Ouvrages de gestion de l'eau : optimiser l'efficacité énergétique

Différentes solutions technologiques utilisant des pompes et moteurs moins énergivores permettent désormais un fonctionnement fiable des stations d’épuration pour un coût énergétique minimum, l’élimination de ses sous-produits que sont les boues d’épuration devient par ailleurs de plus en plus compliquée. Et pour cause, parallèlement

La méthanisation : peut mieux faire !

Traiter la pollution en ne consommant pas d’énergie mais en la produisant, tout en gardant les éléments fertilisants de la matière et en produisant peu de boues. Tels sont les avantages de la méthanisation, un procédé qui n’occupe pas encore en France la place qui est la sienne dans d'autres pays comme l'Allemagne par exemple. Pourtant, nombre de prestataires comme Vinci, Proserpol, Ondeo Industrial Solutions, Paques BV ou Veolia Water STI ont développé un vrai savoir-faire en la matière et disposent de nombreuses références qui font leurs preuves. On note également la présence active de nombreuses startups comme Naskeo.

Aujourd’hui cependant, la méthanisation devient un point de départ de nombreuses voies énergétiques nouvelles. « On sait déjà utiliser le méthane du biogaz en carburant et faire tourner des moteurs, faire de la chaleur » souligne René Moletta, Directeur de Recherche à l'INRA, LOCIE Polytech’Savoie. « De nouvelles filières d’exploitation du biogaz ont déjà vu le jour ; elles en sont au stade laboratoire ou pilote. Deux exemples, la méthanisation couplée aux boues activées peut former une pile et générer de l’électricité, l'autre, le méthane peut être transformé par des piles à combustibles. Je crois que les avancées techniques seront dues principalement à la mise en place de filières qui exploitent ensemble et au mieux, la méthanisation avec les procédés physico-chimiques ».

Idéalement, pour une meilleure rentabilité, la construction de ce type d’installation est à prévoir à proximité d'une station d'épuration afin d’éviter le transport des boues. La Communauté Urbaine de Dunkerque et Lyonnaise des Eaux étudient actuellement un projet d'implantation d'une unité de méthanisation qui pourrait être construite sur le site de l'actuelle station d’épuration de Grande-Synthe. Un projet novateur en France, la valorisation des boues par méthanisation étant peu développée. En Allemagne, elle l'est plus, car les centres de méthanisation ont été construits de manière intégrée avec celle des stations d’épuration.

À l'accroissement progressif des capacités de traitement des eaux, les quantités de boues produites n’ont cessé d'augmenter. Contenant entre 70 et 80 % d'eau après leur sortie des installations de déshydratation, ces boues peuvent être soit incinérées, soit utilisées en épandage agricole après contrôle de leur qualité (réglementation très stricte concernant leur teneur en métaux lourds). Or, dans les deux cas, des dispositifs visant à limiter l’empreinte carbone de stations d’épuration ont été mis en place ces dernières années.

L'incinération n’est certes pas l’option la plus écologique mais elle n’en reste pas moins opportune lorsque les stations sont situées dans des départements non ruraux (zones très urbanisées, terre d’élevage ou en montagne) ne permettant pas l'épandage. Elle a été choisie par plusieurs villes en France dont Saint-Chamond dans la Loire, qui a décidé il y a dix ans la construction d’une station de dépollution, exploitée par Veolia Eau, d’une capacité de 65 000 équivalents-habitants équipée d'une unité de valorisation thermique (VAT) des boues développée par FMI Process (incinération de boues ayant une siccité de 28 % ± 2). En 2008, pour optimiser l’efficacité énergétique de la station, la ville a opté pour l'installation d'un système de récupération de l’énergie thermique produite par l'incinérateur pour chauffer l’ensemble des bâtiments de l’usine. L'installation a permis ainsi d’économiser 250 000 kWh de gaz par an. L’équivalent d’une forêt de 7 hectares qui aurait été plantée par la ville de Saint-Chamond pour piéger le carbone...

En région rurale, la situation est très différente avec la valorisation des boues par épandage agricole. Les boues sont épandues, soit sous forme de compost après avoir été mélangées à de la chaux (boues chaulées) ou à des déchets verts, soit sous forme de granulés après séchage (60 à 70 % des boues). Les coûts de transport étant en hausse constante, le séchage est devenu une étape clé pour réduire au minimum la masse des boues. Problème : c’est aussi une étape fortement consommatrice en énergie. Plusieurs dispositifs existent qui permettent de sécher les boues en réduisant substantiellement les coûts d'exploitation. C'est par exemple le cas du séchage solaire.

