Loin de se résumer à des lanternes urbaines plantées tous les trente mètres le long des rues, l’expertise lyonnaise en matière d’éclairage urbain n’est plus à prouver. Fin janvier, la Ville de Lyon a décidé de rebattre les cartes en envisageant un troisième plan Lumière, prévu pour 2023. La réflexion, historique, doit désormais placer en son cœur l’enjeu environnemental. Jusqu’alors pensé comme un service aux usagers et un outil de valorisation du patrimoine urbain, l’éclairage devra intégrer le souci de la protection de la biodiversité et les réductions énergétiques. 
Dans le cadre d’un projet d’initiation à la recherche et au développement (PIRD), quatre étudiants du département génie civil et urbanisme ont participé à la question. Pour nourrir la réflexion des élus et celle de l’équipe de la direction de l’éclairage de Lyon, ils ont étudié avec attention l’activité nocturne de la dénommée « ville des lumières ». 

Lyon et la lumière : une histoire qui ne date pas d’hier
La capitale des Gaules n’en est pas à son premier « plan Lumière ». Pionnière sur le sujet, la Ville avait mis en œuvre le premier plan en 1989 avec une volonté forte : transformer les rues en véritable scène de théâtre, en illuminant les ponts, le patrimoine urbain et tous les espaces capables de transformer la ville en belle de nuit. Si les coûts bas de l’électricité de l’époque avaient favorisé cet éclairage en grande pompe, le nouvel exécutif arrivé au début du nouveau millénaire souhaitait en réduire les coûts. C’est ainsi que le deuxième plan Lumière s’était formalisé, jusqu’à aujourd’hui. « C’est un plan qui n’était pas figé et qui a fait l’objet de recherche et d’innovation. Les temporalités de la ville étaient étudiées ; aujourd’hui, le jeudi n’est pas éclairé comme le samedi soir par exemple. Depuis 2003, la lumière fait l’objet d’expérimentation, avec des travaux universitaires consacrés », explique Jean-Michel Deleuil, enseignant-chercheur au département génie civil et urbanisme. « Mais après une vingtaine d’années de vie, le deuxième plan Lumière semble arriver en bout de course. Il faut désormais réfléchir à un troisième plan », ajoute le chercheur impliqué dans ce travail avec la Ville de Lyon depuis 2003. 

Offrir un nouveau paysage nocturne respectueux de l’environnement
Les volontés politiques et les convergences des enjeux environnementaux amènent la Ville de Lyon à repenser ses pratiques en matière d’éclairage urbain, envisagé pour la fin du premier semestre 2023. Désormais, l’ambition est d’adapter le niveau d’éclairement à la réalité des usages, avec plus de sobriété énergétique. Comment trouver le bon équilibre entre préservation environnementale, sécurité des usagers et mise en beauté de la ville ? 
Pour répondre techniquement au premier enjeu, plusieurs quartiers lyonnais ont été soumis à des essais d’éclairage novateurs. Le plateau de la Croix-Rousse a par exemple accueilli des systèmes de détection de présence capables d’adapter la puissance de l’éclairage urbain en fonction de l’activité du lieu. Le remplacement quasi-systématique des lanternes à LED a également permis une économie d’énergie considérable. Aussi, des ilots nocturnes ont été mis en place, comme dans les grands parcs qui, éteints après leur fermeture, constituent des réservoirs d’obscurité favorable à la préservation de la biodiversité.

