Green IoT : l’Internet des Objets acteur de la protection de l’environnement

Les principaux secteurs du green IoT

Lorsqu’il s’agit de protection de l’environnement, plusieurs leviers sont possibles : réduction de la consommation d'énergie, des déchets, ou de la pollution, mais aussi aide à la préservation de la faune et de la flore.

Quels sont les secteurs de l’IoT en première ligne ?

Le bâtiment et la construction

Pour des raisons tant environnementales qu’économiques, le secteur du bâtiment fût parmi les premiers à tirer parti des avantages de l’IoT. 

Aussi bien dans les grands immeubles d’habitation, les bâtiments publics, les centres commerciaux ou les maisons individuelles, le smart building fait partie intégrante de la conception.

Alors que nous vivons une tension certaine sur les matières premières, optimiser sa consommation d’énergie est devenue crucial.

Que ce soit pour l’eau, l’électricité ou le gaz, des solutions existent pour réduire la consommation et donc la facture.

Parmi les solutions les plus répandues sur le marché :

• les thermostats connectés ; 
• les détecteurs de fuite d’eau ; 
• le monitoring des chaufferies collectives ;
• le smart lighting : éclairage public connecté.

Connectez vos bornes de recharge avec la carte SIM Multi-opérateur

Détails de l'offre

L’industrie 4.0

L’industrie au sens large a amorcé sa révolution en s’appuyant sur l’IoT pour réduire son impact environnemental et ses déchets.

Dans le secteur de l’énergie, on cherche à optimiser en permanence le fonctionnement du parc électrique, grâce à des grids connectés appelés plus communément smart grids. Il s’agit d’installer des capteurs sur l’ensemble du circuit de la centrale jusqu’au consommateur, afin d’optimiser le trajet et la distribution. Les opérations de maintenance en sont largement réduites.

Au cœur même de la centrale, des algorithmes traitent les informations des capteurs sur les turbines afin d’avoir le moins de déperdition possible.

L’industrie 4.0 se veut plus vertueuse et économe, avec un contrôle automatisé et permanent de l’appareil productif grâce à l’Internet des Objets.

Cette logique descend jusqu’à la distribution avec une meilleure gestion des stocks et des invendus, pour limiter le rebut et optimiser les circuits de livraison des marchandises.

Les machines existantes peuvent être modernisées avec l’installation de capteurs, c'est ce que l’on appelle le rétrofit industriel. Une machine-outil datant de plusieurs décennies mais en parfait état de marche peut être efficiente de nos jours à condition d’être connectée. Des capteurs de température, de pression ou de vibration sont installés sur la machine existante pour lui donner un second souffle.

La maintenance prédictive permet de considérablement limiter les interruptions de service et les coûts de maintenance. Dans le domaine des ascenseurs, la société finlandaise Koné estime avoir diminué de 30 à 50% les besoins d’intervention sur ses ascenseurs connectés.

L’agriculture

Les exploitations agricoles s’appuient sur l’IoT pour limiter les intrants chimiques et optimiser leur production. Les sécheresses de plus en plus fréquentes et l’usure des sols conduisent à arroser et enrichir les cultures avec beaucoup plus de parcimonie. L’installation de capteurs d’acidité ou d’humidité dans les cultures permet d’avoir une idée précise et en temps réel des besoins, parcelle par parcelle.

Au-delà de limiter la pollution des sols, cette modernisation permet de réduire les coûts de l’agriculteur. Elle lui permet aussi de gérer plus facilement son exploitation, avec moins de main-d'œuvre, dans un contexte de recrutement difficile.

Les objets connectés au sein des exploitations agricoles comprennent désormais :

• des drones ;
• des caméras de surveillance pour le bétail ;
• ou encore des tracteurs autonomes.
  
  

L’ensemble des ces innovations permettent d’optimiser le rendement agricole en limitant son impact environnemental.

La sécurité civile

Les méga feux de forêts deviennent récurrents en particulier en Europe et en Amérique. Rapidement incontrôlables, un effort peut être fait sur la prévention, afin d’intervenir très rapidement et limiter leur impact.

Des solutions de monitoring existent aujourd’hui pour prévenir d’un départ de feu, avec une efficacité bien supérieure à l'œil humain.

Installés sur des arbres directement en forêt (par exemple à proximité d’aires d’autoroutes) ou sur des drones autonomes, des capteurs thermiques ou chimiques permettent de démultiplier les points de surveillance sans avoir recours à une surveillance humaine permanente.