Filière boues : réduire les coûts d’exploitation avec le séchage solaire

À la station d’épuration de Laval, deux serres solaires équipées du procédé développé par Ternois et Huber permettent de sécher 25 % des boues issues du traitement des eaux usées. Les autres boues (75 %, soit 8 500 tonnes par an) sont des boues chaulées épandues en amendement agricole. Le séchage réduit la masse de boues d'un facteur quatre. À partir de 8 tonnes de boues à 20 % de siccité par jour ouvré, 2 tonnes de boues à 80 % de siccité sont obtenues. Soit 450 tonnes de matières sèches à l’année, sous forme de granulés épandus comme engrais organique dans le département, sur 4 500 hectares (52 fermes) dans un rayon de 20-25 km.

Sur cette station d’épuration, chacune des deux serres est équipée d'un plancher chauffant sur lequel sont étalées les boues sur une épaisseur d’environ 10 cm. Le biogaz produit dans le digesteur est utilisé actuellement dans l’alimentation d'une chaudière afin de chauffer les planchers de chaque serre. Ce dispositif associant chauffage solaire et biogaz permet ainsi un séchage des boues par tous les temps, hiver comme été.

L’installation, pour l'heure déjà exemplaire, entend aller plus loin. Afin d’augmenter la capacité de traitement de la station

La variation de vitesse s’impose dans le secteur de l'eau

En matière de consommation d’énergie électrique, les moteurs représentent 20 % de la demande mondiale d’énergie et les deux tiers de la consommation électrique de l'industrie. Dans ce contexte, la variation de vitesse, qui permet de moduler le fonctionnement des pompes en fonction des besoins, ne doit pas être négligée. Les fabricants de pompes l’ont bien compris et proposent leurs solutions propres : Grundfos, Salmson, KSB, ITT Water & Wastewater et Lowara commercialisent des produits standards à leur gamme, intégrés aux pompes ou non, tels que les surpresseurs Altinexis intégrant des pompes Nexis VE de Salmson, le système Pumpdrive de KSB, les pompes SPKE, CRE, CRNE… de Grundfos, etc. « Sur certains postes de relevage, le gain d’économie d'énergie peut varier entre 20 et 40 % », affirme Christine Leper, responsable prescription chez KSB.

D'une centaine de watts à quelques mégawatts, des “pure players” comme Vacon ou Gefran et des fabricants d’équipements électriques comme ABB, Schneider Electric, Leroy Somer, Rockwell Automation, Mitsubishi Electric, Weg, Danfoss ou Parker SSD Parvex proposent également des solutions de variation de vitesse adaptées aux contraintes du domaine de l'eau. En outre, la vitesse variable connaît un nouvel essor avec l'arrivée des moteurs synchrones à aimants permanents : ainsi, les solutions Dyneo de Leroy-Somer (photo au centre) permettent des gains énergétiques additionnels de plus de 10 % en comparaison des solutions vitesse variable traditionnelles les plus performantes (moteurs asynchrones haut rendement pilotés par variateur), avec un retour sur investissement très souvent inférieur à 12 mois. Du coup, l’offre s'affine, gagne en homogénéité en même temps que progressent les accords-cadres passés avec les distributeurs et les traiteurs d'eau. Ainsi Schneider Electric a passé un accord avec Veolia Eau sur les stations de surpression (environ 2 000 en France). De la même façon, le fabricant finlandais de convertisseurs de fréquence Vacon a été admis dans le cercle fermé des partenaires de Veolia Eau Solutions and Technologies (VWST) et vient de signer un nouvel accord cadre avec le groupe Andritz. Ces accords cadres mondiaux confèrent à Vacon le statut de fournisseur privilégié « Preferred Supplier » dans le secteur de l'eau et de l'environnement compte tenu de sa capacité à fournir des solutions et services adaptés aux exigences de ce marché.

