en passant par les manipulations de compteurs ou le dépassement des limites d’utilisation. Les compteurs de gaz intelligents apportent la numérisation pertinente des réseaux de distribution intelligents et l’optimisation des opérations de réseau basées sur la mesure et l’analyse des données. Le marché mondial des compteurs de gaz intelligents devrait atteindre 10,92 milliards de dollars US d’ici 2026, avec un TCAC de 6,3 % sur la période 2019-2026 [1].
Les compteurs de gaz intelligents, les lecteurs d’index intelligents et les capteurs IoT peuvent aider à déployer et à exploiter rapidement une infrastructure de comptage avancée (AMI) de gaz intelligent. Les compteurs de gaz mesurent le débit de gaz et enregistrent la consommation de gaz. Les systèmes de lecture d’index (IMR) à pied – où les index sont collectés à l’aide d’un dispositif radio porté par un employé ou installé dans un véhicule – et les systèmes de lecture automatique des compteurs (AMR) – où les dispositifs télémétriques envoient l’index au système central du service public via un réseau de communication unidirectionnel – sont encore largement utilisés. Ils permettent d’obtenir la consommation exacte, mais nécessitent toujours une inspection physique et manquent de souplesse pour la collecte d’informations en temps réel et l’information de l’utilisateur final. Les compteurs de gaz intelligents, quant à eux, ne se contentent pas de mesurer en temps réel le débit de gaz dans les conduites, mais ils se connectent également au réseau IoT pour offrir une maintenance de l’infrastructure (état du compteur, étalonnage de l’appareil, configuration du système), une surveillance à distance et un partage instantané des indices pour le suivi de la consommation et la facturation automatique. Les compteurs de gaz intelligents intègrent également des capteurs de détection de fuites et de chocs qui peuvent détecter des situations anormales ou d’urgence, améliorant ainsi la sécurité. Alimentés par des batteries, les compteurs de gaz intelligents peuvent fonctionner pendant de longues périodes et transmettre régulièrement des données. Les capteurs intelligents et les dispositifs IoT peuvent également être utilisés pour surveiller les vannes intelligentes et la pression du gaz et détecter les fuites de gaz sur le réseau de distribution. Les changements de pression, de température, de débit, de niveaux de méthane ou de protection cathodique peuvent être instantanément identifiés pour une enquête appropriée, une interruption du service de gaz et une réponse rapide, afin d’améliorer la sécurité et l’efficacité. La gestion automatisée du gaz peut également être utilisée pour les réservoirs de gaz résidentiels et industriels, afin d’assurer une surveillance à distance 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, d’anticiper le remplissage, d’obtenir des notifications et de surveiller l’état du réservoir.
Les solutions IoT de qualité industrielle de Kerlink, rendues possibles par la technologie LoRaWAN, peuvent apporter le réseau IoT performant, robuste et fiable nécessaire pour connecter les compteurs de gaz intelligents afin d’éliminer la lecture manuelle des compteurs, d’éviter les erreurs de lecture et d’améliorer les opérations de distribution de gaz. Les passerelles IoT LoRaWAN intérieures et extérieures de Kerlink et les outils de gestion de réseau, conçus pour les réseaux IoT publics et privés, apportent la couverture polyvalente et économique nécessaire pour obtenir des informations et des données opportunes sur l’état des infrastructures gazières. L’exploitation des solutions IoT de classe opérateur de Kerlink permet de détecter rapidement les anomalies, les fuites potentielles, les dysfonctionnements ou les pannes d’équipements afin d’anticiper les situations potentiellement dangereuses avant qu’elles ne se produisent pour assurer la sécurité des employés et des clients, tout en répondant aux exigences réglementaires croissantes. Les compteurs de gaz intelligents contribuent à améliorer l’efficacité et les opérations des services publics de gaz et fournissent aux consommateurs les informations appropriées dont ils ont besoin pour accéder à leur consommation de gaz en temps réel et améliorer leurs habitudes de consommation.
