Chaleur des eaux usées L énergie sous nos pieds

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1 Chaleur des eaux usées L énergie sous nos pieds Séminaire du CREM du 25 mars 2010 à Vevey Fabrice Rognon, dipl. ing. méc. EPFZ, Planair SA, La Sagne, Sous Directeur SuisseEnergie pour les infrastructures SuisseEnergie pour les infrastructures

2 2 2Récupération p de la chaleur des eaux usées Contexte, potentiel Sommaire Systèmes de récupération Exemplesl Conclusions

3 Facture énergétique des infrastructures En Suisse : 30 millions par année 400 millions de kwh/an, soit la consommation de habitants

4 Action SuisseEnergie pour les infrastructures Mission : centre de compétences Domaines : Stations d épuration des eaux usées (STEP) Usines d incinération des ordures ménagères (UIOM) Réseaux d approvisionnement en eau potable Récupération de chaleur sur les eaux usées Publics cible (et partenaires) : Exploitants Autorités politiques et dirigeants i administratifs i tif Ingénieurs spécialisés

5 Constat: t Pompe à chaleur sur eaux usées 5 mio de m3 d eau usée par jour 10 et 15 C en janvier et février Possibilité de chauffer environ 15% du patrimoine bâti

6 6 6Récupération p de la chaleur des eaux usées Sommaire Systèmes de récupération Systèmes de récupération Exemplesl Conseils

7 7 7Récupération p de chaleur 3 systèmes En sortie d immeuble Dans le collecteur En sortie de STEP

8 8 8Récupération p de chaleur En sortie d immeuble simple, individuelle Gros potentiel gros bâtiments (100kWth) Proximité des preneurs Sur parcelle privée Réseau public Plutôt bâtiment neuf Mise en oeuvre délicate Peu ou pas d effet sur la STEP Gros potentiel Preneurs plus éloignés Réseau public Mise en oeuvre facile

9 Dimensionnement Puissance à prélever dépend de Débit journalier moyen Part eau chaude sur eau consommée ( >température) Température minimale pour rejet dans collecteur Uniquement pour eau chaude sanitaire, i pas pour le chauffage

10 10 Récupération de chaleur Dans le collecteur simple, individuelle gros bâtiments (100kWth) Sur parcelle privée Plutôt bâtiment neuf Gros potentiel Proximité des preneurs Réseau public Mise en oeuvre délicate Effet sur la STEP

11 Principe de fonctionnement

12 Dimensionnement Pas d affirmation i générale é possible! Puissance d échange de 1,5 à 4,5 kw/m 2 d échangeur Caractéristiques du collecteur déterminent la puissance maximale récupérable Convient pour chauffage et/ou eau chaude sanitaire

13 Dimensionnement e e Caractéristiques du collecteur Débit Température Forme, diamètre et pente Tracé du collecteur (rectiligne!) Capacité de la section du canal Accessibilité et situation de l objet Possibilité de dérivation

14 Dimensionnement Analyse détaillée sur influence sur processus à la STEP Pas de problèmes si Température des eaux usées 10 C Refroidissement des eaux usées 0,5 K

15 Dimensionnement e e Bâtiments Plus adapté aux bâtiments neufs (par ex:minergie) Plus adapté aux chauffages basse température (COP PAC) Puissance minimale de 150 kw (rentabilité) Proximité d un collecteur Bivalence avec chaudière si températures élevées ou réseau CAD étendu

16 16 Récupération de chaleur Après la STEP simple, individuelle Gros potentiel Gros potentiel gros bâtiments (100kWth) Sur parcelle privée Proximité des preneurs Réseau public Preneurs plus éloignés Réseau public Plutôt bâtiment neuf Mise en oeuvre délicate Mise en oeuvre facile PAS d effet sur la STEP

17 Dimensionnement Puissance à prélever dépend d de Débit minimal sortie STEP Température minimale sortie STEP Température minimale pour rejet dans nature Convient pour chauffage et/ou eau chaude sanitaire

18 18 Récupération de chaleur Pour l exploitant de collecteur et de STEP Vérifier température ATTENTION! Sans problème de rejet dans collecteur Planification soignée

19 Dimensionnement e e des systèmes Bivalence: PAC en ruban, chaudière couvre les pointes -> idéal dans l existant! 5.6 Wochengrafik WP-CALC Resultate Energiedaten Seite 4 Kessel WP Bedarf Geb kw Puiss sance en istung in kw Lei chaudière PAC

