Comparaison de la consomma-tion d’énergie des installations européennes de dépollution des eaux résiduaires

Réchauffement de l’eau de la piscine

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Version Française

innersmagazine

no. 1 | Janvier 2013

inners vous procure de l’énergie!

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Le projet INNERS (Stratégies INNo-vantes de Récupération de l’Énergie dans le cycle urbain de l’eau), soutenu par l’Union européenne dans le cadre du programme INTERREG IVB Europe du Nord Ouest, considère le cycle urbain de l’eau comme un système transportant de l’énergie. Aujourd’hui, la plupart de cette énergie précieuse se perd. Le groupe qui travaille sur le projet comprend onze partenaires originaires de six pays de l’Europe du nord-ouest. Chaque partenaire apporte sa propre expertise et savoir-faire technique et opérationnel. Le Waters-chap Groot Salland (Syndicat des eaux, Pays-Bas) est responsable du projet INNERS, qui se déroule de 2011 à 2014.

Contribuer à la politique de lutte contre le changement climatique de l’UELes objectifs principaux sont :- Améliorer l’efficacité énergétique

au sein du cycle urbain de l’eau;- Montrer les effets à court et à long

terme d’un cycle urbain de l’eau durable;

- Accélérer la transition vers un cycle urbain de l’eau durable;

- Identifier et remédier aux obstacles éventuels pouvant se présenter lors de la mise en œuvre.

INNERS mènera à de nouvelles idées concernant le potentiel énergétique du cycle urbain de l’eau et aura un rôle de conseil auprès des respon-sables politiques de l’UE. INNERS répond ainsi à la demande de l’UE de réfléchir à la politique de lutte contre le changement climatique et contribue ainsi à la réduction des émissions des gaz à effets de serre du cycle urbain de l’eau.

Une diversité d’institutionsLe groupe responsable du projet inclut des centres nationaux de recherches, des exploitants régionaux de l’eau et des autorités publiques locales. Les différents partenaires du groupe re-flètent le caractère complexe du cycle urbain de l’eau avec ses nombreux acteurs tels qu’urbanistes, entre-prises, propriétaires et opérateurs. Ce projet est aussi un défi parce que les différentes étapes du cycle urbain de l’eau, comme la station d’épuration, la distribution et les systèmes de recueil, ne sont pas sous la responsabilité des mêmes intervenants ni gérés par les mêmes institutions. La coopération est donc essentielle pour que l’optimisa-tion de l’énergie soit totale et concerne toutes les étapes du cycle de l’eau.

inners vous donne de l’énergie

Partenaires inners Pays-Bas

Waterschap Groot SallandWaterschap Vallei & Eem

Allemagne

Wupperverband

France

Lille Métropole-Communauté urbaine

Royaume-Uni

University of Bradford (Pennine Water group)Council of the Borough of Kirklees

Belgique

AquafinVLARIO overlegplatform

Luxembourg

Centre de Recherche Public Henri Tudor Université de LuxembourgSIDEN - Syndicat intercommunal de dépollution des eaux résiduaires du Nord

INNERS est une collaboration entre partenaires issus des Pays-Bas, du Royaume-Uni, de la France, de l’Allemagne, de la Belgique et du Luxembourg. Le syndicat des eaux Groot Salland est le partenaire responsable du projet. Pour connaître les organisations qui participent, consultez la carte.

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Tous les six mois, les participants se rejoignent en assemblée générale, cette fois-ci à

Zwolle (Pays-Bas).

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Jan Oggel : “INNERS inscrit claire-ment l’innovation à l’ordre du jour”

Le membre du conseil, Jan Oggel : “Nous avons souhaité cette approche car nous avions déjà de l’expérience en matière de projets internationaux et cela donne envie de poursuivre ! En tant que syndicat des eaux, nous sommes ouverts aux développements innovants et aux contacts internationaux. L’innovation est un point de plus en plus important pour nous. L’innovation est présente par exemple dans le recueil d’énergie des eaux résiduaires et dans le fait que les eaux résiduaires deviennent de plus en plus une matière première. Suivre ces tendances est une question d’intérêt publique.

