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.
