Gestion et surveillance pour l’exploitation des stockages de déchets POLLUTEC 27-30 Novembre 2012

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Introduction : la problématique actuelle

OPEXof the total operating cost is Energy (mostly electricity)

Source:

Energy represents a significant cost component for water plant operators

Energy économies provide a real cost saving opportunity

In an environment of rising costs but steady water prices, Energy économies become a MUST

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La situation actuelle (en France )T1 T2 T3 T4

PE (population equivalent) <10 000 10 000-100 000 100-500 000 > 500 000Average PE 2 000 50 000 250 000 1 000 000

Average m³/d 400 10 000 50 000 200 000 76% 21%

12 216 3 420 16 000

n/a67% 30% 2,0% 1,00%

1 228 550 37 18 1 833 91% 8% 0,9% 0,15%

15 713 1 410 154 26 17 302 78% 19%

7 761 1 911 9 933 95% 5% 0,2% 0,04%

16 056 811 27 7 16 901 70% 15% 14,0% 1,00%

1 291 277 258 18 1 844 90% 9% 1,0% 0,15%

8 402 826 93 14 9 336 68% 20% 11,0% 1,00%

4 124 1 213 667 61 6 064 10% 20% 55,0% 15,00%

152 304 837 228 1 521 20% 40% 35,0% 5,00%

229 458 400 57 1 144 50% 20% 17,0% 13,00%

39 16 13 10 78 0% 40% 30,0% 30,00%

- 13 10 10 32 35% 35% 27,0% 3,00%

125 125 96 11 356 Total number of WWTPs 67 335 11 333 82 344

Average plant size distribution 81,8% 13,8% 4,5% 100%

UK

USA

Brazil

Mexico

France

Germany

Italy

2612,6%

364

Number of WWTPs

Spain

Total Nb ofWWTP *

2,3%

Russia

Australia

China

India

Gulf (UAE + Kuwait + Qatar)

KSA

3676

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Gestion de l’énergie

18 830 Stations d’épuration en France (environ)* : Pour un eq 94 M● 17,5 % : de taille < 2 000 eq habitants – 3280 Step (7% NC fin 2009)● 73,8 % : > 2000 et < 10 000 : 13 900● 7,5 % : > 10 000 et < 100 000 : 1410● 1,1 % : > 100 000 et < 500 000 : 210● 0,1 % : > 500 000 : 30 (dont 21 > 1 000 000)

(*) : source ministère de l’écologie du développement durable et de l’énergie

Une consommation globale d’environ 800 GWh, 52 Millions d’euros rien que pour les step de taille > 10 000 eh :

● Gains d’énergie : 10 à 20 % 5 Millions d’euros/an● Optimisation des contrôles des processus : Amélioration du suivi et du contrôle de la qualité

de l’eau● Recherches d’économies : anticipation des événements et adaptation du comportement

Une nécessité unitaire et globale● Unitaire pour les opérateurs● Globale pour la France*

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Gestion de l’énergie

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Le contrôle avancé des processus ( APC )

APC : contrôle avancé des processus:•Contrôle globale de la Step•Contrôle et gestion des boues (qualité et processus)•Contrôle et gestion de l’aération•Contrôle et gestion des pompes et moteurs

•Capteurs logiciels prédictifs•Qualité temps réel des données (DQM)•Corrélation multi-variables•Modèle de données et du processus dédié à la Step•Nettoyage des données•Visualisation optimisée des données•Outil de recherches optimisé

•Modèle prédictif de contrôle•Modèle de processus statistique multi-variables•Supervision des conditions d’états•Détection automatique des situationsanormales

Optimisation

Multivariable Control

Basic Control

Advanced Process Control: Project Report and Technical PapersWarren Centre for Advanced EngineeringSydney 1987

0

20

40

60

80

100

Capital Cost % (including manpower)

PotentialGain%

15

30

80

100

AdvancedProcessControl

(APC)

AdvancedProcessControl(APC)

No filtering of process data >50 Alarms

Two Weeks

5 Alarms

7

Time

Proc

ess

Var

iabl

eeg

Ene

rgy

Predictive Engine:predicts the impact of process disturbances

Predictive Control

£ $ €

Upper Constraint

σProcess Optimisation

More typically, the DO fluctuates between 0.3-6mg/l

Water Treatment

Raw water pH

Raw water conductivity

Flow rate

Organic loading

Suspended solids

Pesticide contamination

Demand

Temperature

Colour

Biological loading

Water supply

Treated water pH

Colour

Taste

Contamination

Storage

Treatment cost

Sludge handling

Water Treatment

Le contrôle avancé des processus ( APC )

