Green IoT : des technologies pour une meilleure protection de l'environnement
La technologie Green IoT (GIoT) est en train de révolutionner le secteur de l’énergie. Grâce à cette innovation, les consommateurs pourront bénéficier de solutions intelligentes pour mieux gérer leur consommation d’énergie et réduire leur empreinte environnementale. Découvrez comment les technologies « Green IoT » peuvent contribuer à préserver l’environnement.
Impact environnemental de l’IoT
Un futurologue a prédit en 1990 que « tout sera connecté à tout le reste ». La croissance de l’IoT (Internet des objets) a permis d’améliorer la connectivité entre les différents appareils dans le monde entier. Il a largement contribué à réduire le gaspillage d’énergie en transformant des appareils normaux en appareils intelligents. En leur donnant la possibilité de collecter des données sur l’énergie qui peuvent ensuite être analysées pour améliorer la livraison et l’efficacité pour l’environnement.
Ainsi, l’IoT a permis de construire des technologies intelligentes qui favorisent la durabilité environnementale en optimisant l’utilisation des sources d’énergie conventionnelles. Mais aussi en réutilisant les matériaux et en recyclant les produits. Ce qui réduit davantage les déchets et les émissions de carbone. Oui, le hardware à son importance dans le Green IoT.
Les solutions durables vont des maisons intelligentes aux soins de santé intelligents, en passant par l’agriculture intelligente et les villes intelligentes ; pour n’en citer que quelques-unes. L’impact positif de l’IoT améliore la qualité de vie tout en renforçant les initiatives de durabilité environnementale.
Il y a aussi un autre côté de la médaille. Des milliards d’appareils IoT produisent et envoient une énorme quantité de données qui nécessitent une énergie cumulative importante lors de leur passage sur le réseau. La plupart de ces appareils fonctionnent avec des piles. Plus les piles doivent être remplacées fréquemment, plus elles finissent dans les décharges. Ces problèmes ont fait naître des questions liées à la durabilité environnementale et des défis pour utiliser les ressources de manière plus responsable et organiser les processus de manière à réduire les déchets notamment liés aux hardwares.
Contexte du Green IoT
L’internet a transformé la communication, la connectivité, l’accessibilité des connaissances, les interactions sociales et les technologies numériques. Bien que l’énergie nécessaire à une seule recherche sur internet ou à un seul courriel soit faible, l’émission cumulée de CO2 (Co2 emissions) augmente de manière drastique sur l’utilisation mondiale d’internet. Chaque technologie numérique entraîne l’émission de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, le méthane, l’ozone et les chlorofluorocarbones (CFC), qui contribuent au réchauffement de la planète.
L’empreinte carbone des gadgets électroniques, de l’internet et des systèmes qui les soutiennent représente environ 3,7 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre ; selon des études (Why your internet habits are not as clean as you think – BBC Future). Dans l’effet de serre, les gaz concentrés absorbent l’énergie, augmentant ainsi la température mondiale.
L’utilisation croissante d’appareils compatibles avec l’IoT, équipés d’accessoires sensoriels et de communication supplémentaires, consomme d’énormes quantités d’énergie et entraîne des émissions de carbone. L’heure est venue d’adopter une méthodologie qui donne la priorité à la conservation des ressources et à la gouvernance environnementale et qui intensifie les efforts pour décarboniser l’atmosphère. Le futur défi de l’IoT est de développer des processus et des politiques qui utilisent l’IoT de manière durable pour réduire l’effet de serre et de réduire davantage l’impact environnemental de l’IoT.
Il existe même des Green Data Centers. C’est une installation qui se dit « éco-responsable ». La différence entre un Green Data Center et un Data Center sont simplement les techniques adoptées. C’est à dire que les machines du Green Data Center seront jugées sur leurs consommation en eau et en énergie qui devra être au plus faible pour être considéré comme « vert ». C’est une sorte de Smart building avec un faible impact environnemental.
Quelle est la signification du Green IoT ?
Le Green IoT (GIoT) représente les procédures efficaces sur le plan énergétique (matériel et logiciel) adoptées par l’IoT pour faciliter la réduction de la consommation d’énergie et des émissions de carbone des applications et services existants. Mais également ainsi que des dispositifs IoT, afin de parvenir à un monde intelligent durable.
