Réduire la consommation énergétique des STEP avec les Turbocompresseurs HST™ de SULZER

Plus que jamais, l’efficacité énergétique est au cœur des préoccupations… Les industries doivent faire face à une envolée des coûts de l’énergie sans précédent et au risque de délestage en cas de pénurie. Elles doivent aussi répondre aux attentes du gouvernement et de l’Europe motivées par le réchauffement climatique et la dépendance aux énergies fossiles.

En effet, le 6 octobre dernier, le gouvernement a présenté un plan de sobriété énergétique, réalisé en concertation avec l’ensemble des fédérations et organisations professionnelles. A travers diverses mesures, la Ministre de la Transition Energétique fixe une feuille de route ambitieuse : réduire de 10 % la consommation d’énergie sur les deux prochaines années par rapport à 2019. Et ce n’est là qu’une première étape pour atteindre une baisse de 40 % d’ici 2050 (1).

L’industrie de l’eau n’est pas épargnée, que ce soit au niveau de la production ou de l’assainissement. Les stations d’épuration sont effectivement des plus énergivores.

Les stations d’épuration face aux enjeux énergétiques 

D’après une étude de l’Irstea (2) publiée en 2017 et basée sur l’analyse des données de 310 stations d’épuration françaises, les installations exploitant un procédé de boues activées consomment en moyenne 3,2 kWh/kg DBO5 éliminées avec toutefois des variations importantes : de 1,5 à 6,8 kWh/kg DBO5 éliminées. Le rapport indique que « la France se différencie du contexte international par des consommations d’énergie spécifiques significativement supérieures » et que « toute installation peut à priori être optimisée d’un point de vue de la consommation énergétique ». 

Le traitement des eaux usées implique de nombreuses opérations. Parmi elles, le procédé d’aération est particulièrement énergivore en concentrant à lui seul 50 à 70 % de consommation d’énergie du process complet. 

Comment réduire de 30 à 35 % la consommation d’énergie d’une STEP ? 

C’est donc bien l’aération qu’il faut optimiser pour diminuer la consommation d’énergie du traitement des eaux usées. 

Et s’il existait une solution permettant d’obtenir une aération plus efficace tout en consommant moins d’énergie ? 

C’est là que les Turbocompresseurs HST™ entrent en jeu, en permettant d’obtenir une meilleure aération avec une consommation énergétique réduite de 30 à 35 % en moyenne, et pouvant parfois dépasser les 50 %. 

Les Turbocompresseurs HST™ conçus et commercialisés par SULZER fonctionnent à partir d’un système de paliers magnétiques à commande numérique. Cette technologie de pointe entraînée par un moteur à haute vitesse disposant d’un convertisseur de fréquence, permet d’obtenir une qualité et fiabilité d’aération incomparables. 

Avec quelques milliers d’installations, les Turbocompresseurs HST™ sont utilisés dans les stations d’épuration et les processus industriels à basse pression du monde entier. 

Les applications en assainissement sont multiples : aération des eaux usées, aération continue avec des membranes fines bulles, aération mécanique et à jet, bioréacteurs à membrane (BRM), aération du dessableur, aération des bassins d’égalisation, digesteurs aérobies. 

A Laon dans l’Aisne, par exemple, l’installation d’un turbocompresseur HST™ 20 à paliers magnétiques dans la station d’épuration exploitée par la Lyonnaise des eaux a permis d’améliorer la performance énergétique de 29 %.  

Les résultats sont encore plus spectaculaires outre-manche, dans une station de traitement des eaux usées du New Jersey (USA) qui a réduit sa consommation énergétique de 58 % en remplaçant leurs soufflantes centrifuges multi-étagées défectueuses par des turbocompresseurs HST™. 

Citons encore, l’exemple de la station d’épuration de Kaiserslautern en Allemagne qui a réduit la demande en énergie de l’étape biologique de 50 %, tout en augmentant la performance de traitement. 

A noter que la réduction de la consommation énergétique des STEP entraîne une baisse des émissions de gaz à effet de serre, ce qui a un impact bénéfique dans la lutte contre le réchauffement climatique, au cœur des préoccupations mondiales. 

Un faible coût de cycle de vie garant d’un retour sur investissement ultra-rapide 

La haute efficacité énergétique obtenue avec les Turbocompresseurs HST™ optimise le rendement global. 

« Avec l’augmentation du coût de l’énergie, le retour sur investissement pour des turbocompresseurs HST de dernière génération pourrait désormais être inférieur à un an » – Edward Paro – Responsable Mondial Produits Aération chez SULZER 

De plus, les Turbocompresseurs HST™ ne nécessitent que très peu de maintenance. Le rotor auto-lévité empêche l’usure des pièces mécaniques au démarrage et à l’arrêt. Aucun lubrifiant n’est nécessaire. Les seuls consommables de maintenance sont les filtres à air. Les pièces de rechange typiques nécessaires au cours de la longue durée de vie de l’appareil (batteries, ventilateurs) sont peu coûteuses. 

L’optimisation du cycle de vie des Turbocompresseurs HST™ en font des machines fiables et durables. En témoignent, les premières machines qui fonctionnent depuis plus de 20 ans avec leurs paliers d’origine.

La technologie haute vitesse unique de Sulzer 

La division Flow Equipment de Sulzer est spécialisée dans les solutions de pompage (pompes, agitateurs, compresseurs, broyeurs, tamis, filtres) spécialement conçues pour les process industriels et développées grâce à une recherche et un développement intensif dans la dynamique des fluides et les matériaux avancés. 

SULZER a été pionnier dans l’utilisation des paliers magnétiques, qui offrent une stabilité et une performance inégalée.  Ces derniers ont fait l’objet d’un développement en interne afin de garantir une qualité et une efficacité hors pair ainsi qu’un fonctionnement en toute sérénité. 

Rendez-vous au Carrefour des Gestions Locales de l’Eau de Rennes sur le stand n° 5-59 pour en savoir plus sur les Turbocompresseurs HST™ et l’ensemble des solutions SULZER. 

Sources : 

(1) Sobriété énergétique : un plan pour réduire notre consommation d’énergie – écologie.gouv.fr – 08/07/22 

(2) Synthèse du rapport de l’INRAE de 2017 : Consommations énergétiques des stations d’épuration françaises.