Exemple de pratique

AVA Altenrhein : des boues d'épuration comme carburant pour la centrale énergétique du lac de Constance

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L'AVA Altenrhein se transforme en producteur d'énergie régional précurseur en produisant de l'électricité et de la chaleur de manière très efficace à partir des boues d'épuration de 350 000 habitants. Grâce au couplage intelligent de centrales de cogénération performantes, de pompes à chaleur ultramodernes et d'un projet de chauffage urbain innovant, l'association pose de nouveaux jalons en matière de cycles de matières fermés et de protection de l'écosystème sensible du lac de Constance.

L'ère du couplage chaleur-force avec des centrales de cogénération (CCF) a débuté à l'Association des eaux usées d'Altenrhein (AVA) en 2000. A l'époque, trois installations identiques d'une puissance électrique de 156 kW chacune ont été mises en place. Entre-temps, la quantité de gaz d'épuration a augmenté, de sorte que des capacités plus importantes étaient nécessaires. Christoph Egli, directeur de l'AVA, explique : «Nous assurons l'assainissement urbain de 17 communes des deux cantons de Saint-Gall et d'Appenzell Rhodes-Extérieures à partir du réseau de canalisations communales et traitons les eaux usées correspondantes ainsi que les boues produites. Pour pouvoir effectuer cette opération de manière efficace, nous utilisons des techniques et des infrastructures ultramodernes».»

Vaste zone de chalandise pour le couplage chaleur-force

Les conditions topographiques sont très différentes : alors que les communes saint-galloises situées au nord sont principalement plates, les communes appenzelloises se trouvent dans des régions préalpines. La conduite d'évacuation des eaux la plus élevée se trouve à 900 mètres d'altitude, la STEP elle-même à 400 mètres, directement au bord de la rivière. Embouchure du Rhin. Le bassin versant compte environ 63 000 habitants et s'étend sur 108 km2. Dans le processus principal ’traitement des boues«, les boues d'un total de 350»000 habitants sont séchées. Dans l'installation de digestion de l'AVA, plus de 3 millions de m3 de gaz d'épuration sont produits - avec une tendance à la hausse. Cette quantité est traitée dans les deux centrales de cogénération d'Avesco actuellement disponibles.

Les deux installations à 16 cylindres présentent chacune une puissance électrique maximale de 824 kW. En 2019, elles ont atteint ensemble un rendement de 6,8 millions de kWh. Avec un prélèvement total de 8,4 millions de kWh d'électricité, le taux d'autoconsommation est de 82 pour cent. Si l'on se réfère à l'épuration des eaux usées sans traitement des boues externes, le taux d'autoconsommation est supérieur à 200 pour cent. L'énergie thermique produite simultanément s'est élevée à près de 10 millions de kWh. Afin de maximiser la performance thermique, deux pompes à chaleur air-eau supplémentaires (1,4 MW chacune) ont été raccordées pour la récupération de la chaleur dégagée par les moteurs à gaz, offrant un rendement de plus de 6 millions de kWh. La chaleur récupérée sert principalement au séchage des boues d'épuration, qui a consommé 12,4 millions de kWh au total en 2019. Tant la production d'électricité et de chaleur par les deux centrales de cogénération que les valeurs énergétiques utilisées pour le séchage des boues présentent des augmentations.

Grâce à la capacité de production existante, l'AVA pourra également prendre en compte des acheteurs externes à l'avenir. La construction de «l'approvisionnement en chaleur de Buriet», un projet de chauffage à distance qui a été approuvé par les électeurs début 2020 et qui est maintenant mis en œuvre, sera considérée comme un besoin en chaleur supplémentaire. L'énergie des eaux usées épurées, avec une température de départ de 70 °C, peut être utilisée ici de manière judicieuse. Les eaux usées de l'AVA qui s'écoulent dans le Rhin rejoignent le lac de Constance via l'embouchure du Vieux Rhin. Tous deux sont considérés comme des eaux à protéger en 1ère priorité. Le lac de Constance sert à la fois de réservoir d'eau potable, d'eau de baignade et de zone de loisirs, ce qui implique un niveau de qualité élevé des eaux usées.

Une quatrième étape de traitement pour améliorer la qualité des eaux usées

Christoph Egli confirme : «Nous nous engageons pour une utilisation efficace de l'énergie et sommes en train d'augmenter continuellement notre propre production. Parallèlement, nous travaillons à l'AVA sur la ‚station d'épuration du futur’. Cela se traduit par différentes mesures innovantes, comme la réduction des émissions de méthane et de protoxyde d'azote pour protéger le climat ou la production d'engrais azotés et phosphorés pour boucler les cycles de matières. De plus, la 4e étape d'épuration est exploitée avec une combinaison de procédés jusqu'ici unique dans l'espace européen, à savoir un réacteur à ozone et des cellules filtrantes avec du charbon actif granulé».»
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Début 2020, la construction de l«»approvisionnement en chaleur de Buriet" a été approuvée. Le projet de chauffage urbain utilise l'énergie des eaux usées épurées.
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Le Dr Christoph Egli, directeur de l'association des eaux usées d'Altenrhein (AVA), confirme : «Dans notre concept énergétique, les deux centrales de cogénération jouent un rôle important».»
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Deux centrales de cogénération de 16 cylindres chacune et d'une puissance électrique maximale de 824 kW sont utilisées pour convertir le gaz d'épuration produit en chaleur et en électricité.
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Les deux centrales de cogénération produisent environ 8,4 millions de kWh d'électricité et 10 millions de kWh de chaleur. Elles sont équipées d'un système de récupération de la chaleur des gaz d'échappement et de catalyseurs avec Add Blue pour réduire l'azote.
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Depuis plus de 20 ans, AVA utilise le couplage chaleur-force avec des centrales de cogénération (CCF).
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Dans le cadre de la réalisation de la 4e étape de traitement, une pisciculture a été créée pour démontrer la qualité des eaux usées.
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Outre la production d'électricité par le couplage chaleur-force, le photovoltaïque a fait son entrée très tôt, par exemple sur le toit de la 4e étape de nettoyage. En 2019, on a atteint un rendement solaire total de plus de 200'000 kWh.

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