Adapter la lumière aux activités humaines
Thierry Marsick, directeur de l’éclairage urbain de Lyon et ingénieur INSA (1991), prévient : il ne s’agit pas seulement d’apporter des solutions technologiques innovantes pour repenser ce nouveau plan lumière. « C’est une réflexion globale sur la ville et ses activités. Il faudra peut-être envisager une relation étroite entre la lumière publique et la lumière privée car le paysage nocturne se construit aussi avec les vitrines et les enseignes des commerces. Pour coordonner et équilibrer ces initiatives lumineuses, il faut travailler de concert avec l’ensemble des usagers de l’espace urbain et comprendre précisément l’activité locale. C’est pour cela que nous avons fait appel aux étudiants de l’INSA », explique-t-il. 
Pour nourrir les réflexions, l’équipe de la direction de l’éclairage urbain a donc récemment confié un travail d’observation à des élèves-ingénieurs de 4^e année. Mathilde Adain, Amélie Dive, Léonardo Cardenas et Thibault Lemitre se sont attachés à surveiller les affluences lyonnaises sur deux jours clés, le mercredi et le samedi. « Nous nous sommes rapidement aperçus que récolter et compiler des données cohérentes pour quantifier des activités géolocalisées précises n’était pas chose facile », expliquent les élèves-ingénieurs. « Jusqu’alors, les estimations de l’activité se basaient sur des points immobiles, que l’on appelle des ‘attracteurs’ comme les bars, les épiceries de nuit, les établissements publics ouverts la nuit, les stations de taxi, de vélov’… Nous sommes partis d’un principe différent : la nuit, ce sont les gens qui se déplacent qui ont besoin d’être éclairés, donc nous avons concentré notre étude quantitative sur ces déplacements. En plus des points d’attraction éclairés la nuit, nous avons pris en compte les transports et les équipements de la ville », ajoutent-ils. Les données temporelles et spatiales ont été ainsi combinées afin de réaliser quatre cartes, représentant chacune une tranche horaire de la nuit. « Nous les avons présentées à la direction de l’éclairage urbain qui, très enthousiasmée, nous a demandé de résumer nos travaux aux élus. Ce travail pourrait permettre de réduire les consommations d’énergie sur les secteurs de faible intensité d’activité. »   

 
Le Pont Raymond Barre, Lyon 2^e (© Luca Gallone/Unsplash)

 

Imaginer la lumière avec poésie 
Lyon, proclamée « ville des lumières », porte en son histoire tant de faits en rapport avec celle-ci, que la coïncidence en est étonnante : l’étymologie de son nom, Lugdunum¹ ; les frères cinématographes ; sa tradition du 8 décembre et sa fête associée et… son premier plan Lumière. Tous ces éléments ont placé la lumière comme un atout du rayonnement international de l’agglomération. Plus encore pour les habitants, la poésie lumineuse de leurs rues est autant source de confort que de fierté. Alors pour Thierry Marsick, ce troisième plan ne doit pas omettre l’approche créative. « La diversité du paysage de notre ville doit être prétexte à travailler les ambiances nocturnes : les collines, les fleuves, les édifices sont autant de lieux qui méritent une attention particulière tant ils peuvent participer à la qualité de vie des usagers. D’ailleurs, cette même qualité de mise en lumière n’est pas incompatible avec les économies d’énergie : créer une ambiance apaisante peut suppléer un besoin de ‘plus de lumière’ dans certains lieux. Et les chiffres parlent d’eux-mêmes. En 2001, les 79 000 points lumineux représentaient 21 gigawattheures annuels dépensés. En 1990, avec 42 000 points, le chiffre grimpait à 35 gigawattheures. Malgré l’ajout de points lumineux supplémentaires qui participent notamment à créer une ambiance nocturne particulière, la consommation énergétique a baissé. C’est selon moi, la preuve que nos ambitions environnementales ne sont pas incompatibles avec les ambitions poétiques », conclut Thierry Marsick.

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¹Lugdunum, dont la racine est « lux » et signifierait donc « colline de la lumière »

Tout commence lorsque Louis Golaz et Yassine El Qomri, alors étudiants à l’INSA Lyon, s’attardent sur un objet : une lampe à HPS destinée à favoriser la croissance des plantes aromatiques en intérieur. L’appareil, gourmand en énergie et émettant beaucoup de chaleur, rendait la culture difficile. Leur vient ainsi un questionnement : quelles améliorations possibles sur un tel système et comment pourrait-il être applicable à l'échelle industrielle ? Cette idée, les deux ingénieurs aujourd’hui diplômés l’ont creusée, jusqu’à faire de leur entreprise, RED Horticulture, la pionnière du marché de la photobiologie. Leur offre : un luminaire, destiné aux producteurs maraîchers en serre, capable de s’adapter aux besoins nutritifs, aux prévisions météo, et même au prix de l’électricité. 

Produire plus, avec moins. C’est l’un des principaux mantra auquel devra répondre l’agriculture du futur pour permettre de nourrir les dix milliards d’individus qui vivront sur Terre en 2050 comme annoncé par le rapport de l’ONU sur l’évolution de la population mondiale. « Produire plus », pour faire face à la demande alimentaire croissante et « avec moins » pour minimiser l’empreinte carbone de l’activité agricole et s’adapter aux changements climatiques. Parmi les réponses techniques prometteuses, la culture sous serre : rendement au mètre carré plus élevé qu’en champ, réutilisation de l’eau en circuit fermé, suppression des pesticides… La serriculture semble représenter une option responsable et durable pour faire face aux problématiques de sécurité alimentaire, à la protection de la biodiversité et de l’environnement.