[1] https://www.fortunebusinessinsights.com
Solutions connectées pour la gestion de l’électricité
La consommation mondiale d’électricité progresse plus rapidement que la population mondiale, ce qui entraîne une augmentation de la quantité moyenne d’électricité consommée par personne. La consommation mondiale d’électricité a atteint environ 23 398 milliards de kilowattheures (ou 23 398 térawattheures) en 2018. La consommation mondiale d’énergie électrique a augmenté de façon plus ou moins régulière jusqu’en 2000, date à laquelle elle a commencé à afficher une croissance plus prononcée [1]. L’électricité est généralement utilisée dans les maisons et les bâtiments pour l’éclairage, le chauffage et les appareils, dans les processus industriels pour la fabrication et la production de biens et dans les transports pour alimenter les trains et les véhicules légers. Elle est également de plus en plus utilisée pour la recharge des véhicules électriques. Toutefois, la quasi-totalité de cette augmentation est liée à l’explosion de la consommation d’électricité dans les pays en développement n’appartenant pas à l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), où la consommation d’électricité par habitant a plus que doublé entre 2000 et 2017, alors qu’elle est restée pratiquement stable dans les économies des pays plus développés de l’OCDE [2]. Si l’électricité offre de multiples avantages, elle présente aussi des inconvénients, comme la pollution atmosphérique et le réchauffement climatique générés par les centrales électriques, la nécessité de disposer d’infrastructures importantes et coûteuses, l’utilisation de millions de fils et de câbles métalliques et des dangers potentiels comme les incendies électriques.
Le premier défi pour les compagnies d’électricité sera d’investir suffisamment pour répondre à l’évolution de la demande tout en maîtrisant les coûts énergétiques finaux. Leur deuxième défi est lié à la réglementation sur le réchauffement climatique, puisque deux tiers des émissions mondiales de gaz à effet de serre (GES) sont liées à ce secteur. Leur troisième défi majeur est l’urbanisation galopante et l’augmentation de la distribution d’électricité dans les villes : d’ici 2030, les populations urbaines auront doublé, passant de 2 à 4 milliards de personnes dans le monde ; les villes, qui représentent actuellement 66 % de la consommation mondiale d’énergie, principalement d’électricité, passeront probablement à 75 % dans 20 ans, ce qui exercera une pression supplémentaire sur l’ensemble de la chaîne de production, de distribution et d’exploitation de l’électricité [3].
Les compteurs d’électricité intelligents sont des appareils électriques numériques qui recueillent régulièrement des informations sur la consommation d’électricité et les transmettent au service public par le biais de réseaux IoT sans fil sécurisés et fiables. Ils peuvent contribuer au déploiement d’une solution de comptage intelligent efficace de cinq manières. Les compteurs et sous-compteurs électriques intelligents connectés peuvent tout d’abord aider à automatiser les opérations du réseau intelligent en zone urbaine pour la relève automatique des compteurs (AMR) en utilisant la technologie de communication IoT bidirectionnelle. La collecte à distance et automatisée de la consommation d’électricité peut aider les services publics à obtenir rapidement des informations précises et actualisées pour facturer les clients et partager en toute transparence des informations sur leurs habitudes de consommation. L’AMR élimine les relevés manuels des compteurs et les estimations des factures, évite le partage d’indices erronés ou frauduleux et réduit les erreurs. Les compteurs électriques intelligents peuvent également aider à détecter rapidement les fraudes, les détournements, les fuites, les défauts et les pertes d’électricité dans le réseau de distribution, en se basant sur l’analyse localisée des flux de courant et des niveaux de tension attendus et légitimes et en les comparant à ceux réellement enregistrés sur les compteurs intelligents. Troisièmement, les compteurs intelligents peuvent permettre la gestion de la charge des transformateurs en surveillant en permanence l’impédance dans le système de basse tension, détectant ainsi les risques potentiels de surcharge et permettant aux services publics d’anticiper et de prendre les mesures correctives appropriées. Quatrièmement, les compteurs intelligents peuvent aider les services publics à gérer de manière dynamique la réponse à la demande résidentielle et industrielle en leur offrant un outil granulaire pour ajuster les charges individuelles (allumage et extinction) pour une répartition personnalisée où et quand cela est nécessaire (demande de puissance de pointe) afin d’utiliser au mieux leur réseau de distribution et d’améliorer les prévisions de charge compressible. Dans le même temps, ils peuvent ainsi inciter leurs clients à adopter de meilleurs schémas d’utilisation économe de l’énergie et à déplacer la charge (en choisissant des moments de la journée où la demande est moindre / où les coûts sont moindres pour faire fonctionner leurs appareils) afin de réduire leur facture au fil du temps. Les capteurs et équipements IoT, en plus des compteurs intelligents, peuvent également contribuer à protéger, gérer et surveiller les actifs et les équipements du réseau intelligent. La température, l’humidité, les vibrations, le mouvement, la tension, la déconnexion… sont quelques exemples d’informations qui peuvent être collectées sur le terrain pour détecter une intrusion, un vol, une surchauffe ou un impact de la foudre qui peuvent affecter la disponibilité, la durée de vie et les performances des actifs des services publics.
Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink, alimentées par la technologie LoRaWAN, peuvent apporter le réseau IoT performant, robuste et fiable demandé par les services publics pour déployer des solutions de gestion de réseau intelligent et des infrastructures de relevé automatique des compteurs (AMR) rentables. Les gateways IoT LoRaWAN et les outils de gestion de réseau de Kerlink, conçus pour les réseaux IoT publics et privés, apportent la couverture polyvalente et rentable en intérieur profond et en extérieur large nécessaire pour obtenir des informations opportunes sur leur réseau électrique intelligent, pour orchestrer de manière flexible la réponse à la demande et pour collecter des données précises sur l’utilisation des ménages et des entreprises. L’utilisation de la connectivité sans fil IoT pour les compteurs intelligents permet également aux consommateurs des services publics d’électricité de recevoir des factures régulières et précises, d’obtenir des informations transparentes sur leur consommation, de connaître leurs habitudes de consommation d’énergie et d’adapter leurs habitudes pour économiser de l’énergie et réduire les coûts.
[3] https://yaleglobal.yale.edu
Energie verte & durable
L’énergie verte est considérée comme une source d’énergie propre qui remplacera de plus en plus l’énergie produite par les combustibles fossiles afin de réduire les gaz à effet de serre (GES), le réchauffement climatique et la pollution mondiale. Au cours des dernières décennies, nous avons collectivement commencé à réaliser que nous ne pouvons pas continuer à brûler des combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel et nucléaire) pour produire de l’énergie propre. Selon l’Agence Internationale de l’Energie, les énergies renouvelables, par opposition aux sources d’énergie finies, devraient couvrir la moitié de la production d’électricité d’ici à 2030 pour atteindre le scénario de développement durable (SDD) [1]. Les capacités de production doivent s’accélérer dans un contexte où les énergies vertes dépendent de leur environnement, ce qui les rend largement imprévisibles, variables et impossibles à stocker. Les énergies solaire, éolienne, hydroélectrique et thermique, ainsi que la biomasse et la géothermie sont des alternatives de production d’énergie complémentaires mais aussi intermittentes qui nécessitent des infrastructures spécifiques pour la récolte et la distribution de l’énergie. La surveillance de l’état, des performances et de la capacité des équipements de production sur le terrain, ainsi que le suivi des conditions météorologiques et des aperçus de l’environnement, nécessitent des capteurs intégrés et une connectivité en temps réel pour collecter des données en vue d’une analyse technique pertinente et d’une prise de décision opportune. C’est là que l’IoT et les technologies intelligentes entrent en jeu.