Le chauffage au sol des serres sera alimenté par une pompe à chaleur qui récupérera son énergie au niveau de la sortie de l'effluent vers la rivière, explique Claude Gourvil, maire adjoint de Laval, chargé de l’écologie urbaine. « De fait, la température de l'effluent est globalement sur l'année entre 12 et 20 degrés. » Par ailleurs, la chaleur dégagée par les compresseurs d’air nécessaires à l’alimentation du bassin d’aération sera récupérée pour chauffer les digesteurs et ainsi favoriser la production de biogaz. Une partie de ce biogaz sera utilisée par une chaudière pour les locaux et l’appoint en chauffage du sol des serres en fonction des besoins. Une autre partie servira à alimenter une centrale de cogénération pour produire de l’électricité qui sera revendue à Électricité de France (EDF). L'ensemble des équipements (serres et plancher déjà construits, et autres ouvrages en cours de réalisation dont un bassin d’aération et deux clarificateurs) est estimé à un montant de 11 millions d’euros. Selon les chiffres annoncés par Degrémont, la consommation énergétique de la future station sera de 500 000 € versus 300 000 € actuellement, avec une recette de 200 000 € pour la vente de l’énergie produite à partir du biogaz. Bilan : l’extension de capacité, qui doit passer de 150 000 à 250 000 équivalents-habitants selon les préconisations du schéma directeur d’assainissement (nouvelles recommandations européennes), nécessite la construction de nouveaux équipements pour récupérer de l’énergie.

Le traitement de la station ne devrait pas s’accompagner de coût supplémentaire énergétique. Exemplaire, ce dispositif permettant la valorisation énergétique des boues d’épuration grâce à l’utilisation du biogaz produit dans le digesteur tend à se développer en France. Il a été adopté par plusieurs autres collectivités, à l’image de Chartres Métropole qui a confié à Veolia Eau, via un groupement d’entreprises associant OTV/Veolia Eau Solutions & Technologies et Ternois, la construction et l’exploitation de sa nouvelle station de traitement des eaux usées. Le biogaz issu de la digestion des boues alimentera une cogénération favorisant ainsi la production d’une énergie totalement renouvelable. Cette énergie permettra, d’une part, de chauffer les locaux et, d’autre part, de revendre l’électricité à EDF à un tarif préférentiel. Une chaudière, alimentée par du miscanthus (graminée) cultivé en partie sur le site de la station, viendra compléter le dispositif de production de chaleur. Les boues seront transformées sur site en compost normalisé par une unité entièrement confinée.

Dans l’industrie, les abattoirs Louis GAD à Landivisiau valorisent en chaudière le biogaz produit à partir des déchets organiques. Le méthaniseur construit par Proserpol traite les refus de tamisage et les boues physico-chimiques et biologiques.

Développé par le groupe Saur avec le soutien de l’Ademe, Helioplus® est une serre de séchage de boues associant la chaleur solaire et des pompes à chaleur. Les deux grandes innovations de ce système sont le retourneur nouvelle génération, breveté, et le système de désodorisation par lavage de l’air avec récupération d’énergie. Le préchauffage de l’air, par une pompe à chaleur, permet de limiter le débit ventilé dans la serre. En sortie, l’air chaud et humide issu du séchage des boues est simultanément désodorisé et refroidi. La chaleur récupérée par ce lavage est réutilisée pour le chauffage de l’air neuf. Cette gestion originale de l’air assure une consommation énergétique globale minimale.

Solairgies propose également un procédé visant à assurer une efficacité de séchage constante sur l’ensemble de l’année en associant à l’énergie solaire une énergie complémentaire à un coût maîtrisé. Le choix de Solairgies s’est ainsi porté vers une serre équipée d’un plancher chauffant qui permet de garantir un temps de séchage et une capacité évaporatoire constante et maîtrisée tout au long de l’année. Sa source d’énergie résultera d’une étude approfondie des caractéristiques locales du site ; d’un site à l’autre, elle peut donc varier.

Aérer grâce à l’énergie solaire

La solution SolarBee, développée en France par Val’Eaux Concept, est utilisée pour assurer le brassage des eaux usées en bassins de traitement. Outre les avantages qu’elle procure pour améliorer le traitement de la charge organique des eaux et éliminer les nuisances olfactives, l’appareil, autonome 24 h/24 grâce à l’énergie solaire et à une batterie de stockage, permet de réduire les consommations énergétiques des installations d’assainissement équipées d’aérateurs (lagunages aérés, stations à boues activées, lagunes de stockage). Le flux laminaire produit par le SolarBee assure une répartition homogène de l’oxygène issu de la photosynthèse sur la surface totale des bassins. Les économies d’énergie sont conséquentes et permettraient de réduire, de 50 % et plus, la facture énergétique selon les charges appliquées. Il n’existe pas encore, en France, d’installations permettant de mettre en évidence les économies réalisées grâce aux aérateurs solaires, mais plusieurs sites aux États-Unis, avec un retour d’expérience de 5 à 10 ans, démontrent la réalité des réductions de consommation.