« Tout était optimisé, sauf la lumière » 
Lorsque Louis et Yassine décident il y a quatre ans d’explorer le marché de la culture sous serre, ils découvrent… un immense champ des possibles. « Toutes les serres que nous avions eu la chance de visiter étaient très high-tech : les professionnels pouvaient contrôler l’irrigation, l’apport en engrais, le taux d’humidité… Tout était optimisé, sauf la lumière. La plupart des maraîchers utilisaient des éclairages sodium HPS, cette lumière jaune souvent utilisée pour l’éclairage public. C’est une technologie très énergivore qu’il était facile de remplacer par des LED pour faire des économies. Nous avions compris que pour compléter l’optimisation énergétique des serres, l’industrie avait besoin d’un outil lumière contrôlable et modulable. Tout était à construire », explique Louis Golaz, directeur général de Rouge Engineered Designs.

Une IA au service du végétal
Après trois années de recherche et développement, « Solstice », le premier assistant d’éclairage commandé par intelligence artificielle séduit les producteurs. Installée depuis peu à Lyon, l’entreprise des deux INSA peut compter sur son propre laboratoire et un réseau de partenaires de recherche nationaux et internationaux importants. « 95 % de nos travaux de recherche s’attardent à comprendre l’impact des différentes intensités et couleurs sur le développement des plants et des semences. Travailler avec le végétal en R&D est très long à mettre en œuvre. Nous sommes tenus par le temps de la pousse, de l’espace et la multitude d’espèces dans chaque famille de végétal à étudier », annonce Yassine El Qomri, président et directeur technique de RED Horticulture.
Aujourd’hui, la technologie RED est capable de s’adapter tant aux besoins des végétaux, qu’à ceux des producteurs. Si l’objectif du maraîcher est d’avoir un goût plus prononcé ou encore de faire des économies sur la facture, Solstice sait réagir. « Nous avons conçu un logiciel qui s’intègre dans le quotidien des maraîchers et qui leur permet d’avoir un œil sur toutes les données liées à la lumière à l’intérieur de leurs serres depuis une tablette, un ordinateur ou un téléphone. Solstice, le cerveau du système d’éclairage, ajuste la lumière délivrée en fonction des données extérieures comme les prévisions météo par exemple », ajoute-t-il.

Pour une agriculture plus économe en énergie
C’est en rencontrant leurs premiers clients que les deux ingénieurs font un autre constat et décident de se saisir de l’enjeu. Les connaissances scientifiques sur l’interaction entre la lumière et le vivant ne sont pas ou peu connues des maraîchers. « Beaucoup de recherches fondamentales avaient été faites sur la question, mais les résultats étaient éparpillés et ne bénéficiaient pas aux maraîchers. Nous avons souhaité favoriser le transfert vers l’outil industriel », explique Louis. Ils créent ainsi « Les Rencontres Lumière & Végétal » qui réunissent chaque année une centaine de professionnels venus comprendre l’impact de la lumière sur leurs exploitations. « La culture sous serre permet d’économiser jusqu’à 90% moins d’eau qu’en culture pleine terre. En ajustant la lumière, nous sommes capables d'améliorer la vigueur de la culture et limiter les risques pathogènes et d’éliminer les produits phytosanitaires. En travaillant avec toute la filière, nous pouvons œuvrer à une agriculture durable et économe en énergie. » 

Début 2021, l’entreprise de Louis et Yassine a levé 2,6 millions d’euros auprès de la société d’investissements Demeter. Désormais, les équipes de RED continuent d’essaimer leurs lumières et leurs connaissances à travers la France et l’Europe avec une mission : être ceux qui comprennent et agissent pour une production plus responsable de la serre agricole.

Décembre, mois des Lumières à Lyon. L’occasion pour la Ville de flamber sur le plan international pour de bonnes raisons : son expertise en éclairage urbain fait l’unanimité et c’est loin d’être terminé. Entretien avec un spécialiste du sujet : Jean-Michel Deleuil, Professeur à l’INSA Lyon et chercheur au laboratoire TRIANGLE (UMR 5206).

