© Anne Mauffret/LAAS-CNRS

Le projet Adream trouve ses racines dans la nature des recherches menées au LAAS sur les systèmes complexes, recherches interdisciplinaires depuis l’origine, abordant à la fois les aspects matériels et logiciels. Leur mise en synergie s’est formalisée dans le cadre des nouveaux systèmes dits cyberphysiques. Le programme scientifique Adream, comportant un volet recherche et un projet d’équipement, a été présenté en 2006 et accepté dans le cadre du contrat de projets Etat-Région 2007-2013. Il prend alors un tour très concret dont le point d’orgue est la construction d’un bâtiment expérimental, intelligent et instrumenté.

Lors de sa première phase, Adream portait sur le développement de la recherche de base et sur le financement de deux actions, la construction d’un bâtiment intelligent et le développement de plateformes de support de conception, c’est-à-dire l’extension de deux plateformes existantes et la mise en place d’une nouvelle sur les systèmes embarqués. Une deuxième phase l’a enrichi d’un volet énergétique de recherches sur la gestion et l’optimisation d’énergie et a incorporé au bâtiment une plateforme de production électrique, comprenant une façade, une terrasse et un toit équipé de panneaux photovoltaïques, ainsi que des équipements de chauffage, ventilation et climatisation utilisant massivement des énergies renouvelables.
Adream a pour but de développer les recherches, de préparer les outils et de faire les premières expérimentations portant sur la conception des nouveaux « systèmes cyber-physiques » qui associent le monde virtuel de l’informatique au monde réel de la physique. Il s’agit de concevoir de tels systèmes émergents ayant souvent de fortes caractéristiques de mobilité et d’autonomie. Ces systèmes intègreront dans une même approche conceptuelle les structures et les algorithmes informatiques à la perception et au contrôle des phénomènes physiques, y compris à grande échelle. Ces travaux devront fournir les solutions d’acquisition, de traitement et de commande nécessaires aux besoins des systèmes réels. Pour ce faire, ils devront proposer de nouvelles méthodologies et architectures puis les déployer et les évaluer sur des systèmes physiques complexes.

© LAAS-CNRS

Conception et expérimentations intégrées
En s’appuyant sur ses points forts de recherche, le LAAS a donc décidé d’identifier l'axe transverse aux équipes et thèmes du laboratoire, Adream, et de le développer en particulier dans le domaine de l’énergie. La recherche sera menée selon une approche à trois niveaux. Le premier consiste en une méthodologie de conception globale, comprenant la modélisation et la validation interdisciplinaire et multi-échelle, l’interopérabilité globale et l’adaptation aux variations d’énergie. Un deuxième niveau portera sur le fonctionnement du système : détection, perception, interprétation, contrôle, prise de décision, qualité de service et fiabilité et gestion de l'énergie. Vient enfin l’intégration d'expérimentations : capteurs et actionneurs, du point de vue de la micro-échelle (MEMS), systèmes de communication sans fil, antennes intelligentes, distribution et mise en réseau des capteurs coopératifs, robots autonomes et mobiles, appareils communicants, gestion et conversion de l’énergie électrique. Une exigence a été posée : pourvoir observer à tout moment que tous les systèmes sont imbriqués et s'influencent entre eux, et que leurs modes de fonctionnement font face à la dégradation de la communication et de l'énergie des sources primaires.
Nouveaux réseaux d’énergie
La gestion et l’optimisation de l’énergie deviennent des questions cruciales. L’enjeu est de concevoir des réseaux d’énergie (RE) de nouvelle génération, réactifs et adaptatifs, aux performances validées et sûres de fonctionnement en termes de production, de consommation et de commande. Ces nouveaux réseaux devront pouvoir accepter des sources multiples, de technologies, disponibilité et puissance hétérogènes, et répondre rapidement aux variations, même non anticipées, de l’ensemble des utilisateurs, cela de façon très sûre. Est ainsi apparu le concept de Smart Grid, réseau de distribution d’énergie incluant non seulement la fonction transport mais aussi des capacités de télécommunication, de mesure (capteurs) et de gestion avancée.

© Nicolas Schmitt pour CNRS et Guarrigues SA

Energie optimisée
Un volet particulier est accordé aux transferts d’énergie dans le bâtiment Adream. Le bâtiment est relié au réseau de distribution électrique mais bénéficiera d’autres sources d’énergie pour un total de 100kWc : photovoltaïque essentiellement, géothermique peu profonde à basse température et géothermique de surface via un puits canadien, associées à une pompe à chaleur. La gestion raisonnée des transferts d’énergie, avec renvoi éventuel sur le réseau électrique des surplus non consommés, permettra d’expérimenter, à l’échelle d’un bâtiment complexe, la notion de Smart grid. En ce sens, il s’agira d’un bâtiment à énergie optimisée servant de « living lab ».