Holzkirchen
Avec AERsmart made by AERZEN, la station d'épuration de Holzkirchen économise environ 50 000 kWh par an.
La station d'épuration de Holzkirchen a une mission clairement formulée : "Nous purifions nos eaux usées de manière optimale". Avec sa station d'épuration conçue pour une population équivalente à 50 000 habitants, l'entreprise municipale, située à 40 kilomètres au sud de Munich, ne poursuit pas seulement cet objectif, mais aussi la revendication d'agir de la manière la plus économe possible en ressources. En collaboration avec AERZEN, elle a commandé une technologie de soufflerie qui, du point de vue de l'efficacité énergétique, pose un nouveau jalon pour l'ensemble de l'industrie.
La charge partielle réduit l'efficacité, nuit à l'efficacité énergétique et augmente donc les coûts d'exploitation. Ce contexte s'applique à toutes les industries et a un effet important dans les stations d'épuration des eaux usées, principalement dans le domaine de la biologie. L'énergie électrique nécessaire à l'entraînement des soufflantes représente environ 80 % des coûts dans ce domaine de l'épuration des eaux usées. Par conséquent, l'augmentation de l'efficacité et une conception réellement adaptée des soufflantes aux besoins quotidiens s'avèrent rapidement payantes. La question reste de savoir comment les besoins changeants en air des bassins d'aération peuvent être couverts de manière optimale et non au prix d'un surdimensionnement et d'une charge partielle inefficace.
Au-delà de la cascade
Chaque surpresseur n'atteint son point de fonctionnement optimal que dans une plage de performances clairement définie et fonctionne alors avec une efficacité maximale. La consommation d'air dans la biologie est sujette à des variations considérables. La mise en cascade des performances avec des groupes en rangée ainsi que le contrôle de la vitesse variable des commandes du surpresseur sont des approches importantes pour fournir de l'oxygène aux bassins d'aération en fonction de leurs besoins. Avec le nouveau système de contrôle commande AERsmart, AERZEN franchit une nouvelle étape.
En coordonnant les différents types de surpresseurs en fonctionnement à charge partielle selon le volume d'air requis, la nouvelle solution AERsmart permet d'éviter dans une large mesure la charge partielle des groupes individuels. Comparable à un pilote automatique, AERsmart prend en charge la gestion complète du contrôle et de la régulation d'un groupe de compresseurs comprenant jusqu'à douze machines. La nouvelle solution va au-delà d'un simple branchement ou arrêt en cascade. Le sens de cette technologie est plutôt de regrouper des unités de surpresseur ayant des principes de fonctionnement différents. L'entreprise « Gemeindliche Einrichtungen und Abwasser Holzkirchen -GEA » (Installations municipales et eaux usées Holzkirchen), par exemple, couvre les besoins de base avec un turbocompresseur AERZEN. Avec un moteur de 60 kW, le type TB75-0.8S fournit un débit volumique exempt d'huile de 2 900 mètres cubes par heure avec une pression différentielle de 0,8 bar. Comme l'indique le terme « charge de base », le turbocompresseur sert à couvrir les besoins moyens. En cas de pics de charge, la machine n'est pas suffisante et en cas de faible charge, l'unité perd considérablement en efficacité.
A Holzkirchen, ce contexte conduit à ce que MM. GEA combine le turbocompresseur avec un compresseur à vis basse pression AERZEN de la série Delta Hybrid ainsi qu'avec deux Delta Blowers dont les dates de fabrication sont plus anciennes. Ceux-ci étaient déjà disponibles avant la modification et servent maintenant principalement de redondance pour la fiabilité opérationnelle. AERsmart veille à ce que le Delta Hybrid démarre l'alimentation en air des bassins d'aération lorsque la consommation d'oxygène à faible charge atteint un niveau où un turbo ne serait pas suffisamment sollicité et sort de sa plage opérationnelle optimale. Dans le sens inverse, Delta Hybrid et Delta Blower sont utiles en cas de pics de charge. Cela peut se produire « en particulier pendant les chaudes journées d'été, lorsque la consommation d'oxygène est élevée », explique Markus Spallek, directeur de l'usine.