Les équipements SolarBee peuvent être raccordés au réseau électrique basse tension si les conditions météorologiques sont insuffisantes, mais les puissances installées demeurent largement inférieures (0,4 kW/appareil) aux besoins des aérateurs ; l’énergie solaire reste donc prioritaire par rapport à l’utilisation du réseau.

Être très variable, en fonction de son environnement immédiat : énergie issue d’un procédé thermique mitoyen (eau de refroidissement de turbines…), géothermie, aérothermie, hydrothermie, éolien, énergie solaire (photovoltaïque, chauffe-eau solaire), etc.

Traitement des eaux usées

Pour une station d’épuration typique à boues activées, la consommation électrique s’établit entre 2 et 5 kWh par kg de DBO₅ éliminée. Elle intervient bien entendu à tous les stades du traitement avec une répartition qui avoisine en général les 60 % pour l’aération, 20 % pour le pompage, 15 % pour la déshydratation et 5 % en divers.

L’aération doit donc faire l’objet d’une attention toute particulière, en veillant à ce qu’une modulation de la puissance soit possible. Car une manière de réduire l’énergie consommée sur le poste aération consiste à optimiser le traitement en complétant la mesure d’oxygène dissous par une mesure de la concentration d’ammonium en sortie du bassin de nitrification.

L’association de ces deux mesures permet de mieux contrôler l’entrée d’air nécessaire à l’aération.

Les ingénieurs de Hach Lange ont démontré qu’il était possible de réduire par ce moyen de 27 % la consommation d’air, ce qui représente une économie de 100 000 €/an pour une STEP de 50 000 EH, chiffre correspondant à une réduction énergétique de 1 000 000 kWh chaque année.

Endress+Hauser a réalisé une démonstration analogue avec son nouveau système de mesure d’ammonium et de nitrates ISEmax CAS40/CAM40 : une station d’épuration d’une capacité de 10 000 EH paie, en moyenne, 20 000 €/an de coûts énergétiques pour le poste aération. Avec ISEmax, l’économie s’élève à 4 000 € soit

Environ 20 % du poste.

Avec Amonit™, Veolia Eau a également développé une régulation basée sur la mesure directe des concentrations en ions nitrate et ammonium pour permettre à l'exploitant de maîtriser la qualité du rejet de la station en temps réel tout en optimisant les consommations énergétiques de son usine. Utilisée pour les stations qui traitent l'azote via un procédé à culture libre en faible charge, cette régulation peut être adaptée à toutes les technologies d'aération (équipements de surface ou de fond), pourvu qu'une modulation de la puissance d'aération soit possible.

Le pompage est également un poste important. Pour réduire la facture énergétique, le choix des pompes et des moteurs, principaux postes de dépenses énergétiques, au sein des installations, mérite évidemment une attention particulière. Dans la gamme des moteurs électriques, ceux de la classe EFF 1 (EFFiciency 1) répondent actuellement aux exigences les plus élevées de la spécification technique de la Commission Electrotechnique Internationale. Grundfos a lancé cette année la gamme de pompes de relevage SL dotée de moteur type EFF1 utilisant les principes de fabrication et les matériaux des moteurs ventilés du même type. Mais au-delà de ces améliorations de rendement électrique, une astuce sur le pied d'assise permet de la rendre encore plus économique en évitant les fuites : le Smart Seal®, un joint d'étanchéité au refoulement qui se serre automatiquement sous la pression et qui facilite au passage les opérations de montage et démontage.

Associés à une nouvelle hydraulique, les moteurs EFF1 sont ainsi utilisés dans la nouvelle génération de pompes multicellulaires hautes performances Nexis® lancée dernièrement par Salmson, constructeur bénéficiant par ailleurs d'une certification ISO 14001, label attestant de la démarche écologique de l'entreprise (bilan carbone, choix des matériaux, conception, etc.).