Lyon, LA ville des Lumières, vraiment ?
« Absolument. Réellement depuis 1989, lorsque Michel Noir devient maire de Lyon. À l’époque, la ville est sinistre, pas sortie de sa tradition industrielle, et pas rayonnante à l’échelle européenne. Michel Noir souhaite la rendre plus attractive et l’ouvrir à l’international, et cela passe par une refonte complète de la physionomie de Lyon et de son marketing. Il met en place le plan vert, pour valoriser les espaces publics, refaire les façades d’immeuble, changer les couleurs de la ville ; et le plan bleu, pour reconquérir les fleuves, aménager les berges et réduire la place de la voiture. En complément, il lance le Plan Lumière, un outil de planification de l’éclairage jamais vu auparavant. Dans les années 1980, les commerçants du centre-ville, constitués par rue en associations, s’étaient dotés de matériels d’éclairage disparates, à leurs frais. La Ville avait laissé faire, elle ne payait que la consommation électrique, mais le résultat était un paysage nocturne pas du tout coordonné. Il fallait mettre de l’ordre dans l’image de la Presqu’île. Lyon devient alors précurseur en planification de l’éclairage urbain, et trente ans plus tard, elle prépare son troisième plan lumière quand la majorité des villes du monde n’en sont qu’au premier. »

Comment ce plan lumière a-t-il évolué en trente ans ?
« Le plan lumière de 1989 met les pleins feux sur les édifices emblématiques de la ville : les ponts, la cathédrale Saint-Jean, le palais de justice… C’est la carte postale. Lyon avait amélioré son visage diurne, il fallait le confirmer la nuit, et les coûts très bas de l’électricité à l’époque ont permis cet éclairage en grande pompe. En 2003, Lyon fait l’objet d’un deuxième plan lumière, c’est alors Gérard Collomb qui dirige la Ville. Le regard de la population va compter, devenue sensible à la dimension développement durable. On est attentif à la baisse de la consommation électrique, à l’intensité des lumières. Le second plan lumière s’ouvre à un patrimoine du quotidien et sort de l’hyper-centre. On va éclairer la petite église de Montplaisir ou le cinéma de La Duchère. Toujours en s’appuyant sur une géographie commerciale.
La dimension artistique compte aussi, on expérimente de nouvelles couleurs, de nouvelles ambiances, permises par l’arrivée des LED, et on travaille sur les temporalités de la ville. On n’éclaire pas le jeudi comme on éclaire le samedi soir. La dialectique est forte entre les choix d’éclairage et les pratiques des habitants. Ce plan lumière n’est pas figé, il est conduit sur le mode de l’expérimentation, il évolue, il fait l’objet de recherches. En 2019, il arrive à échéance. Les objectifs de 2003 sont atteints, mais il faut penser la nuit et la lumière autrement. Du coup, la Ville se pose la question d’un troisième plan lumière, qui sera peut-être un plan de nuit, pour réduire la pollution lumineuse et permettre aux urbains de revoir les étoiles. » 

À l’heure de l’urgence climatique, comment ce contexte est-il pris en compte ?
« Le passage du premier au second plan lumière a permis une baisse de 40 % de consommation d’énergie, dans le respect des engagements du protocole de Kyoto^*. 
Le plan 3 va se conduire dans le souci de limiter très fortement les lumières qui partent vers le ciel. En lien avec la question de la trame noire : proposer de très faibles niveaux lumineux pour protéger la biodiversité nocturne des espaces verts et des fleuves. Mais dans le même temps, il faut assurer la sécurité des personnes et des déplacements. Il n’est pas question d’obscurité, mais on peut envisager des baisses importantes des niveaux d’éclairement. »

Le 8 décembre, Lyon fêtera les Lumières. Une fête symbolique ?
« Au-delà du spectacle et d’une origine historique controversée, c’est pour la Ville de Lyon la démonstration de son savoir-faire et l’occasion d’une communication très forte à l’international. Depuis 2002, Lyon est membre exécutif du réseau LUCI, (Lighting Urban Community International), qui permet l’échange de bonnes pratiques en matière d'éclairage urbain dans les villes. 80 villes en font partie et la prochaine réunion a lieu pendant la fête des Lumières. »

^* Ce traité international adpoté en 1997 et entré en vigueur en 2005 engagent les pays à réduire les émissions de gaz à effet de serre dues à l’activité humaine.

