Quand L’IoT fait rimer domotique et efficacité énergétique

Chez les particuliers, de nombreuses applications existent, comme le pilotage des lumières ou les prises connectées, mais c’est le pilotage à distance des chaudières gaz individuelles qui domine. Grâce à un actionneur installé sur la chaudière et à un thermostat placé dans le logement captant la température, parfois l’humidité ou la présence, le chauffage est piloté selon un planning prédéfini. Celui-ci est créé par le client ou par auto-apprentissage, mais aussi grâce à des informations de géolocalisation (thermostat Ween) ou par détection de fenêtre ouverte. L’intérêt de ce service est double : le confort et les économies. L’ADEME estime qu’un système de régulation du chauffage doit permettre de faire jusqu’à 15% d’économies tandis que Netatmo promet jusqu’à 37% d’économies à ses clients.

De nombreux acteurs se sont positionnés sur ce marché en France, en tête la start-up française Netatmo créée en 2011 et Nest, rachetée par Google en 2014 pour 3,2 milliards de dollars. Ces deux entreprises ont popularisé un produit jusqu’ici très technique, proposé par les industriels du chauffage, grâce à un important travail sur le design et la simplicité d’utilisation. Autre start-up française, Qivivo tente également de se faire une place sur le marché suivie par la start-up allemande Tado. Les groupes EDF et ENGIE se sont également lancés dans la Smart Home afin d’améliorer et de renforcer les liens avec leurs clients, en créant respectivement la start-up Sowee et Homni[1] en 2016. Leurs solutions se différencient par l’ajout de capteurs sur les compteurs d’énergie pour suivre les consommations et piloter le chauffage en euros grâce à leur connaissance des tarifs. Enfin, les grands acteurs de la domotique tels que Somfy ou SFR Home ont aussi intégré des fonctionnalités de pilotage du chauffage dans leurs solutions. La plupart de ces objets ont vocation à devenir compatibles avec les assistants personnels vocaux comme Google Home ou Alexa d’Amazon, ce qui devrait contribuer à augmenter l’attrait client.

Pour le chauffage électrique, le pilotage est moins mature. En effet, l’utilisation massive de ce mode de chauffage est une spécificité française, ce marché est donc vu comme une niche au niveau mondial. Néanmoins, les radiateurs électriques à fil pilote[2] (qui représentent environ 70% du parc électrique installé) peuvent être pilotés grâce à l’ajout d’un récepteur sur chaque radiateur. La start-up française Qivivo est positionnée sur ce marché, de même que Heatzy et DIO. Côté grands groupes, Schneider Electric propose depuis quelques années sa solution Wiser. La filiale d’EDF, Sowee, a quant à elle lancé son produit en octobre dernier.

Au-delà du pilotage, l’affichage des consommations en temps réel incite à maitriser ses dépenses d’énergie. L’Etat va ainsi imposer aux fournisseurs d’énergie - via la loi de transition énergétique[3] - de proposer aux foyers en situation de précarité énergétique un système d’affichage déporté de leur consommation électrique et du coût associé en temps réel.

Du côté des entreprises et administrations, le développement de nouvelles technologies IoT (SigFox, LoRa, ZigBee, Thread…) ainsi que la généralisation du « Big Data » et l’apparition de capteurs à bas coûts a permis l’émergence d’un écosystème d’acteurs de l’efficacité énergétique. Leurs solutions permettent de connecter facilement des bâtiments afin les rendre « intelligents ». Au travers de multiples capteurs (électricité, eau, présence, lumière…) dont les données sont consolidées et centralisées, ces « Smart Building » vont détecter et agir sur les gros postes consommateurs d’énergie ou d’eau. Sensing Labs et Enlightedi se concentrent par exemple sur l’éclairage des bâtiments et annoncent entre 50 et 90% d’économies d’énergie sur ce poste. Des fonctionnalités de maintenance prédictive peuvent également être mises en place comme le propose Verdigris en détectant les hausses de consommation des appareils qui présagent une défaillance prochaine.  Ainsi l’IoT représente un outil puissant pour réaliser des économies à l’échelle d’un bâtiment, cela permet aux acteurs du marché B2B d’offrir des solutions rapidement rentables et adaptées aux différents clients.