Grands développementsJe suis extrêmement content de pouvoir participer au projet INNERS. C’est un projet formidable, en partie parce qu’il est très concret et au plus près de nos activités. Ces dernières années, nous avons connu de grands développements en matière de technologies de purification; un processus simple de fabrication s’est transformé en un processus à haut potentiel. Ce sont également les accords conclus avec d’autres autorités (accord de la gouvernance de l’eau) qui nous obligent à traiter les eaux résiduaires de façon plus efficace et mieux réfléchie. Nous sommes ainsi dans l’obligation de nous ouvrir, de coopérer et d’innover. Et bien sûr, INNERS en est un parfait exemple!”

inners, un besoin de coopérationUn entretien avec Jan Oggel et Katrien BijlDepuis le début, le Waterschap Groot Salland a assumé le rôle de responsable du projet INNERS. Le membre du conseil, Jan Oggel, explique le contexte dans lequel cette décision à été prise. La responsable du projet, Katrien Bijl, décrit la première phase du projet.

Membre du comité

Jan Oggel: “nous

sommes ouverts

aux développements

innovateurs et

aux contacts

internationaux ”.

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Katrien Bijl : “Donnerle coup d’envoi”

Depuis le début du projet INNERS en avril 2011, Katrien Bijl est responsable du projet au sein du Waterschap Groot Salland. Un an et demi plus tard, elle nous informe des progrès : “nous sommes actuellement dans les dernières étapes de la phase initiale. Même si le projet se déroule plutôt bien, il nous a fallu plus de temps que prévu pour déterminer comment exécuter les différents projets et quelles étaient les différentes étapes nécessaires. Je pense que la mise en œuvre finale démarrera réellement en 2013. Cela servira de moteur. A ce moment là, les premiers résultats seront disponibles et bien sûr nous les partagerons.”

Ambiance très ouverte En tant que responsable du projet, je suis impliquée, pas directement sur le terrain mais plus à distance. Ma première priorité est le projet en lui-même, plus que son contenu. Je reçois de nos partenaires des comptes rendus sur les avancements au moins tous les six mois. Nous gardons le contact à ce sujet le reste du temps, nous identifions les problèmes ou les obstacles rencontrés. Nous travaillons dans une ambiance très ouverte ce qui est très agréable.

Tous les six mois, les participants se réunissent en assemblée générale. Jusqu’à présent, nous en avons organisé quatre: deux aux Pays-Bas, une au Royaume-Uni et une en Allemagne. Nous avons eu une autre réunion pour le mois de novembre 2012 au Luxembourg. Les partenaires sont eux-mêmes responsables des échanges en termes de contenu. Ils doivent coopérer et s’entendre sur le contenu du projet. Et nous avons remarqué que cela a véritablement lieu. INNERS est un vrai projet de coopération. Vous verrez que cette coopération deviendra encore plus forte dès la présentation

des premiers résultats. J’attends ce moment avec impatience!”

Énergie thermique dans une station d’épuration Syndicat des eaux Vallei en Eem, Pays-Bas

Le syndicat des eaux Vallei en Eem est l’un des quatorze orga-nismes qui participent à l’initiative néerlandaise intitulée ‘The Energy Factory’ ayant pour objectif de produire de l’énergie durable. Ce concept sera développé dans la station d’épuration de la ville néerlandaise d’Amersfoort. Dans les années à venir, de nombreux changements proposés seront mis en œuvre dans cette station d’épuration. Quelques exemples : l’introduction de l’extraction biologique du phosphate, le remplacement des équipements gaz et la mise en place de filtres à sable. Les conséquences sur l’équilibre thermique de la station d’épuration ne sont pas encore connues.

La station d’épuration, un projet piloteAu sein d’INNERS, le syndicat Vallei en Eem fera des recherches quant à l’offre et la demande potentielles d’énergie thermique dans une station d’épuration. La station d’Amersfoort sera le projet pi-lote. Les résultats permettront de faire une évaluation quantitative des différentes possibilités pour optimiser l’énergie thermique d’une station d’épuration.

