Future Living Berlin, un vrai petit bout de Smart City

A Berlin, GSW Sigmaringen, un bailleur social appartenant au groupe GSW* et Unternehmensgruppe Krebs (UGK), un cabinet d’architectes et d’urbanistes, se sont associés pour imaginer Future Living Berlin (FLB) et expérimenter ce que pourrait être la ville de demain sur un terrain de 7 604 m², à cheval sur les quartiers d’Adlershof et de Groß-Berliner Damm.

Le projet FLB porte sur 12 bâtiments qui abritent 90 logements, du 2 au 4 pièces, 10 commerces de 52 à 600 m² et un local d’exposition avec une cafétéria. Les travaux ont commencé en juillet 2017. Les panneaux solaires ont été installés en juillet 2017.

Les pompes à chaleur air/eau Panasonic ont été posées en décembre 2019. Le chantier a été livré en janvier 2019. La location des logements a commencé en janvier. Les locataires, avec quelques mois de retard en raison de la pandémie de Covid-19, se sont installés en juin 2020.

Le nouvel ensemble résidentiel Future Living Berlin ne doit pas rejeter d’eau pluviale à l’égout. Des noues sont aménagées pour collecter l’eau de pluie et permettre son infiltration dans le sol. ©GSW

Des partenaires très tôt impliqués dans la conception

Les deux initiateurs du projet ont très tôt recherché des partenaires pour co-concevoir l’opération avec eux. Ils ont choisi notamment Panasonic pour fournir les solutions de chauffage, de production d’eau chaude, de production d’électricité photovoltaïque sur site, le stockage d’électricité en batteries, les automates et les programmes qui optimisent la production d’énergie, son stockage, son autoconsommation et gèrent le confort des logements, des commerces et de l’espace d’exposition.

Ils s’appuient également sur les ressources du Technology Hub d’Adlershof, tout proche du chantier. Ce Technology Hub abrite 1200 entreprises, 20 centres de recherche universitaires ou privés. Polarstern Energie gère la production et la consommation d’électricité à travers une solution d’autoconsommation collective. L’entreprise suisse digitalSTROM a fourni la plateforme IoT Cloud-to-Cloud permettant à tous les équipements connectés de fonctionner harmonieusement ensemble.

Tous ces partenaires ont contribué à la conception du projet FLB, bien avant le premier coup de pioche sur le chantier. L’idée de FLB est née il y a dix ans. Les premières études ont commencé en 2015.

Surtout, le projet Future Living Berlin s’est fixé comme but de proposer à la location et aux prix du marché, des logements confortables, utilisant avant tout les énergies renouvelables (ENR), équipés de domotique, destinés à diverses générations, dont une partie de population vieillissante qui souhaite le maintien à domicile et favorisant de nouvelles formes de mobilité. 11 des 90 appartements sont conçus pour un accès en fauteuil roulant. ©GSW

Smartitude utile

Le projet Future Living Berlin prévoit notamment des véhicules électriques en partage, des stations de livraisons de colis et des buanderies communes. Tous les appartements sont équipés d’un contrôle d’accès sans clef « myPORT » fourni par Schindler. Les portes extérieures, portes palières, boîtes aux lettres, ascenseurs et accès aux parkings sont manœuvrés soit à l’aide d’un dongle RFID, soit à partir d’une application sur Smartphone.

Chaque logement est équipé de meubles de cuisine motorisés et ajustables en hauteur pour faciliter leur emploi par des utilisateurs de tailles différentes.

Dans les logements, la plateforme IoT digitalStrom fonctionne sur courant porteur et comporte trois composants principaux installés dans le tableau électrique : le compteur intelligent et deux composants de pilotage directement en courant porteur. digitalStrom ajoute trois autres composants pour les système non-pilotables en courant porteur. Un routeur digitalStrom fait office de passerelle vers la box internet du logement, possède des sorties Ethernet pour le permet le pilotage à distance des systèmes compatibles comme la solution de sonorisation Sonos ou les assistants vocaux de Google, Apple, Amazon, … ©GSW

En l’occurrence, le smart speaker Panasonic qui équipe les logements pilote l’éclairage, le téléviseur et les protections solaires à travers l’interface digitalStrom.

Le Hue-Bridge est connecté en câble Ethernet au serveur digitalStrom et pilote des lampes Philips Hue en ZigBee. Enfin, la passerelle Plan44 communique en amont par câble Ethernet vers le serveur et en protocole sans fil enOcean vers les appareils compatibles, notamment des sondes de température.

