Les stations d’épuration sont les plus grosses consommatrices d’énergie des municipalités. Néanmoins, jusqu'à présent, l'accent était placé presque exclusivement sur la sécurité de l'approvisionnement et les performances d'épuration (respect des valeurs de surveillance). Pendant longtemps, l'efficacité n'était pas un problème. Pourtant, le traitement des eaux usées municipales consomme généralement 30 à 40 % d'électricité en plus que nécessaire. Le potentiel d'économies est donc énorme. Toutefois, compte tenu de la hausse des prix de l'énergie, de la pression accrue sur les coûts et de la réduction ciblée des émissions de CO₂ à la suite de l'Accord de Paris (65 % de réduction des émissions de CO₂ d'ici 2030 par rapport aux niveaux de 1990), l'efficacité de l'énergie et des ressources devient de plus en plus un facteur décisif pour les exploitants de stations d'épuration. L'optimisation de l'énergie est donc une priorité essentielle.

L'optimisation de la ventilation est la clé d'une meilleure efficacité énergétique

L'association Trink- und Abwasserzweckverband (TAV, association pour l'eau potable et les eaux usées) de Liebenwalde a reconnu les signes du temps et a fondamentalement modernisé sa station d'épuration, mise en service en 1995. L'accent a été mis sur l'optimisation du système d'aération dans le bassin d'aération car l'étape du traitement biologique représente 60 à 80 % de la demande totale d'énergie dans le traitement des eaux usées. En adoptant de nouveaux compresseurs à vis basse pression Delta Hybrid efficaces et en remplaçant le système d'aération, il a été possible d'optimiser l'approvisionnement en oxygène et de réduire considérablement la consommation d'énergie dans le système d'aération. L'installation d'une nouvelle tuyauterie et l'utilisation d'un dégrilleur de boues de retour supplémentaire dans la structure de retour y ont également contribué. Cela permet d'éliminer les solides qui se déposeraient autrement sur les aérateurs du bassin d'aération et réduiraient l'efficacité. « Nous avons délibérément choisi les assemblages d'AERZEN à nouveau », déclare Wolfhard Raasch, directeur technique de la station d'épuration de Liebenwalde. Il explique pourquoi : « Les surpresseurs AERZEN étaient déjà utilisés lors de la construction de l'usine. Aujourd'hui, un quart de siècle plus tard, certains d'entre eux sont toujours en activité et sont réglés comme une pendule. La coopération fonctionne également à merveille. Nous sommes vraiment très satisfaits. »

Compresseur à vis basse pression : le meilleur des deux mondes

À la station d'épuration de Liebenwalde, deux compresseurs à vis basse pression Delta Hybrid D 62S avec un débit volumique aspiré de 41,7 m³/min et une différence de pression de 480 mbars assurent l'alimentation en air comprimé du bassin d'aération. Les compresseurs à vis basse pression ou les surpresseurs à vis comptent parmi les solutions les plus innovantes dans le domaine de la technologie des compresseurs. Ils combinent les avantages de la technologie du surpresseur et du compresseur en un seul système. Le facteur décisif pour l'application Delta Hybrid dans le Brandebourg a été la possibilité d'une installation à l'extérieur. « Les assemblages doivent être placés directement sur le bassin sans boîtier », explique Christian Meyer, ingénieur commercial chez AERZEN.

Les Delta Hybrid sont très bien adaptés à une utilisation en extérieur. Grâce à leur construction en acier galvanisé, à leur revêtement en poudre, ainsi qu'à leur conception de capot d'insonorisation étanche avec un conduit d'air sophistiqué à l'intérieur, ils sont conçus de manière optimale pour résister au vent et aux intempéries et supportent sans effort la charge de H2S typique des stations d'épuration. Un bac d'huile a également été installé, afin de ne pas polluer l'environnement en cas d'accident ou lors de la vidange. L'installation à l'extérieur, directement sur le bassin, offre deux avantages principaux : tout d'abord, la tuyauterie de raccordement peut être extrêmement courte, ce qui réduit les pertes d'énergie au minimum. Le deuxième point concerne la température de l'air d'admission. D'un point de vue thermodynamique, cette valeur doit être aussi basse que possible. Toutefois, un logement aurait l'effet inverse : l'air autour des assemblages s'échauffe et ne peut plus être comprimé de manière optimale. « En règle générale, on peut dire qu'une réduction de température de 3 °C entraîne une économie d'énergie de 1 % », explique Christian Meyer. « C'est d'ailleurs pour cette raison que nos surpresseurs aspirent toujours l'air du côté " froid " de l'assemblage et non du côté de la prise de pression, car il y a beaucoup de chaleur rayonnée à cet endroit. »

Financement par des subventions

AERZEN a également établi un contact entre la station d'épuration de Liebenwalde et la plateforme industrielle e.qua. e.qua est un réseau d'entreprises municipales dans l'industrie de l'eau qui se concentre sur l'efficacité énergétique, la récupération d'énergie et la gestion des ressources et qui s'est notamment fait un nom en tant que dénicheur de fonds. « De nombreux exploitants de stations d'épuration ne savent même pas qu'ils peuvent demander des subventions publiques pour l'optimisation de l'énergie. Grâce à l'installation extérieure des surpresseurs AERZEN directement dans le bassin, la tuyauterie de raccordement peut être extrêmement courte, ce qui réduit les pertes d'énergie au minimum, jusqu'à 80 %. Même la préparation de l'étude de potentiel, qui constitue la base de toute demande de subvention, est subventionnée à hauteur de 50 % », souligne Andreas Koschorreck, directeur général d'e.qua. Pour la station d'épuration de Liebenwalde, e.qua a pris en charge l'intégralité de la gestion du financement. C'est la coopération et la collaboration entre AERZEN et e.qua qui ont permis à la station d'épuration de Liebenwalde d'investir dans un traitement des eaux usées respectueux du climat. L'optimisation du système d'aération dans le bassin d'aération n'a pas été le seul grand projet énergétique. L'installation d'un système photovoltaïque au sol de 100 kWc avec stockage sur batterie et la construction d'une station d'humification des boues d'épuration ont également été mises en œuvre. Grâce au système photovoltaïque, un tiers de la consommation d'électricité de la station d'épuration est couvert par des sources d'énergie renouvelables. La station d'humification des boues d'épuration, d'une superficie de deux hectares, offre également des avantages significatifs en termes de protection du climat par rapport à l'ancienne station d'épaississement mécanique. La teneur en matière sèche plus élevée de 40 % (précédemment : 6 %) réduit la quantité de transport nécessaire à l'utilisation agricole de 90 % au total. En outre, les produits chimiques ne sont plus nécessaires et la consommation d'électricité est très faible.

De la consommation d'énergie à la lutte contre le changement climatique

Pour la station d'épuration de Liebenwalde, les investissements destinés à accroître l'efficacité énergétique et l'utilisation des énergies renouvelables ont été plus que rentables. Par exemple, la consommation d'énergie de l'usine a été réduite de 40 à 18 kWh d'équivalents habitants (EH) par an. Un examen des émissions de CO₂ montre une économie de 62 %. Au total, des économies de 61 600 euros par an peuvent être réalisées. « La modernisation était précisément l'étape à franchir. Avec l'optimisation énergétique, nous avons fait un véritable bond en avant et sommes parfaitement positionnés pour l'avenir – grâce au soutien actif d'AERZEN », déclare Wolfhard Raasch. Il a déjà un autre objectif en tête : « Nous voulons devenir indépendants des fournisseurs d'électricité externes et prévoyons donc de développer davantage l'énergie photovoltaïque. L'avenir passe par l'autosuffisance énergétique ».

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