Les capteurs et équipements IoT peuvent contribuer à l’exploitation efficace des capacités de production d’énergie verte. Pour les panneaux solaires et les fermes d’énergie solaire, qui utilisent des technologies comme le photovoltaïque (PV) – qui transforme la lumière du soleil en énergie – ou l’énergie solaire concentrée (CSP) – qui exploite la chaleur du soleil pour générer de la vapeur à partir d’eau ou d’un agent, comme le sel fondu, afin de faire tourner une turbine pour produire de l’énergie – les capteurs IoT peuvent aider à surveiller les conditions de travail. Un pyranomètre peut mesurer le rayonnement solaire disponible sur le site de la centrale comme indicateur de l’énergie solaire disponible pour la production. Les capteurs IoT peuvent surveiller la vitesse et la direction du vent, suivre la pression barométrique, analyser la couverture nuageuse et suivre la température et l’humidité de l’air ambiant, pour connaître leur impact sur la température des panneaux solaires et la façon dont cela affecte leur production d’énergie. L’IoT permet la surveillance granulaire en temps réel de l’état, la correction et l’analyse prédictive de chaque panneau individuel (température, angle d’inclinaison pour un rayonnement solaire maximal, direction cardinale…). L’IoT permet également de surveiller et de contrôler à distance les actifs de production d’énergie solaire à l’échelle d’un service public, depuis la ferme solaire jusqu’au réseau de distribution, en permettant un comptage en temps réel pour déterminer son rendement et ses revenus globaux. Même les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments, parfaitement intégrés aux toits, aux auvents, aux murs-rideaux, aux façades ou aux puits de lumière, ont besoin d’une surveillance IoT à distance pour garantir une capacité de production efficace et une maintenance proactive. Les éoliennes et les parcs éoliens sont un autre exemple clé d’équipement connecté qui peut bénéficier de capteurs et de dispositifs IoT. Situées à terre ou en mer, elles peuvent fonctionner de manière totalement autonome jusqu’à ce que quelque chose ne fonctionne pas. L’IoT fournit la bonne surveillance à la fois des conditions météorologiques (vitesse et direction du vent, pression barométrique, température dans la mer/l’air, impacts de la foudre…) mais aussi des conditions mécaniques (couple et vibrations, intégrité des pales et du boîtier, état de la turbine et du câblage… au-dessus et au-dessous de la ligne de flottaison).
Un aérogénérateur est coûteux – environ 1 million d’€ chacun – et complexe – jusqu’à 1 000 capteurs, processeurs, actionneurs, y compris des jauges de contrainte, des moniteurs de roulement, des algorithmes d’optimisation, des technologies de surveillance et d’alimentation intelligentes – et doit être surveillé à distance pour anticiper les pannes et les temps d’arrêt, optimiser sa fiabilité et maximiser la durée de vie de ses composants clés afin de diminuer les coûts de maintenance, en particulier pour les parcs éoliens en pleine mer.
L’IoT aide à déployer une maintenance basée sur les conditions et à planifier les réparations uniquement lorsque des seuils de performance décroissants spécifiques sont atteints ou que des composants spécifiques sont en danger. L’énergie hydroélectrique ou les turbines marines (qui utilisent la puissance cinétique de l’eau qui tombe, des marées ou des courants sous-marins pour faire tourner des turbines sous-marines), l’énergie de la biomasse (qui utilise le bois, les déchets végétaux, les déchets solides municipaux, les biocarburants tels que l’éthanol et le biodiesel, le biogaz ou les gaz de décharge pour produire de la vapeur afin de faire tourner une turbine) et l’énergie géothermique (qui utilise l’eau très chaude provenant du sous-sol pour produire de la vapeur ou du chauffage) sont confrontées aux mêmes défis en matière d’analyse de l’environnement et de surveillance des équipements afin d’adapter la capacité et les performances qui peuvent être servies par des solutions IoT.
Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink, supportées par la technologie LoRaWAN, peuvent apporter le réseau IoT à faible consommation, longue portée et polyvalent demandé par les entreprises d’énergie verte pour déployer des solutions énergétiques intelligentes. En connectant à la fois les capteurs IoT environnementaux et les équipements de production d’énergie renouvelable, les gateways IoT LoRaWAN et les outils de gestion de réseau de Kerlink, peuvent fournir la connectivité IoT robuste, performante et fiable dont ont besoin les entreprises d’énergie verte pour mettre en place leur réseau IoT public ou privé économe en énergie. Les entreprises d’énergie verte pourront alors surveiller à distance leurs actifs de production d’électricité, optimiser les réglages pour un rendement maximal, détecter les conditions les plus favorables à la récolte d’énergie, améliorer la maintenance prédictive pour réduire les coûts opérationnels et tirer le meilleur parti de leurs données pour une efficacité accrue et des performances optimisées, dans l’ensemble de leurs équipements de production, de transmission et de distribution.