Plusieurs technologies vertes, comme les étiquettes RFID vertes (Green RFID Tag), les réseaux de capteurs green et les réseaux de green cloud computing, sont devenues un élément essentiel de la recherche sur le Green IoT. De nos jours, les organisations sont incitées à utiliser davantage de sources d’énergie naturelles ou renouvelables ; comme l’énergie solaire et éolienne. Des technologies telles que l’intelligence artificielle et les algorithmes mathématiques rendent l’IoT plus intuitif et plus convivial.
Des logiciels de gestion de l’énergie et des installations basés sur l’intelligence artificielle (IA) sont développés dans le cadre du mouvement Green IoT. L’IoT utilise beaucoup de capteurs et de microprocesseurs. Elle adopte la nanotechnologie pour concevoir des dispositifs plus petits à l’échelle nanométrique afin d’améliorer la fonctionnalité, l’efficacité énergétique et la précision tout en réduisant la taille.
Green IoT : Des solutions plus écologiques
Différents secteurs verticaux utilisent la technologie IoT pour élaborer des solutions plus écologiques en optimisant leurs opérations pour une plus grande durabilité et une réduction des coûts énergétiques. Voyons les différents cas d’usages du Green IoT :
Des maisons fonctionnant avec le Green IoT
Maisons économes en énergie : en surveillant l’utilisation des appareils dans les maisons grâce à un contrôle abordable de l’électricité au niveau des circuits, des rapports en temps réel, des alertes intelligentes et des contrôles énergétiques à distance.
Les appareils IoT sont nécessaires pour maintenir les coûts et la consommation d’énergie à un niveau bas. La demande de produits IoT de longue portée et de faible puissance, dotés de capacités de suivi intérieur et extérieur, a augmenté, car elle permet aux propriétaires de suivre leur consommation d’énergie en temps réel.
L’éclairage intelligent, le chauffage et la climatisation à la demande pour un meilleur confort dans les maisons comme dans les bureaux. Tout en réduisant la consommation d’énergie ; en outre, les thermostats certifiés Energy Star qui apprennent quelle température les utilisateurs préfèrent et établissent un programme autour de ce paramètre.
Pendant la pandémie, alors que davantage d’employés travaillaient à domicile, la consommation énergétique globale de la ville de New York a diminué d’environ 15 %. Cette baisse est peut-être due au fait que les structures commerciales consomment beaucoup plus d’éclairage par pied carré que les maisons personnelles.
Les organisations, quel que soit leur secteur d’activité, peuvent réduire leurs coûts en adoptant des dispositifs IoT qui comprennent des thermostats intelligents, des éclairages intelligents et des prises intelligentes. Le challenge étant de réguler les températures intérieures et contrôler à distance les sources d’électricité afin de réaliser des économies d’énergie et de rendre les bâtiments plus durables (Smart Building).
L’IoT au service du médical
Les solutions IoT pour les soins aux personnes âgées tournent autour des systèmes de surveillance de la santé, de la surveillance, sécurité à domicile et de l’interaction avec les soignants. Au cours du COVID 19, l’utilisation des smartphones et des services de télémédecine a été une aide significative pour les personnes âgées. Cela a eu un impact positif, car une récente enquête sur la santé a montré qu’environ 60 % de la population américaine âgée de plus de 65 ans est désormais ouverte à l’utilisation des services de télémédecine.
Les systèmes de surveillance à distance basés sur l’IoT (Internet des objets) sont importants pour la mise en place de services de soins de santé préventifs pour l’amélioration de la société. Ils utilisent le Big Data et l’analyse pour un diagnostic plus rapide des problèmes de santé et réduisent également les dépenses de santé pour les hôpitaux en termes de coûts de système et pour les patients en termes de visites réelles dans les hôpitaux.
Les compteurs intelligents
Les compteurs intelligents des services publics et la surveillance de l’utilisation de l’électricité en temps réel qui collectent, stockent et envoient des données aux smartphones pour gérer la consommation d’énergie et d’eau.
Il est rentable de gérer la consommation d’eau des ménages avec des solutions IoT à faible puissance et à longue portée. Les capteurs intelligents partagent des relevés en temps réel via le cloud et s’éteignent automatiquement en cas de problème.
Le Green IoT au service de l’arrosage intelligent
Arrosage intelligent des plantes pour les applications d’irrigation grâce à l’utilisation des données des capteurs.