« Les pompes Nexis® V 22, 36 et 52 m³/h sont pour l'heure les plus performantes du marché avec un rendement excellent pouvant atteindre 80 % », signale Guillaume Grenier, responsable grands comptes.

Aquaviva : une station d'épuration au bilan carbone neutre et autosuffisante en énergie

D'une capacité de 300 000 EH, “Aquaviva” remplacera à l'horizon 2012 la station de traitement des eaux usées d'Auribeau sur Siagne, Cannes, Le Cannet qui ne satisfait plus aux normes européennes. Conçue et construite par Degrémont et GTM, “Aquaviva” préfigure assez bien ce que sera la station d'épuration de demain : une usine sans nuisance, autosuffisante en énergie, au bilan carbone neutre.

Pour arriver à ce résultat, Aquaviva concentre plusieurs technologies récentes. La filière de traitement repose ainsi sur l'Ultrafor, un procédé qui combine l'épuration biologique par boues activées à une clarification par membrane d'ultrafiltration. La séparation par membrane permet de travailler à des concentrations de la biomasse épuratrice plus ou moins élevées, ce qui offre l'avantage de pouvoir optimiser les transferts d'oxygène au sein de la biologie ou de minimiser l'emprise au sol de la station.

Le traitement des boues est assuré par une déshydratation en centrifugeuse et par un séchage thermique. Cette solution permet, soit d'utiliser ces boues en valorisation agricole, en substitution d'engrais chimiques, soit d'utiliser le pouvoir calorifique interne (PCI) des granules, par exemple en cimenterie, en substitution à l'emploi de carburants fossiles. Ces deux modes de valorisation contribuent ainsi à éviter les émissions de gaz à effet de serre sur les sites extérieurs à l'ouvrage où les boues seront valorisées. L'étude réalisée selon la méthode du Bilan Carbone™ de l'Ademe par Burgeap montre que l'exploitation et la construction d'Aquaviva correspondront à une émission de gaz à effet de serre de 263 t eq.C/an, ce qui représente une diminution des émissions de 90 % par rapport à l'actuelle station… Les 269 t eq.C restantes seront compensées pour créer une station d'épuration totalement neutre.

Ainsi, la mise en place de 4 000 m² de panneaux photovoltaïques qui feront de la station une des principales fermes solaires du département et l'utilisation de pompes à chaleur utilisant les calories des eaux usées pour chauffer les bâtiments permettront de gagner 4 t eq.C/an. La construction d'un sécheur sur site évitera aux camions de parcourir 99 000 km chaque année, ce qui représente un gain de 30 t eq.C/an. Les boues séchées seront valorisées en engrais agricole en substitution d'engrais chimiques, ce qui représente un gain de 136 t eq.C/an. Enfin, la réutilisation des eaux traitées par “Aquaviva” (5 000 m³ d'eau/jour) pour l'arrosage d'espaces verts permettra de gagner 99 t eq.C/an.

Utiliser l’énergie cinétique du biogaz produit comme « pompe interne »

Le réacteur Biopaq® IC (circulation interne) de Paques B.V. est un réacteur dans lequel les effluents sont traités par voie biologique anaérobie. Ce réacteur est ensemencé avec des boues anaérobies granulaires capables de convertir la DCO contenue dans les effluents en biogaz valorisable (CH₄). De surcroît, ce type de réacteur permettant, selon le type d’effluents à traiter, d’atteindre 90 % de taux d’abattement de la DCO, les économies sur les coûts d’exploitation en résultant sont très importantes par rapport aux installations en aérobie conventionnelles.

Le réacteur Biopaq® IC peut être considéré comme un réacteur anaérobie à deux étages dont la hauteur varie entre 16 et 25 m, le premier étage travaillant à haute charge et le second à faible charge.

À la différence de la technologie UASB dans laquelle le biogaz produit rejoint le sommet du réacteur avant d’être évacué, la technologie Biopaq® IC produit majoritairement le biogaz dans le premier étage. Ce biogaz est capté par un premier séparateur situé à mi-hauteur du réacteur. Ensuite, ce biogaz rejoint bien le sommet du réacteur mais non plus en utilisant toute la surface disponible (cas de la technologie UASB) mais à l’aide de canalisations. Cette différence de conception permet d’utiliser l’énergie cinétique du biogaz produit comme « pompe interne ». La circulation interne est basée sur le principe du gaz-lift créé par la différence de hauteur manométrique entre les canalisations de pompage et de retour. Aucune pompe n’est donc nécessaire pour effectuer cette recirculation.