20 Basse ou haute température?

21 Basse ou haute température? Echangeur

22 22 Récupération de la chaleur des eaux usées Sommaire Systèmes de récupération Caractéristiques Exemplesl Conseils

23 Installations ti réalisées é

24 24 2p Récupération de la chaleur des eaux usées Différentes possibilités d'utilisation de la chaleur récupérée Chauffage et eau chaude sanitaire; 49% eau chaude sanitaire; 4% Séchage de boue d'épuration; 4% Chauffage et séchage de boue; 4% Chauffage seul; 30% Chauffage et rafraichissement; 9% Figure 1 Utilisations possibles de la chaleur récupérée sur un échantillon de 30 installations, 2007

25 25 Récupération de chaleur Puissance thermique 70 à 200kW En sortie d immeuble Dans le collecteur En sortie de STEP Plus de 180 installations en Suisse

26 Récupération de chaleur En sortie d immeuble

27 Récupération de chaleur En sortie d immeuble

28 28 Récupération de chaleur Dans le collecteur

29 Types d échangeurs

30 Exemple - Centre sportif Bachgraben (BS) Récupération é de la chaleur sur les collecteurs pour le chauffage des vestiaires En fonction depuis 20 ans sans problème notable

31 Exemple - Centre sportif Bachgraben (BS)

32 Exemple - Binningen (BL) Récupération de la chaleur dans un collecteur pour 300 logements (Chauffage et eau chaude sanitaire (RCS)) Production: MWh/an Puissance de la PAC: 320 kw COPA (coeff. de perf. annuel) :3,5

33 Exemple - Binningen (BL) Conduites Conduite provisoire Pompes Mur de retenu Mur de retenu

34 Exemple - Ville de Zürich/ewz

35 RÜB Mühleplatz, Lyss (BE)

36 Ecole Limmat (ZH)

37 37 Récupération de chaleur Caractéristiques Après la STEP

38 Muri/AG commune pionnière iè Réseau «froid» vers 7 sous-stations avec PAC 200 logements kw chauffage 700kW tirés des eaux Coût chaleur 8,5 ct/kwh

39 Réseau de chaleur Schlieren (ZH) La plus grosse instalation de suisse avec une puissance de 21 MW Déjà 4 MW réalisés

40 Etude de faisabilité pour Yverdon Centrale PAC pour le CAD kw tirés des eaux Piscines patinoire Réseau «froid» Tennis Chaleur 9.7 cts/kwh St Roch CCF de la STEP alimentent les serres en face Arkina PAC sur site Réseau «chaud» Chaleur 9.8 cts/kwh Variante chaudière gaz Chaleur 11.9 cts/kwh

41 41 Récupération de la chaleur des eaux usées Sommaire Systèmes de récupération Caractéristiques Exemplesl Conclusions

42 Ecologie et rentabilité Température élevée des eaux usées -> PAC efficace Grande durée de vie des installations Possibilité d utiliser la même installation pour chauffer et pour rafraîchir Augmentation des coûts des produits pétroliers et conditions cadres (législation) -> installations compétitives

43 Facteurs de succès technique 20 ans de R&D et P+D en Suisse Méthode au point et pas de recettes de cuisine Approche globale processus traitement des eaux usées échangeur de chaleur transfert sur PAC production de chaleur distribution - bâtiment Connaissance des 2 mondes (traitement des eaux usées + techniques du bâtiment) Coordination de TOUS les concernés par le système complet par 1 chef de projet

44 Les facteurs du succès politique Sytématique d analyse intégrée dans le cadre des plans communaux des énergies (PCE) Le thème reste dans les mains des exploitants des STEP et des travaux publiques Motivation des investisseurs, des communes et des maîtres d ouvrage Soutien de l action SuisseEnergie pour les infrastructures Grosse contribution aux objectifs énergétiques

45 Les facteurs du succès commercial Technique éprouvée Contracting augmente les chances de réalisation Bonne image Grande durée de vie des installations Possibilité d utiliser la même installation pour chauffer et pour rafraîchir Augmentation des coûts des produits pétroliers et conditions cadres (législation) l -> installations compétitives

46 Développement / nouvelle technologie

47 47 Mercidevotreattention