L’irrigation intelligente implique l’utilisation de dispositifs IoT à faible coût pour créer des systèmes cyber-physiques capables d’arroser les plantes en fonction des analyses et des données collectées en temps réel. Les capteurs gardent la trace de différents paramètres comme l’humidité du sol, l’humidité et la température. L’objectif étant de de fournir la bonne quantité d’eau aux plantes. Ce système contribue à la durabilité environnementale en permettant d’économiser de l’eau et de la main-d’œuvre tout en conservant la même qualité.
Les chercheurs ont appliqué une méthodologie hybride combinant des méthodes agiles et des méthodes IoT à l’irrigation intelligente comme étude de cas. Elle a permis de réduire la consommation totale d’eau pour l’irrigation et d’améliorer le suivi en temps réel de l’état des plantes et du niveau d’eau dans le réservoir. Les techniques d’Edge computing et d’apprentissage automatique ont également été utilisées avec l’IoT pour prédire les besoins en arrosage des plantes.
Mobilité et Green IoT
La connectivité IoT pour les services de mobilité partagée, les scooters électriques, les vélos électriques et les voitures.
Les pays du monde entier soutiennent l’intégration de solutions IoT globales dans le secteur de la mobilité pour réduire les embouteillages et les émissions de Co2, ainsi que pour se conformer aux réglementations gouvernementales en temps réel. Les trackers GPS et les capteurs alimentés par l’IoT sont utilisés dans ces scooters électriques sans docker pour le suivi, la disponibilité et la couverture réseau. Ses solutions là sont applicables aussi bien pour des petites distance avec la micromobilité que lors de longues distances.
L’IA, le cloud computing et la vision par ordinateur sont intégrés à l’IoT pour développer des solutions plus respectueuses du climat et plus durables pour des services de transport durables. Ensemble, ces technologies peuvent résoudre les problèmes liés à l’évolution des réglementations, à la détection des trottoirs et au vol de véhicules.
Quel est le le rôle du Green IoT dans la Smart City ? Définition
Dispositif de panneau d’air basé sur l’IoT, pour un air plus frais, une meilleure santé et une ventilation plus efficace des Smart Buildings.
La technologie de détection IoT peut améliorer la qualité de l’air interne et la ventilation naturelle tout en économisant de l’énergie et en donnant une meilleure espérance de vie. Le système basé sur l’IoT peut surveiller les données sur la qualité de l’air et effectuer des calculs en temps réel sur le cloud pour évaluer et contrôler simultanément la qualité de l’air ambiant.
Toutes les solutions basées sur l’IoT sont des solutions matérielles et logicielles. Les logiciels sont généralement des applications mobiles qui permettent à l’utilisateur de surveiller, de contrôler et d’aider à la prise de décision.
Des poubelles intelligentes basées sur des capteurs qui peuvent arrêter le débordement des ordures dans les lieux publics.
La gestion des déchets peut être optimisée à l’aide d’une approche basée sur l’IoT dans laquelle les capteurs surveillent en permanence la poubelle intelligente pour connaître son niveau de remplissage en temps réel. Les données sont stockées et traitées dans un middleware IoT fournissant des informations pour la collecte avec des itinéraires optimisés pour la collecte des déchets. L’application mobile aide les conducteurs de camions à ordures à générer des itinéraires optimisés pour les déchets, et les citoyens peuvent utiliser l’application pour contrôler l’élimination.
Le gouvernement indien a lancé une campagne appelée « Swachh Bharat Abhiyan » pour nettoyer les rues, les routes et les infrastructures des 4041 villes du pays. Les solutions IoT ont aidé à construire des poubelles intelligentes équipées de capteurs pour détecter le niveau de déchets dans les poubelles et générer des alertes aux autorités concernées pour le nettoyage des ordures. De plus, les solutions basées sur l’IoT permettent de générer des itinéraires efficaces pour les camions poubelles, ce qui contribue à la conservation de l’énergie.
Green IoT et 5G
Les cas d’usages IoT se sont accélérés ces dernières années sous l’effet des tendances des technologies de l’information telles que le cloud computing et le Edge cloud, l’intelligence artificielle et l’assurance de la sécurité.
L’essor rapide de l’internet mobile et l’avènement de l’IoT posent d’importantes difficultés de connexion.
La 5G a le potentiel d’être un facilitateur essentiel de la connexion pour l’Internet de tout ; aussi, cette mégatendance socio-économique intègre une conception reconfigurable pour les réseaux 5G. Permettant ainsi l’Internet des objets et les communications mobiles à haut débit.