Le gaz-lift créé par le biogaz produit pompe le mélange eau-boues via la canalisation dénommée « riser » jusqu’à la cuve séparatrice gaz/liquide située au sommet du réacteur Biopaq® IC.

Dans cette cuve, le biogaz est séparé du mélange boueux et peut être envoyé vers une unité de cogénération. Le mélange boueux, quant à lui, est directement renvoyé vers la base du réacteur via la canalisation centrale descendante et correspond au débit de circulation interne. L’efficacité de ce type de réacteur est liée à la capacité d’optimisation de contact entre la biomasse et les effluents pollués. Déterminé par le débit de gaz du premier étage, le débit de circulation dépend donc de la charge en DCO de l’effluent à traiter et s’ajuste automatiquement.

DCO de l’effluent plus importante → débit de gaz plus important → augmentation de la circulation → augmentation de la dilution de l’effluent. Le débit de la circulation, dans ces conditions, est plus important que le débit de biogaz. Cette recirculation « gratuite » présente également les atouts suivants :

• + Meilleure fluidisation du lit de boues ;
• + Utilisation de l’alcalinité biologique diminuant les coûts de neutralisation des effluents ;
• + pH de l’effluent à traiter pouvant être plus faible à l’entrée du réacteur comparativement à un réacteur UASB traditionnel ;
• + Minimisation du risque d’acidification du lit de boues par conséquent beaucoup dans un réacteur Biopaq® IC.

Cette circulation interne autorégulante présente donc des avantages considérables pour le fonctionnement du système, conduisant à des coûts d’exploitation réduits, une productivité et une fiabilité augmentées.

Antonin Lourdel

cycle de l’eau chez Salmson.

En assainissement, ABS vient de lancer de son côté ABS EffeX, une nouvelle gamme de pompes submersibles entraînées par des moteurs à rendement premium. En intégrant le premier moteur à rendement premium IE3, conçu et testé conformément à la norme IEC 60034-30 et en l’associant à des hydrauliques optimisées, la nouvelle gamme ABS EffeX revendique le meilleur rendement global disponible actuellement sur le marché en matière de pompes submersibles d’assainissement. Pour améliorer l’efficacité énergétique d’un ouvrage, une autre solution consiste à récupérer les calories contenues dans les eaux usées.

Récupérer les calories contenues dans les eaux usées

La ville de Levallois est la première collectivité de France à s’être équipée de « Degrés Bleus », le système de récupération de chaleur des eaux usées, proposé par Lyonnaise des Eaux. Ce système innovant doit permettre de maintenir en température l’eau des bassins du nouveau Centre aquatique de la ville. Le principe est simple : la chaleur des eaux usées est récupérée grâce à un échangeur de chaleur de 80 m installé au fond du réseau d’eaux usées jouxtant le Centre aquatique. Les calories récupérées sont alors transportées grâce à un fluide caloporteur jusqu’à une pompe à chaleur installée dans la chaufferie du Centre aquatique. En optant pour cette énergie verte, la Ville de Levallois diminue de 24 % la consommation d’énergie et de 66 % les émissions de gaz à effet de serre pour le maintien en température des bassins du Centre aquatique. « Degrés Bleus » est en cours d’installation puis sera entretenu pour une durée de dix ans par Lyonnaise des Eaux à travers sa filiale Eau et Force en groupement avec les sociétés BPR Europe et BPR Technologies. « Degrés Bleus s’inscrit pleinement dans les politiques de développement durable des collectivités car ce procédé leur permet de réduire leurs émissions de gaz à effet de serre tout en maîtrisant leur facture.

Recalculé en permanence, cet indicateur permet de surveiller les dérives de fonctionnement par rapport à l’état optimal.

Volume spécifique pompé (exprimé en m³/kWh)

c'est le volume pompé par unité d’énergie consommée.

