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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
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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