Copyright photo : Louise Deleuil

Le 2 octobre à Saint-Etienne a été inaugurée l’École Universitaire de Recherche (EUR) Manutech-Sleight qui compte l’INSA Lyon parmi ses partenaires.
Nominée en octobre 2017 dans le cadre d’un appel à projets du Programme d’Investissements d’Avenir 3 (PIA3), l’EUR Manutech-Sleight, pour Surfaces Light EngIneerinG Health & Society, a pour ambition de devenir une référence internationale dans le domaine de l’ingénierie lumière-surfaces. 

« Nous espérons que l’EUR Manutech-Sleight servira de facilitateur pour de nouveaux projets de recherche et de formation car le financement de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) sur dix ans est une réelle chance de bâtir quelque chose sur le long terme à un niveau européen », indique Anne Tanguy, Présidente du Conseil Scientifique de l’EUR, Professeure à l’INSA Lyon et chercheure au laboratoire de mécanique le LaMCoS.

Optique-photonique, sciences des matériaux, mécanique, imagerie, informatique et bio-ingénierie, voilà les grands domaines couverts par cette nouvelle EUR, qui a pour objectif de stimuler des interactions scientifiques et académiques.

« On découvre de nouvelles activités de recherche, on noue des liens avec des chercheurs d’autres domaines et on s’aperçoit que les possibilités de projets collaboratifs sont nombreuses, indique Anne Tanguy. Manutech-Sleight nous permet ces échanges décomplexés autour de disciplines différentes ». 

Et les applications sont nombreuses : énergie, capteurs, biologie ou encore la santé.

« Les croisements de compétences donneront lieu à des applications industrielles concrètes et immédiates dans le domaine biomédical, notamment sur les prothèses inorganiques, l’assistance chirurgicale et la différenciation cellulaire » ajoute la Présidente du Conseil Scientifique.  

Un savoir-faire complémentaire
Pour atteindre ses ambitions et viser une meilleure compréhension de l’ingénierie lumière-surfaces, Manutech-Sleight a ainsi structuré son projet en trois axes de travail autour des processus de modification de surfaces, de l’analyse des propriétés de surfaces et du transfert technologique. 

« Il existe une complémentarité de compétences très riche parmi les partenaires de notre EUR, explique Anne Tanguy. L’INSA Lyon possède des savoir-faire internes en optique et analyse d’image, par exemple au LaMCos, un laboratoire de mécanique, qui avait déjà sur une petite activité en optique pour l’analyse de la réponse mécanique. Mais il n’existe pas de département dédié au sein de l’INSA Lyon. Lorsque l’on croise les disciplines, on obtient de nouvelles techniques innovantes qui peuvent faire avancer la recherche » précise-t-elle.

Treize partenaires académiques, industriels et chercheurs font partie de cette grande aventure et nourrissent une ambition pédagogique forte. Manutech-Sleight souhaite augmenter l’attractivité de formations d’excellence grâce à des diplômes internationaux interdisciplinaires intégrés et des systèmes de bourses pour les Masters concernés.

« L’EUR s’appuie sur six masters et formations d’ingénieurs, dont un diplôme INSA. Nous songeons à bâtir une formation conjointe en regroupant les compétences de chacun des partenaires. Je suis ravie que l’INSA Lyon soit autant impliqué dans les volets formation et recherche : le LaMCoS, les laboratoires Matéis et Creatis représentent l’apport recherche de la part de l’INSA Lyon et un quart des représentants du comité pédagogique est de l’INSA Lyon » ajoute Anne Tanguy. 

Dès le 8 janvier 2019, L’EUR Manutech-Sleight organisera des semaines scientifiques interdisciplinaires ouvertes à tous les partenaires.  

 

Les 7 et 8 décembre la section Théâtre-études de l’INSA Lyon propose un spectacle déambulatoire mêlant théâtre, danse, musique, lumières, projections d’images et de vidéos sur les façades des bâtiments du campus.

Participez à ces deux soirées qui font écho à la Fête des Lumières de Lyon, et laissez vous guider de l’amphithéâtre Gaston Berger jusqu'à la pelouse des Humanités lors de déambulations de 45 minutes. Vous découvrirez en vidéos les voix et visages d’insaliens d’hier et d’aujourd’hui, ainsi que les performances théâtrales et chorégraphiques des étudiants. 

Rendez-vous sur le solarium, devant l’amphithéâtre Gaston Berger

Départs des déambulations à 18h30, 19h15, 20h00 et 20h45. 
Entrée libre et gratuite, tout public.