À partir des données brutes de base (compteur de consommation électrique, débit, pression), ces indicateurs sont générés en temps réel et consultables sur une période de temps désirée (horaire, journalière, hebdomadaire, mensuelle ou annuelle) pour le diagnostic et le suivi des installations énergétiques », explique Isabelle Kocher, Directeur Général de Lyonnaise des Eaux. D’ores et déjà, une cinquantaine d’études d'opportunité pour l’installation de “Degrés Bleus” sont en cours et trois projets sont au stade de l'appel d’offres. En Allemagne, le procédé Thermwin® d’Huber Technology permet également de récupérer la chaleur de l'eau usée qui circule dans les réseaux d'assainissement au moyen d'un échangeur nommé RoWin®, conçu spécialement pour résister aux colmatages et agressions de l’eau usée brute et d'une pompe à chaleur.

L’eau potable : quelles solutions ?

Les consommations en énergie, éminemment variables, dépendent bien entendu des procédés mis en œuvre : la filtration sur sable, la chloration, le dosage chimique représentent chacun de 0,1 à 0,6 Wh/m³. L’élimination du fer et du manganèse par aération nécessite de 30 à 60 Wh/m³. L’ozonation et les UV se positionnent dans une fourchette bien plus large allant de 15 à 120 Wh/m³. Quant aux procédés membranaires, ils peuvent atteindre les 300 Wh/m³. Il est donc vital d’intégrer de façon systématique la dimension énergétique dans la détermination des process mis en œuvre très en amont des projets.

En exploitation, il est important de hiérarchiser les priorités, d’étudier les interactions entre les différentes étapes de traitement en cascade. Certaines étapes comme par exemple les rinçages de filtres et de membranes sont gourmands en eau et en énergie et ne doivent être réalisés qu'à bon escient. Les outils de supervision qui permettent d’établir un diagnostic énergétique, de connaître en permanence le niveau de qualité de l’énergie, de mesurer les résultats des actions menées pour améliorer l’efficacité énergétique sont évidemment d'un grand secours. La mesure et la fourniture d’indicateurs de performance sont les éléments clé de la définition, de la réussite et de la pérennité d’une démarche d’optimisation énergétique. À Pollutec 2009, Areal a présenté son Pack EMC (Energy Monitoring and Control) développé pour Topkapi qui propose des objets de supervision prêts à l'emploi, reconfigurables et intégrant à la fois les parties fonctionnelles (mise en forme des données, calculs de synthèse,...) et graphiques (représentation des indicateurs sous forme de bargraphes, choix des périodes de consultation,...). Pour le pompage, il propose différents indicateurs de performance aux exploitants :

• • L'énergie unitaire (exprimée en kWh/m³/m) correspondant à l’énergie nécessaire pour élever 1 m³ d’eau d’une hauteur de 1 mètre. C'est une grandeur universelle permettant de comparer entre elles toutes les installations, dans l’absolu.
• • L'énergie volumique absorbée réelle (exprimée en kWh/m³) : c’est l’énergie nécessaire pour élever 1 m³ d’eau dans les conditions d’exploitation de l’installation. Il permet d’avoir un accès direct au coût de l’énergie active pour chaque m³ d'eau.

Eau turbinée, source d’électricité

Parfois, l'environnement même des ouvrages peut être source d’énergie renouvelable. C’est le cas en montagne à Saint-Etienne-de-Tinée dans les Alpes-Maritimes où une pico-centrale électrique inaugurée en 2008 a été installée sur le réseau d’alimentation d’eau potable de la ville. Cette réalisation produit de l’électricité revendue à EDF rapportant à la commune plus de 100 000 € chaque année. « L’électricité est fournie par un alternateur relié à une turbine de 200 kW court-circuitant les réducteurs existants », précise Serge Emeric, responsable technique de la pico-centrale. L'eau qui descend arrive à la pico-centrale avec une pression de 70 bar. C’est le rejet de la turbine qui alimente en eau potable la ville de Saint-Etienne-de-Tinée. Comme l'eau est destinée à l’alimentation, toutes les pièces à son contact ont été réalisées en “inox de qualité alimentaire” pour que sa pureté soit strictement conservée. L’équipement est installé sur une canalisation existante et n’a engendré aucune modification au droit des sources qui se trouvent en limite du Parc du Mercantour. La réalisation de l'installation aura coûté 587 000 € subventionnée à hauteur de 20 % par le Conseil général des Alpes-Maritimes, le reste étant à la charge de l’Union européenne, du Conseil régional et de la commune.