D’autres types de capteurs, eux liés à l’humidité des sols, vont pointer les zones les plus à risques, car très sèches.

En Afrique, l’IoT vient en aide à la lutte contre le braconnage. Dans les grandes réserves animalières, notamment pour protéger les rhinocéros et éléphants, on suit les mouvements des animaux afin de connaître leur position exacte dans le parc. En parallèle, des batteries de caméras et des capteurs acoustiques sont déployés aux abords de la réserve.

Des systèmes similaires sont à l’étude pour protéger l'exploitation illégale des forêts primaires.

En étudiant les comportements des animaux comme les oiseaux migrateurs grâce à des balises et des caméras cachées, il est possible de déterminer plus précisément les raisons de leur déclin.

Le transport

La connectivité mobile et la géolocalisation bouleversent le secteur du transport et des mobilités. Ils ont permis l'essor des micro-mobilités, trottinettes et vélos en libre-service et des applications telles que Bolt ou Uber. 

Toutes ces innovations permettent de limiter le recours à la voiture en facilitant la mobilité en ville, et en contribuant à désengorger le trafic routier.

L’IoT est également au cœur du développement de la voiture électrique, en connectant les bornes de recharge indispensables à leur fonctionnement partout sur le territoire.

Connectez vos bornes de recharge avec la carte SIM Multi-opérateur

Découvrir maintenant

Mais l’IoT a également un impact positif sur le transport routier plus classique. Les balises installées sur les camions permettent une communication permanente et en temps réel avec la centrale, afin d’optimiser les trajets entre les chargements. Le ramassage des déchets est un exemple particulièrement probant. Le groupe Nicollin optimise les trajets de ses camions et améliore les délais de mise à disposition des ses matériels.

D’autres capteurs ciblent à renforcer l'éco conduite des chauffeurs, en limitant leur vitesse par exemple. En surveillant des centaines de paramètres, comme la pression des pneus, le poids du chargement, les niveaux du moteur, il est possible de réduire les avaries grâce à la maintenance prédictive.

Voici un tour d’horizon non exhaustif de la manière dont l’IoT contribue à la transformation de nos économies et de nos modes de vie. Ce n’est pas pour autant sans poser de sérieux challenges techniques à l’ensemble de la profession, comme nous allons le voir dans la seconde partie.

Challenges techniques du green IoT

Concevoir une architecture IoT dont le coût environnemental est bénéfique n’est pas chose aisée. De nombreux critères entrent en ligne de compte : consommation électrique, matériaux pour la conception du hardware, durabilité, software, frugalité des données remontées, consommation des serveurs de stockage…

La connectivité, pierre angulaire de la solution

Le choix de la connectivité d’une solution IoT dépend de plusieurs impératifs techniques : si le capteur doit être mobile ou bien fixe, quelle localisation (en ville, à la campagne), la quantité de données à remonter…

Nous pouvons différencier les types de réseaux IoT selon cette typologie :

• WAN (Wide Area Network) : un réseau de plusieurs dizaines de kilomètres carrés
• LPWAN (Low Power Wide Area Network) : réseau de plusieurs dizaines de kilomètres carrés mais utilisant peu d’énergie (car peu de bande passante)
• PAN (Personal Area Network) : le réseau de quelques mètres (Bluetooth)
• LAN (Local Area Network) : le réseau Internet privé de votre domicile ou de votre entreprise (Wifi)
• Satellite : partout dans le monde pour peu de ne pas être dans un tunnel (GPS)

Pour en savoir plus, vous pouvez lire notre introduction aux réseaux IoT 

Au sein des secteurs que nous avons évoqués dans la première partie, il est souvent question de mobilité, de longues distances et de zones reculées.

Si les réseaux LPWAN sont peu gourmands en énergie, ils sont constitués de réseaux différents (LoRaWAN, Sigfox) non interopérables. De plus, ils sont conçus pour des capteurs fixes, avec des latences élevées. Il s'agit donc d’une solution qui peut convenir dans certains cas.

Le réseau cellulaire est de loin celui le plus étendu sur l’ensemble du globe. Il répond aux besoins de mobilité du secteur des transports. La carte SIM M2M qui connecte le capteur au réseau peut être utilisée dans différents pays sans interruption de service. Avec une latence extrêmement faible, il peut répondre aux besoins de localisation en temps réel des plateformes (Lime, Tier, Dott, Uber, Bolt…). 

