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La station de traitement des eaux usées de Marselisborg, à Aarhus au Danemark, a réussi à produire plus d'électricité et de chaleur qu'elle n'en consomme, tout en maintenant ses exigences en matière de traitement. Un développement imputable en grande partie aux convertisseurs de fréquence de Danfoss.

Les stations de traitement des eaux usées font partie des plus gros consommateurs d'électricité : elles représentent de 35 à 40 % de la consommation totale d'énergie des collectivités locales. Ces installations doivent donc clairement améliorer leurs performances. L'ONU prévoit en effet une augmentation de la demande mondiale en eau de 55 % d'ici à 2050, ce qui entraînera mécaniquement une hausse des consommations d'énergie et une accélération du changement climatique. Or, selon le forum économique mondial, le manque d'eau et le changement climatique font partie des cinq principaux risques mondiaux…

La principale installation de traitement des eaux usées d'Aarhus, à Marselisborg, a trouvé une solution à ce problème en se transformant à la fois en centrale de production de chaleur et d'électricité.

En 2014, l'usine de Marselisborg a réussi à produire 140 % d'électricité (40 % de surplus) et 2,5 GWh de chaleur excédentaire qui ont pu être utilisés dans le système de chauffage urbain de la ville, réduisant ainsi substantiellement son empreinte carbone.

Cette production combinée de chaleur et d'électricité équivaut à une production d'énergie de 190-200 %, soit 90 % de plus que la consommation de l'installation. Et tout ceci en maintenant ses objectifs particulièrement stricts en termes de niveaux de traitement.

Ce développement de la production d’énergie a été rendu possible par une démarche d'optimisation systématique des processus et par un recours non moins systématique à des technologies économes en énergie. Plus de 140 variateurs Danfoss VLT® AQUA Drive ont ainsi été installés sur des mélangeurs, des compresseurs, des pompes…etc. L’implantation de capteurs en ligne a permis d’alimenter en données les variateurs AQUA Drive permettant ainsi à l'installation de s'adapter aux fluctuations de charge et ainsi d'économiser de l'énergie. Cette technique a également permis d'augmenter la quantité de boue envoyée au digesteur, et donc de méthane à l’origine de la production de chaleur et d'électricité.

Le VLT® AQUA Drive a été conçu pour offrir un niveau de performance élevé en applications de traitement des eaux. Il est doté de nombreuses fonctionnalités, auxquelles peuvent s'ajouter un certain nombre d'options et convient aussi bien aux nouveaux projets qu'à la rénovation. Sa configuration rapide et intuitive réduit le temps d'installation, ce qui permet d'atteindre rapidement une efficacité énergétique et un contrôle maximal du moteur.

Les actifs sont protégés grâce à un logiciel spécialement conçu, qui évite, par exemple, les coups de bélier, tandis que l'efficacité énergétique reste optimisée grâce, notamment aux algorithmes de contrôle qui se concentrent sur la réduction des pertes de chaleur. En outre, les interférences électromagnétiques et la distorsion harmonique sont réduites grâce aux filtres RFI et aux selfs de liaison à courant continu intégrés.

En plus d'être une usine de traitement des eaux usées, l'installation de Marselisborg fait donc office aujourd'hui de centrale de production de chaleur et d'électricité générant un important surplus d'énergie. Aucune autre usine de traitement des eaux au monde ne produit autant d'énergie supplémentaire à partir de ses eaux usées. Si l’exemple d'Aarhus était reproduit à l'échelle mondiale, la quantité d'énergie économisée serait équivalente à la quantité d'électricité actuellement produite à partir de l’ensemble des sources d'énergie renouvelables, hors hydroélectricité.

La réussite de ce projet a d’ailleurs attiré l'attention de nombreuses collectivités dans le monde. Aarhus Water a par exemple signé un accord de coopération avec MWRD, la compagnie d'approvisionnement en eau de la ville de Chicago, aux États-Unis. La société Aarhus Water envisage maintenant d’augmenter la quantité d'énergie excédentaire de ses usines de traitement des eaux usées pour subvenir aux besoins énergétiques des usines de production d’eau potable de la ville d'ici à 2020.