Cette solution communique par câble Ethernet avec les téléviseurs intelligents Panasonic et le Haut-Parleur intelligent Panasonic installés dans les logements. Le téléviseur fait office d’interface visuelle de consultation des données – consommation d’électricité, usage par usage - et d’affichage d’alertes, comme le déclenchement d’un détecteur de fumée dans le logement. Toujours utile pour les malentendants.

Outre des commandes vocales directes ou par l’application pour smartphone, le système permet d’utiliser des scénarios – départ au travail, vacances, « chez soi », … et d’en créer de nouveaux. Le déclenchement d’un scénario entraîne un certain nombre de commandes : extinction des lumières, des appareils et verrouillage de la serrure, abaissement des protections solaires en été, …  dans le cas du scénario départ au travail, par exemple.

Pilotage de l’énergie

Le projet FLB est en tout électrique.

600 panneaux photovoltaïques HIT de Panasonic, soit 195 kWc sont installés sur 8 toitures. Un stockage en batterie Li-Ion Panasonic de 156 kW est installé pour maximiser l’autoconsommation. Panneaux PV et stockage ont été financés et sont la propriété de Polarstern qui vend l’électricité aux habitants et commerces avec une réduction de 15% environ par rapport aux tarifs habituels, parce que l’autoconsommation collective échappe aux taxes de réseau en Allemagne. L’installation devrait produire environ 160 MWh/an. ©GSW

17 pompes à chaleur air/eau Panasonic réparties entre les bâtiments assurent le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire pour les logements. Les commerces sont alimentés par des DRV Panasonic pour leur chauffage et leur rafraîchissement. Sur les 160 MWh/an d’électricité produits sur site, 35% environ sera absorbé par les pompes à chaleur. L’autoconsommation devrait atteindre 90% de la production.

Pour piloter tout cela harmonieusement, le centre européen de R&D Panasonic a développé une série d’algorithmes qui ont servi à la programmation des automates Panasonic. Ces derniers pilotent le système en fonction de la production, des usages, de la saison, de l’heure dans la journée, du jour dans la semaine, … Le système  est auto-apprenant et décide en fonction des habitudes des occupants de logements et du comportement des commerces s’il faut lancer le chauffage, produire de l’ECS, charger ou décharger le stockage, vendre ou acheter au réseau.

Le but est d’atteindre au moins 60% d’autoconsommation dans un premier temps, puis de pousser à 90% dans un second temps lorsque la gestion des véhicules électriques partagés sera inclue dans le périmètre de gestion des automates Panasonic. Curieusement, il a fallu l’aide de l’Université Technique de Aachen (Aix-la-Chapelle) pour définir les algorithmes de gestion des cascades de pompes à chaleur – de 2 à 5 pompes à chaleur en cascade – qui alimentent chaque bâtiment.

Les 17 pompes à chaleur air/eau Panasonic Aquarea installées dans l’opération Future Living Berlin sont réversibles. Mais les logements sont équipés seulement de radiateurs et ne peuvent faire appel à la fonction de rafraîchissement pour l’instant. Il n’est pas inconcevable, si le besoin s’en fait sentir, que des batteries eau/air soient ajoutés par la suite aux ventilations double flux collectives de chaque bâtiment. ©GSW

Pompes à chaleur Aquarea

Les pompes à chaleur sont connectées au Smart Cloud Aquarea qui permet aux exploitants de suivre leur fonctionnement et d’être alertés si des dérives ou des pannes apparaissent. Le Smart Cloud fournit également les consommations et durées de fonctionnement de chaque pompe à chaleur séparément.

A l’automne, 5 véhicules électriques Daimler Smart seront à disposition des locataires de FLB. Ils auront des emplacements réservés dans le parking avec une interface de chargement et de gestion intelligente qui permettra aux automates de Panasonic de les inclure dans la gestion des installations électriques. Les locataires les réserveront par une application. Leur utilisation sera gratuite la première année, puis payante par chaque utilisateur ensuite.

Rendez-vous à l’automne 2021 pour les résultats d’une première année d’exploitation de l’ensemble Future Living Berlin. Le promoteur social GSW participe également à un autre projet similaire qui devrait débuter à Munich en septembre ou octobre 2021 et réutilisera une partie des technologies mises en œuvre à FLB. ©GSW

*Gesellschaft für Siedlungs- und Wohnungsbau Baden-Württemberg mbH