Qu’elles soient à destination du grand public ou des entreprises, ces solutions utilisent le potentiel de l’IoT qui présente des problématiques inédites se déclinant sur les couches suivantes : Hardware/software, i.e. les capteurs physiques et les objets connectés effectuant des mesures ou pilotant d’autres objets, la Connectivité qui permet de transmettre les données captées ou les ordres de pilotage vers/depuis une plateforme IoT, la Plateforme IoT qui permet de gérer les objets et donner de l’intelligence aux données échangées et enfin, la couche Service ou métiers qui permet la restitution et appropriation des données et des opérations à distance sous un format facilement compréhensible par et pour l’utilisateur final.

Chacune de ces couches présente des enjeux propres qui s’ajoutent à une nécessité d’intégration et de sécurité globale. Sur la partie objet par exemple, les principales contraintes concernent la taille et l’autonomie. En effet les capteurs ne sont pas ou peu alimentés, cela limite la ressource énergétique dédiée au calcul informatique et impose d’embarquer des systèmes d’exploitation optimisés. Une start-up française s’est illustrée ces dernières années sur ce marché : Micro EJ. Leur solution est notamment embarquée dans la station connectée Sowee, ou encore chez Bosh, Huawei et Qwesteo. Ils sont en concurrence avec des acteurs comme Arduino, une alliance open source d’origine universitaire, et Android Things, déclinaison d’Android aux objets connectés.

Concernant la connectivité, les principaux critères sont les débits, la portée, la consommation d’énergie, la sécurité et la pérennité de l’écosystème associé. Pour la Smart Home, une multitude de technologies existe, ce qui pose des limitations en termes d’interopérabilité. En effet, les capteurs et objets de constructeurs différents ne peuvent communiquer et les interactions se font en cloud-to-cloud ou au travers de box multi-protocolaires comme la Tahoma de Somfy.

Pour des applications industrielles, la communication peut être effectuée via des réseaux longue portée. Historiquement, les objets connectés utilisent les réseaux cellulaires (2G, 3G, 4G), concurrencés depuis peu par les réseaux LPWAN[4] avec notamment trois acteurs phares en France : LoRa (Orange), Objenious (Bouygues) et la start-up toulousaine Sigfox qui a levé 100M€ en février 2015 et 150M€ en novembre 2016.

Pour faire le lien entre tous ces protocoles, les données récoltées et les applications métiers, les entreprises utilisent des plateformes IoT dont les principaux éditeurs sont Amazon Web Service (AWS), Xively, IBM Bluemix, Microsoft Azure ou encore ThingWorx. Cette couche centrale pourrait capter jusqu’à 40% de la valeur d’un marché de l’IoT estimé entre 267 et 1 400 milliards de dollars à horizon 2020[5]. Ces plateformes sont choisies pour leurs capacités de gestion multi-protocolaires, de stockage, de traitement, de transmission des données et de sécurité. Un enjeu majeur apparaît dans les grands groupes : mettre en place une plateforme unique permettant d’avoir une vision centralisée du parc d’objets connectés et des données associées afin de maximiser la valeur ajoutée. Enfin, au bout de la chaîne se trouvent les applications métiers où l’interface et la richesse des fonctionnalités sont prépondérantes.

Avec l’IoT, le Smart Home et le Smart Building vont massivement se développer avec à la clé des économies d’énergie significatives pour un investissement somme toute modéré (entre 150 et 300 euros pour un smart thermostat). Ces objets et nouvelles technologies pourraient également appuyer le développement d’innovations plus en rupture comme l’effacement[6] chez les particuliers et ce dans une optique de généralisation des réseaux intelligents. 

Notes & sources

[1] Activité interrompue il y a quelques mois.

[2] Conducteur dont le rôle est de commander un radiateur

[3] Loi n°2015-992, article 28.

[4] LPWAN : Low Power Wide Area Network

[5] Source : Telecom Circle, BCG, Gartner.

[6] Retrouvez notre article «Le marché de l’effacement électrique : des volumes encore faibles mais déjà de nombreux acteurs » sur le blog Energies & Environnement : http://www.energie.sia-partners.com/20170131/le-marche-de-leffacement-electrique-des-volumes-encore-faibles-mais-deja-de-nombreux