Économies de 10 000 euros par an
À Holzkirchen, AERsmart fonctionne parfaitement depuis le début, ce qui se traduit par des économies d'énergie perceptibles d'environ 10 %. Le taux final du potentiel d'économie dépend principalement de la qualité du fonctionnement antérieur de l'usine. « Nous avions déjà optimisé nos processus. C'est pourquoi, pour nous, dix pour cent, c'est beaucoup. ». Exprimé en chiffres : à Holzkirchen, environ 500 000 kWh d'électricité sont dépensés chaque année pour les bassins d'aération. Ainsi, les économies de 50 000 kW protègent sensiblement le budget de la ville – en réduisant les dépenses de 10 000 euros. Ainsi, la solution installée, composée d'un turbocompresseur et d'AERsmart, sera rentabilisée au bout d'environ trois ans.
AERsmart fait office de pilote automatique
En fonctionnement normal, le turbocompresseur fonctionne au « point de fonctionnement optimal » – que vous pouvez voir sur l'écran AERsmart avec l'aiguille dans le secteur vert. La visualisation d'AERsmart montre un volume de transport de 34 mètres cubes par minute. Si le besoin se situe entre 28 et 16 mètres cubes, le Delta Hybrid est utilisé. « À partir de 24 mètres cubes, AERsmart éteint le turbo », rapporte Spallek. D'après l'expérience du directeur de l'usine, les volumes d'air requis ne sont qu'une partie des caractéristiques de conception, car les pressions de soufflage nécessaires sont également importantes pour décider quelle est la technologie la plus efficace. « Si les bassins sont plus plats et que, par conséquent, la pression est plus faible, un surpresseur à pistons rotatifs peut être une solution efficace.
Malgré toutes les innovations techniques et le fait que nous ayons toujours prêté attention à l'efficacité énergétique, à Holzkirchen, l'accent est mis avant tout sur la qualité de l'eau. » « Notre principe est de purifier les eaux usées de manière optimale. Et ce, à un prix aussi avantageux que possible. Cette approche s'écarte de celle de l'industrie. Mais les usines veulent purifier leurs eaux usées de la manière la plus rentable et la plus efficace possible. » Si l'efficacité est si importante dans la banlieue sud, c'est parce que l'utilisation économique des ressources est l'un des chevaux de bataille d'Andreas Spallek. L'usine mise « sur des solutions raisonnables, qui augmentent l'efficacité, et non sur des gadgets techniques. » Pour l'expert, il est clair que l'eau ne peut être purifiée de manière fiable qu'au moyen d'un certain apport d'énergie. « Avec un bon parc de machines, nous pouvons atteindre notre objectif de générer le volume d'air requis de manière économique. » Par conséquent, les installations sont optimisées en permanence et l'utilisation de l'énergie est améliorée.
Les stations d'épuration, centres d'énergie de demain ?
« La tendance sera de combiner différents types de surpresseurs de manière que l'interaction globale génère les volumes d'air requis avec un rendement optimal et une efficacité énergétique maximale », est convaincu M. Spallek. Selon lui, les stations d'épuration n'ont que deux possibilités d'améliorer leur durabilité : réduire la consommation d'énergie en utilisant une technologie intelligente et augmenter la production d'auto-énergie. Par conséquent, Holzkirchen utilise également une centrale thermique de type bloc pour convertir les gaz d'égout générés dans la tour de digestion en électricité et pour utiliser la chaleur pour chauffer le bioréacteur. Autre solution possible pour M. Spallek : l'incinération décentralisée des boues d'épuration au sein d'un réseau de chaleur local. « Les boues d'épuration sèches ont une valeur calorifique similaire à celle du lignite. » Comme dans l'industrie de l'élimination des déchets, la tâche consistera de plus en plus à récupérer le phosphate à partir des résidus, ces solutions sont prédestinées. Les stations d'épuration, centres d'énergie décentralisés de demain – et aptes à répondre aux besoins de base, même en produisant de l'électricité ?
![Brochure d'information – AERwater [A1-045]](/fileadmin/_processed_/6/9/csm_A1-045-06-EN-Headquarter_8c15469a09.webp "Brochure d'information – AERwater [A1-045]")