RésultatsHenry van Veldhuizen évoque les résultats possibles : “Le projet pilote d’Amersfoort nous apprendra s’il est possible de chauffer la station d’épuration avec l’énergie thermique générée par la station elle-même. Les résultats spécifiques seront utilisés pour dévelop-per différents concepts énergétiques qui contribueront à l’épuration actuelle et future des eaux résiduaires. Nous voulons aussi mieux connaître l’influence de l’usage d’énergie thermique sur la quantité totale d’énergie qui peut être économisée et la contribution possible aux programmes (inter)nationaux d’économies d’énergie.”

PlanningCe projet (août 2011 - février 2012) est réalisé en lien avec un projet pour la Fondation néerlandaise de Recherches Appliquées en Ges-tion de l’Eau (STOWA). Ce projet est intitulé ‘l’usage de la chaleur au sein des stations d’épuration néerlandaises’. Le projet d’Amersfoort sera introduit comme cas pratique dans les études plus générales effectuées par STOWA.

Voici un croquis simplifié du projet.

Katrien

Bijl: «INNERS

est un vrai projet

de coopération.»

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Quelle consommation d’énergie par les stations d’épuration européennes ?Université de Luxembourg

En fonction des stations d’épuration, des différences de consommation d’énergie existent. Elles sont causées par les caractéristiques des eaux résiduaires, la technologie de traitement, la conception des stations et les normes en vigueur pour le traitement des effluents. Plusieurs options existent pour réduire la quantité d’énergie utilisée par le cycle urbain de l’eau. Les stations d’épuration ont un rôle très important, parce que beaucoup d’énergie est utilisée pour le traitement des eaux résiduaires. De plus, une partie des résidus organiques est utilisée pour produire du biogaz comme énergie renouvelable.

Analyse comparativeDans les pays d’Europe du Nord-Ouest, différentes techniques et méthodes pour réduire la consommation d’énergie et augmenter la production d’énergie dans les stations d’épuration sont utilisées. La consommation d’énergie ainsi que les méthodes d’analyse diffèrent. Une analyse comparative (avril 2011 - fin 2013) sur la situation

énergétique des stations d’épuration en Europe du nord-ouest est donc nécessaire pour étudier la performance de ces différentes méthodes et technologies.

RésultatsMarkus Becker de l’Université de Luxembourg explique : “Au sein d’INNERS nous étudions les différences de composition des eaux résiduaires, les caractéristiques des équipements, les règles en vigueur et les technologies utilisées pour le traitement des eaux résiduaires. Notre objectif est de comparer la consommation d’énergie des différentes stations d’épuration en Europe du Nord-Ouest. Nous faisons également une analyse détaillée de l’énergie dans les stations d’épuration au Luxembourg. Nous comparons aussi les différentes installations en Europe du Nord-Ouest. Nous souhaitons ainsi présenter un compte rendu sur les technologies, processus et méthodes pour réduire la consommation d’énergie et optimiser la production d’énergie.”

Le samedi 22 septembre 2012, le centre de recherche pour les technologies environnementales Henri Tudor, a par-ticipé à l’évènement INTERREG intitulé “Europäescht Waasserfest” (festival européen de l’eau) à Rosport. Ce festival faisait partie de European Cooperation Day (Jour Européen de la Coopération).

TUDOR a présenté au public deux pro-jets INTERREG courants, à savoir PILLS et INNERS. La présentation du projet INNERS a eu lieu en présence du Prof.

J. Hansen (Université de Luxembourg) et R. Schaack (Syndicat Intercommunal de Dépollution des Eaux résiduaires du Nord-SIDEN), les partenaires du projet.

Chance uniqueL’évènement, focalisant les projets d’eau cofinancés par le programma européen INTERREG, fut ouvert par monsieur J.M. Halsdorf (Ministre de l’Intérieur et à la Grande Région de Luxembourg) et par monsieur G. Bingen (membre de la Commission euro-

péenne). Dans son discours et pendant sa visite, ministre Halsdorf a souligné l’importance des projets INNERS et PILLS au niveau national et européen. Les visiteurs avaient l’occasion de se faire informer sur les projets INTERREG au Luxembourg par les chercheurs eux-mêmes. L’après-midi TUDOR organisait des tours guidés de l’installation pilote Reisdorf-Wallendorf, dirigée par SIDEN. TUDOR voudrait remercier INTERREG et tous ceux qui ont contribué au succès de l’évènement.

