Une plateforme web et cartographique pour le management et la

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MEU – Une plateforme web et cartographique pour le management et la
planification énergétique de zones urbaines
Massimiliano Capezzali 1, Gaëtan Cherix 2,
1 Energy Center, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 1015 Lausanne (VD), Suisse
2 Centre de Recherches Energétiques et Municipales (CREM), 1920 Martigny (VS), Suisse
Résumé
Cet article présente les résultats du projet MEU (http://meu.epfl.ch), une nouvelle application web
et orientée GIS pour le management et la planification énergétique des zones urbaines. Le projet a
été réalisé en collaboration étroite avec quatre villes partenaires en Suisse Romande et avec les
entreprises multi-énergies locales, dans une approche bottom-up. La méthodologie développée
implique la mise sur pied d’une base de données géo-référencée qui structure toute l’information
disponible au sujet de la demande et de l’approvisionnement énergétique d’une ville. Des solveurs
permettent ensuite de construire et d’évaluer des scénarios futurs, basés sur l’état des lieux à une
année donnée. Les services web fournis par le biais d’ArcGIS Server sont utilisables en termes
d’import de données, de calculs et de visualisation. La présentation des résultats sur base
cartographique - utilisant les fonctionnalités GIS – facilite la communication avec tous les acteurs
du territoire. L’outil fournit une série d’indicateurs constituant une base solide pour guider la
politique énergétique et d’investissements. Un projet complémentaire se concentrant sur l’analyse
des flux énergétiques sur un territoire beaucoup plus large, comme un canton, est aussi présenté.
Contexte et objectifs
L’énergie au niveau urbain s’est complexifiée ces 20 dernières années, notamment à cause :
 de la pénétration sur le marché de nouvelles technologies qui sont en compétition avec les
systèmes basés sur les énergies fossiles;
 de l’évolution des systèmes énergétiques en clé multi-fluide et multi-services;
 du rôle accru des villes – au niveau mondial – en termes de politique énergétique et
d’objectifs dans le domaine des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique.
Ainsi, les villes et les entreprises énergétiques locales ont besoin d’outils sophistiqués, de manière à
pouvoir, d’une part, gérer les infrastructures énergétiques existantes et, d’autre part, développer des
stratégies de planification couvrant tant la demande que l’approvisionnement énergétique.
Toutefois, ces outils, en plus d’être en mesure de traduire la complexité énergétique de zones
urbaines, devraient aussi permettre une meilleure communication avec les décideurs et le public.
L’utilisation d’une technologie GIS représente donc un élément essentiel quant à cette exigence.
Le projet MEU a comme objectif de développer et de tester un outil web qui réponde précisément
aux besoins des planificateurs de systèmes énergétiques urbains. Ce projet a permis de mettre
ensemble des partenaires académiques, ainsi que quatre villes Suisses – à savoir, La Chaux-de-
Fonds, Lausanne, Martigny and Neuchâtel – et des entreprises multi-énergies – à savoir, Viteos SA,
Sinergy SA et Services Industriels de Lausanne. L’outil propose les caractéristiques suivantes :
• interface cartographique GIS comme environnement de travail principal;

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• plateforme web basée, notamment, sur des services fournis par le biais d’ArcGIS Server;
• évaluation quantitative d’une série d’indicateurs énergétiques et environnementaux pour une
zone urbaine, tant au niveau des bâtiments (demande) que de l’approvisionnement;
• accès direct à la planification de zones urbaines, par le biais de la création, puis de
l’évaluation quantitative de scénarios construits directement par l’utilisateur, sur la base de
modifications directes réalisées sur l’état des lieux énergétique d’une année arbitraire;
• monitoring continu et sur base annuelle des flux énergétiques, des consommations, ainsi que
des actions énergétiques entreprises, par le biais d’une base de données temporelle.
Un premier prototype de la plateforme MEU se trouve présentement dans une phase intesive de
tests, basés sur des cas concrets définis avec les villes-partenaires. Un effort de consolidation de
l’architecture informatique est également entrepris, afin d’améliorer la robustesse de l’outil.
Architecture informatique de la plateforme MEU
L’architecture basée sur ArcGIS Server et un certain nombre de services web permet l’inclusion de
modules additionnels sur la plateforme MEU. La base de données géo-référencée a été codée en
postGRESQL; elle contient les informations détaillées et structurées sur les bâtiments et les
systèmes énergétiques les alimentant. Elle possède un large potentiel en termes de requêtes et de
calcul d’indicateurs, qui vont au-delà de ce qui est présentement implémenté sur la plateforme.
Figure 1 – Architecture de développement de la plateforme MEU
La plateforme a été développée selon une architecture WSOA (Web Service Oriented Architecture),
voir Figure 1, et est basée sur quatre blocs distincts et communicants, c’est-à-dire :
 la base de données géoréférencée et structurée;