Dans ce contexte, le concept fondamental de la technologie verte est que les techniques 5G basées sur l’IoT combinées aux techniques de récolte d’énergie pour la communication réduisent la consommation d’énergie sans réduire la qualité du service.
Cependant, la 5G présente son propre ensemble de problèmes en termes de sécurité, d’automatisation et d’activités d’administration nécessaires pour fournir des solutions IoT essentielles. Comme pour la 4G-LTE, la 5G nécessite plus d’énergie pour se propager, ce qui rend les techniques à faible consommation d’énergie essentielles pour la connectivité des dispositifs IoT.
De même, la mise en œuvre du Green IoT avec la 5G introduit des obstacles supplémentaires en termes de transport efficace de quantités massives de données.
Le Green IoT vise à créer un monde plus vert et plus intelligent, et la récolte d’énergie jette les bases d’un écosystème IoT plus vert et compatible avec la 5G. L’objectif de ce numéro spécial est de rassembler des recherches de pointe sur ces domaines critiques des systèmes de Green IoT compatibles avec la 5G pour un avenir intelligent.
L’avenir du Green IoT
Le Green IoT transformera nos vies en un environnement plus vert et plus sain à l’avenir. Un environnement qui sera durable sur le plan social et environnemental, plus intelligent et plus sûr.
Actuellement, les domaines les plus passionnants se concentrent sur l’écologisation des choses, comme les réseaux et les communications écologiques. Mais également la conception écologique, les installations IoT écologiques, les services et les applications écologiques, les techniques d’économie d’énergie et la localisation écologique. Les questions énergétiques telles que la récolte d’énergie et le développement de chipsets à faible consommation sont au cœur du développement du Green IoT.
La transmission des données du capteur au cloud mobile serait plus utile. Le WSN est intégré au cloud mobile via l’architecture capteur-cloud. Cette technologie Green IoT aidera les villes à devenir plus durables sur le plan environnemental grâce à l’IoT. En outre, un réseau social vert en tant que service (SNaaS) pourrait améliorer l’efficacité énergétique du système, la fourniture de services, les réseaux de capteurs et la gestion du WSN basée sur le cloud.
L’application du M2M sera-t-elle essentielle pour le projet Green IoT ?
Le M2M est crucial pour économiser l’énergie et réduire les émissions nocives. Pour que les systèmes automatisés fonctionnent, les machines doivent devenir plus intelligentes. En cas de trafic, le délai d’automatisation des machines doit être réduit au minimum tout en prenant des mesures immédiates et appropriées.
La conception écologique de systèmes IoT (Internet des objets) à la hauteur de leur potentiel de technologies « plus vertes » est impérative pour aider les organisations à atteindre leurs objectifs de durabilité. Cet objectif peut être atteint en s’efforçant de planifier et de concevoir méticuleusement les produits IoT, ainsi que les projets et solutions IoT, en utilisant la combinaison de la connectivité à distance, des dispositifs à faible puissance et à faible coût.
Les domaines de recherche comprennent le développement de nouveaux dispositifs de stockage d’énergie compacts et plus efficaces, tels que les batteries, les piles à combustible et les batteries imprimées/polymères. Le développement de nouveaux dispositifs de production d’énergie couplant les méthodes de transmission et de conversion de l’énergie est également un sujet de préoccupation.
Pour rendre l’IoT écologique, il faudra utiliser moins d’énergie et rechercher de nouveaux cas d’usages. Il faudra également réduire les effets négatifs de l’IoT sur la santé humaine et limiter les perturbations environnementales. Le Green IoT peut alors contribuer grandement à un environnement durable, intelligent et vert.
Questions fréquemment posées sur le thème du Green IoT
Comment se compose un système IoT ?
Un système IoT se compose de plusieurs éléments : des capteurs, des périphériques, des réseaux et des serveurs. Les capteurs sont le point de départ de tout système IoT, car ils sont chargés de collecter des données à partir de l’environnement.
Les périphériques sont des dispositifs qui interagissent avec les capteurs et qui sont utilisés pour analyser, traiter et transmettre les données. Les réseaux sont responsables du transfert des données entre les capteurs et les périphériques, tandis que les serveurs sont des ordinateurs utilisés pour stocker et traiter les données.
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