TUDOR

Lille Metropole, WWTP Ennetières (Max Lerouge)

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Dans le cadre d’INNERS, le syndicat des eaux Groot Salland, situé à Raalte aux Pays-Bas, a initié un projet pour fournir de la chaleur provenant des stations d’épuration localisées à côté de la piscine de Raalte nommé ‘Tijenraan’. Le responsable du projet régional Ben Sluiter explique : “les températures des effluents des stations d’épuration varient entre 8 et 20 degrés Celsius et ils contiennent donc de l’énergie thermique. Les effluents sont déversés sur l’eau de surface. Ce n’est pas une situation optimale, compte tenu du fait que l’énergie thermique a un effet négatif sur l’eau de surface et par conséquent elle se perd. Nous avons coopéré et travailler main dans la main avec l’autorité municipale de Raalte afin d’utiliser cette énergie thermique pour chauffer la piscine Tijenraan située tout près de la station.”

DétourPour résumer, les eaux résiduaires font un ‘détour’. Plutôt que de déverser les effluents directement dans l’eau de surface, ils s’arrêtent d’abord à la piscine, pour se défaire de la chaleur résiduelle. Il est ainsi prévu une économie d’environ 50% sur les coûts de chauffage

(usage de gaz). Bien évidemment ceci réduit également l’émission de CO2.

Étude de faisabilité : des résultats positifsEté 2012, une organisation indépendante et spécialisée a réalisé une étude de faisabilité qui a conduit à des résultats positifs. L’approche technique étant déjà connue, l’étude s’est concentrée sur la faisabilité financière. Est-ce que le planning pour la mise en œuvre du projet est réalisable et bien réfléchi ? La réponse est oui : le retour sur investissement est de sept ans.

Contenu plus précisAu cœur de l’installation se trouve un système de tuyaux et de canalisations, complété par une pompe à chaleur et un échangeur de température, destinés à transformer l’eau chaude en énergie. Les détails du projet sont encore à préciser. Aujourd’hui, l’équipe projet réfléchit aux questions suivantes : de quelle façon et à quels endroits faut-il monter les composantes techniques ? Et comment la chaîne entière, c’est-à-dire de la station d’épuration jusqu’à la piscine, peut-elle former un ensemble intégré ?

La cérémonie officielle d’ouverture du projet a eu lieu fin juin 2011. L’eau de la piscine ‘Tijenraan’ était pour la première fois chauffée par ‘l’eau chaude’ de la station d’épuration de Raalte. Tous les participants du projet INNERS ont assisté à la cérémonie.

Utiliser efficacement la chaleur résiduelle d’une station d’épurationRaalte, Pays-Bas

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Dans le futur, l’Europe devra répondre aux questions de sécurité de l’approvisionnement énergétique et elle devra commencer à discuter de l’impact des besoins énergétiques sur les changements climatiques et sur la production d’énergie. La transition visant à passer de la production d’énergie actuelle vers une utilisation durable de l’énergie est essentielle. Une des possibilités pour atteindre ce but est d’améliorer les systèmes énergétiques décentralisés. Il est surtout important que les Européens soient conscients de ces problèmes et des solutions possibles.

Eaux résiduaires de 400.000 citoyensLa station d’épuration Buchenhofen, la plus grande station du Wupperverband, purifie les eaux résiduaires de 400.000 résidents de la ville de Wuppertal. Sur le site à Buchenhofen se trouve aussi l’incinérateur des boues du Wupperverband. La boue des stations d’épuration est séchée et incinérée. Aux alentours de la station Buchenhofen (<500 m) se trouvent des entreprises très consommatrices d’énergies thermiques et électriques ainsi que le laboratoire central du Wupperverband et plusieurs bâtiments utilisés par

l’administration. Dans un rayon de 2 kilomètres habitent aussi des consommateurs d’énergie potentiels.

