Dans l'Oise, le confort énergétique des collèges optimisé par jumeau numérique et IoT
Dans l'Oise, les collèges font peau neuve pour assurer de bonnes performances énergétiques. A titre d'exemple, le collège Anna de Noailles a fait l'objet d'importants travaux de rénovation énergétique, dont l'installation sur les toits de 295 panneaux photovoltaïques, sur une surface de 524 m², pour produire 110 MWh en autoconsommation par an. L'impact de ce chantier va pouvoir être suivi de près par le département, qui dispose désormais du jumeau numérique de certains de ses collèges pour s'assurer de leur performance énergétique.
La création de ce projet remonte à septembre 2018, alors que le département de l'Oise voulait moderniser les équipements des collèges pour réduire leurs consommations énergétiques et baisser leurs charges de fonctionnement. Le conseil départemental a alors lancé un appel d'offre pour un contrat de performance énergétique (CPE) de dix ans, jusqu'en 2029, qui représente un investissement de 135 millions d'euros. Son objectif : mettre en place une maintenance patrimoniale des collèges en vue de réduire leurs consommations énergétiques, tout en assurant un bon niveau de confort aux élèves.
Les 66 collèges publics ont été divisés en quatre lots. Engie en a remporté deux, Dalkia, qui a constitué un groupement auquel participe l'éditeur Stereograph, a remporté un lot de 16 établissements (collèges et internats) et Bouygues Energies et Services, qui a fusionné avec l'entreprise française de services multitechniques Equans, se charge du dernier lot. Parmi ces mandataires, Stereograph a initié la création des jumeaux numériques des établissements. "Nous voulions intégrer la maquette BIM pour voir les bâtiments en 3D et mieux suivre au quotidien leur maintenance technique", explique Olivier Gaudefroy, directeur du patrimoine et de la logistique au Conseil départemental.
300 000 données numériques
Pour réaliser le jumeau numérique des collèges attribués, Stereograph est parti de zéro, intégrant des photos prises sur place avec des données du bâtiment pour figurer les murs, les portes, les fenêtres, etc. "Un jumeau numérique d'un collège comprend 30 000 objets et chacun d'entre eux représente une dizaine de données. Aujourd'hui, on dispose d'une vraie cartographie des éléments qui composent les bâtiments", détaille Manuel Gomes, CEO et fondateur de l'éditeur Stereograph. Au total, 300 000 données numériques constituent le jumeau numérique 3D des collèges, auxquelles il faut ajouter les données IoT.
Stereograph a travaillé main dans la main avec Dalkia, mandataire qui assure l'exploitation et la maintenance des sites. "Ils ont déployé dans les pièces des capteurs connectés de température, de présence ou encore de qualité d'air, dont les données, avec celles de compteurs et d'autres équipement, remontent dans nos jumeaux numériques pour les faire vivre", complète Manuel Gomes. La solution de Stereograph est connectée à la solution technique de GMAO de Dalkia pour lui permettre d'optimiser la maintenance des équipements. Le conseil départemental gère pour l'heure les trois GMAO de ses prestataires.
Le projet est aujourd'hui opérationnel, le jumeau numérique des collèges évolue en temps réel en fonction de la vie dans les écoles, ce qui permet de confirmer les ressentis. "Souvent dans les projets que l'on mène, les occupants pensent que les réglages énergétiques sont mal programmés, alors que notre jumeau numérique montre qu'il s'agit d'un problème d'isolation", souligne Manuel Gomes.
De son côté, Equans et Bouygues Energies et Services monitorent les trois fluides (électricité, eau et gaz) de 17 autres collèges grâce à la plateforme logicielle BIM Track, à la solution IoT Smart Impulse connectée au réseau LoRaWAN et à la plateforme d'Advizeo. "Dans un collège, ce sont les cuisines qui sont les plus énergivores. Il y avait des habitudes à corriger. Par exemple, on a détecté que les lave-vaisselles de 40 kW s'allumaient dès 9 heures alors que le service n'est qu'à 11h30. C'est l'IoT qui nous permet de savoir ce qui se passe", souligne Xavier Champlois, chef de service adjoint Exploitation chez Bouygues Energies & Services FM, entité d'Equans, qui accompagne le conseil départemental dans ce projet.
"A mi-parcours, la consommation énergétique a déjà baissé de 22%"
L'enjeu pour les équipes de Stereograph est de maintenir le jumeau numérique en temps réel. "Ce n'est pas tout d'engager des investissements d'optimisation, il faut les suivre dans le temps. Il est devenu impossible de gérer un bâtiment de manière empirique", affirme Manuel Gomes. Un avis partagé par Xavier Champlois : "L'enjeu phare reste la sensibilisation des utilisateurs."
Les résultats globaux se font déjà sentir : "A mi-parcours et au global des quatre lots, la consommation énergétique a déjà baissé de 22% pour le chauffage, de 22% pour l'électricité et de 35% pour l'eau. C'est au-delà des 15% fixés au moment de la consultation", se réjouit Olivier Gaudefroy, directeur du patrimoine et de la logistique au Conseil départemental. Chaque prestataire s'était engagé à atteindre les objectifs, des pénalités ou des intéressements étant prévus en fonction des résultats.
L'atout des solutions est de pouvoir confirmer l'intérêt des travaux à venir et de poursuivre le programme initial. Dans le cas du collège Anna de Noailles, le ROI du projet d'autoconsommation pourra ainsi être calculé finement. Et Manuel Gomes de conclure : "Nous vivons un point de bascule. Le bâtiment n'est plus perçu comme un bloc de béton qui émet du carbone mais comme un lieu respectueux de l'environnement qui peut rendre chacun acteur."