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Pré-requis et références

Prenons quelques exemples d’économies d ‘énergie après Audit de sites:● Italie : station d’épuration de Milan -15 à 25 % d’économies possible

– 1.4 M eq Habitants● France : Station d’épuration de Lyon – 15 à -20 % d’économies possible

– 1 M eq habitants● Japon : Station d'épuration plant Hiroshima – 15 à 30 % économies

– 1.5 M eq habitants● Chine : Station d'épuration plant Beijing n°14 – 15 à 30 % économies

– 3.5 M eq habitants● France Sud – Ouest : Station d’épuration 100.000 eq Habitants● France Ile de France : Station d’épuration 20 000 et 40 000 eq Habitants● France Nord : Station d’épuration 120 000 eq Habitants

Les pré-requis :● Les économies étant liées à la consommation électriques, il est clair que plus la station est

grosse plus les économies sont importantes et le ROI (payback) court.

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Résultats de l’Audit : ● Amélioration potentielle de la consommation en énergie de l’aération et de la

gestion des boues● Amélioration potentielle de la désodorisation● Amélioration potentielle de l’utilisation des moteurs pompes et vannes (Variation

de Vitesse)● Un projet d’investissement proposé avec un ROI < 3,5 ans.

Focus sur un projet spécifique: Station d’épuration de Lyon

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Schneider Electric et l’Energie

Schneider Electric propose un ensemble cohérent de solutions en Efficacité Energétique (EE) et en Système de gestion de l’énergie (EMS)

● Solution de mesurage sur les ateliers nécessitant d’être surveillé. Choix des ateliers, des sites, création d’indicateurs temps réel et de tableaux de bord, surveillance contrôle et plan d’action Process/énergie

● Experts à disposition, assistance et conseils visant à établir des plan d’action et à optimiser le réseau électrique et l’utilisation de l’énergie consommée

● Solution de gestion de réseau d’eau. Gestion en ligne et en temps réel, des réseaux de distributions d’eau potable. Amélioration des performances : flux, pression, disponibilité, âge de l’eau, gestion des interventions

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Les services avancés proposés

Première opération : quelle est la situation Audit de sites● Pré–Audit : nécessaire pour évaluer les gains potentiels (traversées de site)● Audits : utilisation des moteurs, des vannes, des pompes, l’éclairage, les

régulations en place, celles qui manquent : Boues, Aération, Incinérateurs, pompage,

Deuxième opération : Mise en place de solutions :● De gestion de l’énergie : mesurage, contrôle, plans d’actions …● D’amélioration du contrôle du process par la mise en œuvre de solutions basée sur

du contrôle avancé de process. (solutions multi-variables … )● Aide à l’exploitation des résultats et à la construction de solutions spécifiques

d’optimisation de l’énergie (Efficacité Energétique)● Tout ceci dans des contraintes de temps de délais de ressources et de budget.

Payback ou ROI < 3 à 5 ans.

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Conclusion : Les axes d’améliorations● Les systèmes de régulation en place sont inexistants ou pas à jour. Exemple :

désodorisation : très rarement pris en compte. Avec quelques capteurs il est possible de réguler efficacement les flux d’air dans les zones à risque sans surconsommation des moteurs des ventilateurs et cela sans risque de surconcentration du niveau de gaz (H2S).

● L’utilisation de variateurs de vitesse évite régulièrement des surconsommations d’énergie

● La régulation de l’extraction des boues et du recyclage de celles-ci en prenant en compte les valeurs temps réels des capteurs de DO, Redox, Ammoniac permettent d’obtenir une même qualité mais avec des gains d’énergie appréciables.

●Quand ils existent la combustion des boues dans les incinérateurs ( brûleurs ) peuvent être optimisée pour produire plus mieux, et da façon plus constante. Idem que pour les brûleurs de chaudières

● La qualité des eaux rejetées est bien souvent largement en dessous des valeurs réglementaires. Cette sur qualité a nécessairement un coûts. Un système de contrôle automatisé permet de gérer cette donnée au mieux et en accord avec les autorités de tutelle.

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Merci de votre attention