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 deux solveurs (CitySIM et E-tech, développés à l’EPFL);
 l’interface-utilisateur (web);
 le webservice MEU, entièrement dédié à l’“orchestration” des différents services (requêtes sur la
base de données, gestion des appels aux solveurs, traitement des résultats, etc.).
Fonctionnalités principales et interface de la plateforme
La plateforme MEU et ses fonctionnalités ont été construites dans le cadre d’une approche bottom-
up, c’est-à-dire en se basant sur les requêtes et les besoins concrets des villes-partenaires et des
entreprises multi-énergies. La plateforme est construite autour des éléments-base suivants.
Bâtiments
Les bâtiments représentent l’élément central de la plateforme, puisque c’est à travers de chacun des
bâtiments que la demande et les systèmes d’approvisionnement énergétiques sont définis, à
l’exception des énergies de réseau. En cliquant sur un bâtiment, ce dernier devient surligné en
jaune. L’utilisateur a ensuite accès à une liste exhaustive de données physiques et structurelles quant
à ce bâtiment, avec possibilité de modifier les champs, voir Figure 2. La période de validité de ces
données quant au bâtiment sélectionné sont données, ainsi que l’adresse exacte.
Figure 2 – Visualisation des données structurelles d’un bâtiment sélectionné

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Les fonctionnalités principales de la plateforme MEU sont accédées ou visibles par le biais des
empreintes des bâtiments (fenêtres pop-up avec données, visualisation des indicateurs, etc.).
Technologies de conversion énergétique
Dans chaque bâtiment, n≥1 technologies de conversion énergétiques sont présentes, afin de couvrir
partiellement ou complètement m≥1 parmi les 4 services énergétiques de base, à savoir le chauffa-
ge, l’eau chaude sanitaire, la climatisation et les services électriques. La plateforme offre une palette
complète de technologies – voir Figure 3 -, allant des chaudières à différents types de pompes à
chaleur, pouvant être caractérisées de manière détaillée. La distribution entre services énergétiques
peut être introduites manuellement ou se baser sur une simulation numérique du bâtiment. En plus,
tant des technologies centralisées que décentralisées peuvent être prises en compte, en utilisant le
géo-référencement des systèmes énergétiques, par le biais de leur localisation dans un bâtiment.
Figure 3 – Liste des technologies dans un bâtiment et distribution des services énergétiques
Consommations
Pour autant qu’elles soient disponibles, les consommations annuelles mesurées pour chacune des
technologies énergétiques sont introduites sur la plateforme (Figure 4). Cet aspect est relativement
aisé en ce qui concerne les énergies de réseau – comme le gaz naturel par exemple. Toutefois,
obtenir des consommations pour des vecteurs comme le mazout ou le bois est plus compliqué.
Ainsi, si les consommations mesurées ne sont pas disponibles, la plateforme utilise les résultats des

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simulations CitySIM, qui permet d’estimer la demande énergétique d’un bâtiment en prenant en
compte, notamment, les données structurelles, ainsi que l’influence de l’horizon proche et lointain.
Figure 4 – Consommations des technologies présentes dans un bâtiment sélectionné
Réseaux énergétiques
Les réseaux énergétiques géo-référencés – chauffage à distance, électricité, gaz naturel à basse et
haute pression – peuvent être ajoutés en tant que couches visualisables sur la plateforme. Cela
permet d’obtenir une vision cartographique des connections présentes, ainsi que du poteniel pour de
futures extensions. Des activités de recherche sont d’ores et déjà prévues afin d’exploiter la nature
GIS des réseaux, notamment pour effectuer du pré-dimensionnement et des calculs géométriques.
Pour les technologies de conversion énergétique qui sont alimentées par un réseau, ce dernier peut
être caractérisé en termes de distribution d’énergies primaires et d’impact CO2 y relatif, par le biais
de la définition de contrats (liés aux réseaux). Cette définition détaillée permet de prendre en
compte, par exemple, des contrats spécifiques d’électricité d’origine renouvelable ou, encore, des
efforts d’amélioration de l’efficacité énergétique globale des réseaux de chauffage à distance.
Ligne du temps
Une ligne du temps est disponible et permet de visualiser toutes les données visibles dans une
fenêtre active à différentes années (si disponibles), ainsi que les empreintes des bâtiments sur la
carte. En effet, la granularité choisie pour la présente version de la plateforme est annuelle.