Objectifs et résultatsCatrin Bornemann du Wupperverband précise : “l’objectif de ce projet régional est d’utiliser les sources d’énergie de façon efficace et efficiente à la station Buchenhofen. Au lieu d’être consommatrice d’énergie, la station sera productrice d’énergie. Il faut développer des réseaux thermiques décentralisés et aussi montrer la mise en œuvre de ces réseaux. Notre ambition est de développer de nouveaux réseaux thermiques décentralisés, et d’utiliser plus efficacement l’énergie thermique des eaux résiduaires et de la boue. Nous visons à créer une station d’épuration énergétiquement autosuffisante, ou au moins équilibrée. La transition d’une consommation énergétique à une production énergétique aura lieu. Nous voulons intégrer les stations d’épuration, l’incinérateur de boues et les environs dans un schéma directeur de l’énergie visant à consommer moins d’énergie issue de sources existantes et à développer des systèmes d’énergie décentralisés efficaces.”

Utiliser l’énergie là où il fautL’installation d’un réseau de chaleur décentralisé dans la station d’épuration BuchenhofenWuppertal, Allemagne

LaboratoireHabitatBâtiment d‘exploitationBâtiment socialEcranPoste de contrôleAtelierIncinérateur de bouesSéchoir à boisDigesteursChaufferieCentrifugeuseCogénérateur (électrique et thermique)

Producteur de chaleurConsommateur de chaleurApprovisionnementRetour/renvoi

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Les différents axes de travail du projet INNERS : le partage de connaissances !

Les priorités d’INNERS en matière de récupération d’énergie ont été divisées en quatre axes de travail sur la récupération d’énergie.

Axe 1:

Evaluation de l’équilibre énergétique du cycle urbain de l’eau.Ces dix dernières années, l’équilibre énergétique n’a pas été pris en compte lors de l’optimisation du cycle urbain de l’eau. C’est une opportunité manquée, car cela offre des possibilités d’optimisation importantes pour réduire la consommation d’énergie et les émissions de CO2. Par conséquent, pour améliorer le cycle urbain de l’eau en termes de consommation et de récupération d’énergie, sont étudiés aussi bien le potentiel de réduction de l’énergie opérationnelle que le potentiel de réutilisation de l’énergie thermique et chimique.

Axe 2:

Optimisation des technologies de récupération d’énergie thermiqueLa récupération de l’énergie thermique est un élément clé du cycle urbain de l’eau durable. C’est en effet la source d’énergie qui a le potentiel de récupération le plus important. L’ensemble des actions montrera les avantages de la récupéra-tion de l’énergie thermique du cycle urbain de l’eau et son usage à travers les différents projets. Pour atteindre l’objectif principal d’INNERS, qui consiste à op-timiser l’usage de l’énergie dans le cycle urbain de l’eau, les partenaires développe-ront de nouvelles méthodes pour récupérer / produire de l’énergie afin de réduire la consommation énergé-tique du cycle de l’eau, dans ensemble.

Axe 3:

Approches innovantes de l’énergie opérationnelle et de l’énergie chimiqueLe but est d’introduire de nouvelles technologies et de nouvelles (combinaisons de) techniques pour optimiser l’énergie opérationnelle d’une part et pour récupérer l’énergie chimique d’autre part. La station d’épuration joue un rôle très important, parce qu’elle est très consommatrice. Le but est d’élargir et de partager les connaissances sur la quantité d’énergie utilisée, la quantité d’énergie qui pourrait être économisée, la quantité d’énergie durable qui pourrait être produite dans la station et enfin de connaître ses véritables coûts.

Axe 4:

Faciliter la mise en œuvreComment donner une dimension intégrée et globale aux idées du projet INNERS pour que les responsables politiques, urbanistes et spécialistes de l’eau puissent utiliser et mettre en œuvre les résultats du projet ? L’objectif principal est de montrer le cycle urbain de l’eau sous un autre jour, c’est-à-dire comme un système qui transporte aussi bien de l’eau que de l’énergie. La mise en œuvre des résultats INNERS devra donc avoir lieu à une échelle plus importante afin d’améliorer la durabilité du cycle urbain de l’eau en termes d’énergie.

Waterschap Groot SallandDr. van Thienenweg 18025 AL ZWOLLEPays-Bas

T. +31 (0)38 455 72 00E. info@inners.eu

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Katrien Bijl présente le project INNERS lors de la conférence EWA à Dublin.