Calculer la balance environnementale d’une solution IoT

Pour qu’une solution IoT soit pleinement “green”, il faut également s'intéresser à sa conception et son utilisation, pas seulement à son usage final. Les matériaux utilisés pour le hardware ont leur importance. S’agit-il de plastique recyclable ? Quelles quantités de métaux rares sont présentes dans les composants électroniques ?

La durabilité et les possibilités de réparation sont aussi importantes. Le rythme des innovations dans l’Internet des Objets est rapide. Aussi il est capital de pouvoir réparer, recycler ou reconditionner les boîtiers.

Il faut se préoccuper de la quantité de données non essentielles qui sera stockée sur des serveurs très énergivores. En plus de complexifier leur analyse et d’augmenter les coûts de stockage, ces données inutiles vont avoir un impact certain dans le coût environnemental de la solution dans son ensemble.

La sobriété obligatoire des solutions IoT dans les endroits reculés

Au cœur d’une forêt ou d’un champ, l'électricité n’est pas accessible et il persiste des zones blanches sur le réseau. Il est indispensable dans ces cas d’usage de rester sobre en termes de consommation électrique et de données à remonter.

De nouvelles applications permettent d’utiliser les téléphones de randonneurs ou promeneurs afin d’utiliser leurs devices comme relais. Les capteurs envoient automatiquement leurs données au téléphone à proximité, celui-ci les transférant au réseau dès la connexion internet du téléphone rétablie.

Comment la notion de “green” s’étend à l’ensemble des domaines de l’IoT ?

Le secteur de l’IoT répond depuis ses débuts à une demande d’optimisation des processus. 

Il est question de réduire la consommation d’énergie, d’optimiser les trajets, de réduire les déchets, intrants ou rebuts. Un simple capteur sur une canalisation peut éviter la perte de milliers de mètres cubes d’eau, en plus de limiter les travaux suite à un dégât des eaux. Un thermostat connecté peut réduire significativement la consommation énergétique d’un appartement.

La notion de “smart” (building, home, farming) est étroitement liée au concept de “green”. Il s’agit en fait de faire mieux avec moins.

Des innovations vertes dans l’ensemble de l’architecture IoT

Au-delà de la finalité verte ou non du hardware (un thermostat connecté ou un drone), la conscience environnementale infuse dans l’ensemble des strates de l’architecture IoT.

• Les matériaux : choisir des matériaux recyclés ou recyclables, dont la transformation est respectueuse de l’environnement. C’est aussi valable pour les composants électroniques dont certains réduisent la consommation énergétique.
• Le stockage des données : refroidir les serveurs avec des méthodes moins gourmandes en énergie.
• La connectivité : les technologies LPWAN consomment très peu d’énergie, lorsque le cas d’usage s’y prête. En revanche, choisir le cellulaire ne nécessite pas ou peu l’installation de nouvelles antennes. Avec la multi-connectivité, une seule carte SIM suffit pour se connecter à l’ensemble des opérateurs (selon le réseau disponible le plus efficace).
• L'infrastructure de télécommunication : les nouvelles antennes 5G sont dotées de technologies de mise en veille et “réveil” automatique, pour limiter leur consommation énergétique et celles des devices qui y sont connectés. 
• Le software : la programmation a aussi un rôle à jouer pour réduire la consommation de la solution IoT du capteur jusqu’au traitement des données.
• La maintenance et le recyclage : avoir une politique de récupération et recyclage des capteurs pour les moderniser ou les valoriser. 

Conclusion

L’IoT est de fait un moteur de la transformation de nos économies vers une industrie plus propre. Il réduit les intrants - comme l'énergie, les matériaux, les produits chimiques - optimise le cycle de production et de distribution.

Dans l’ensemble des défis auxquels le monde moderne est confronté, comme le réchauffement climatique, la chute de la biodiversité et la pollution des sols et des eaux, l’Internet des Objets est un allié inconditionnel.

Connectez vos bornes de recharge avec la carte SIM Multi-opérateur

Découvrir maintenant

Sources

1. https://www.kone.fr/batiments-existants/maintenance/maintenance-predictive/
2. https://www.iotworldtoday.com/2021/10/13/iots-role-in-wildfire-detection-2/
3. https://www.euronews.com/next/2022/07/16/italy-is-betting-on-hi-tech-fire-detection-sensors-to-protect-its-forests-from-climate-cha
4. https://www.linkedin.com/pulse/internet-des-objets-et-protection-de-la-faune-sauvage-michel-kurek/?originalSubdomain=fr
5. https://www.researchgate.net/publication/339427563_IOT_Based_Anti-Poaching_Sensor_System_for_Trees_in_Forest