Les boues d'épuration, source d'électricité verte et de chaleur durable
Générer du biogaz à partir des boues d'épuration et l'utiliser pour produire de l'électricité est un procédé bien connu. Mais avec une nouvelle centrale de cogénération, la STEP de Birs, dans le canton de Bâle-Campagne, peut faire bien plus encore. En effet, en plus de son propre approvisionnement en électricité, elle produit également de la chaleur à distance pour jusqu'à 2500 ménages et entreprises industrielles !
Nouvelle centrale de cogénération : biogaz issu des boues d'épuration, production propre d'électricité et chauffage urbain
À Bâle-Campagne, toutes les STEP (stations d'épuration des eaux usées) sont gérées par le canton. Pour obtenir une efficacité maximale, on pense et on planifie en réseau et on utilise les technologies les plus récentes avec une grande efficacité. Pour ce faire, il s'agit d'utiliser le plus grand nombre possible de ressources issues de l'épuration des eaux usées pour produire de la chaleur et de l'électricité. En effet, tant Bâle-Campagne que Bâle-Ville souhaitent pouvoir se passer à moyen terme du gaz naturel comme moyen de chauffage.
Centrale de cogénération pour le processus de digestion et le chauffage urbain
Depuis 2009 déjà, la STEP Birs à Birsfelden utilise avec succès une centrale de cogénération pour produire de l'électricité. En octobre 2023, celle-ci a été mise au rebut pour des raisons d'âge et remplacée par un groupe moderne d'une puissance électrique maximale de 360 kW et d'une puissance thermique maximale de 399 kW, qui fonctionne au biogaz.
Les boues d'épuration séparées de la STEP servent à produire le biogaz. Elles sont déshydratées dans une centrifugeuse, puis introduites dans le processus de digestion. Le biogaz qui en résulte est composé à 65 % de méthane. "Nous avons besoin de la chaleur produite par la centrale de cogénération en premier lieu pour le processus de digestion des boues d'épuration séchées, qui se déroule à 38° C exactement. Toutefois, la centrale de cogénération est conçue de manière si efficace que nous n'utilisons nous-mêmes qu'environ 1/3 de la chaleur. L'excédent est injecté dans un vaste réseau de chauffage à distance", explique Patrick Lüthy, directeur d'exploitation de la STEP Birs et de la STEP Birsig.
En combinaison avec deux pompes à chaleur performantes qui extraient la chaleur des eaux usées épurées dans la STEP de la Birse, la chaleur est mise à disposition du réseau de chaleur Lehenmatt Birs. De cette manière, la chaleur résiduelle de la STEP chauffe depuis 2022 le quartier de Lehenmatt à Bâle, certaines parties de Birsfelden, fournit la charge de base pour le parc Saint-Jacques et les installations sportives de Saint-Jacques. La coopération du réseau de chaleur avec les cantons de Bâle-Campagne et de Bâle-Ville est d'ores et déjà très fructueuse et le réseau de chauffage urbain ne cesse de s'étendre. Environ 2'500 foyers du quartier de Lehenmatt seront à l'avenir approvisionnés en chaleur écologique.
Une centrale de cogénération efficace avec d'excellentes valeurs de performance
La centrale de cogénération de type Agenitor 408 BG/ct80 du fabricant 2G, qui a été installée par les spécialistes de la cogénération d'IWK (Integrierte Wärme und Kraft AG), convainc par une puissance électrique de 180 à 360 kW et un rendement électrique de près de 42 %, ce qui représente une valeur record dans sa catégorie de puissance. "Nous utilisons l'intégralité de l'électricité produite par la nouvelle centrale de cogénération pour faire fonctionner nos propres installations et équipements. De plus, cela permet de réduire les coûts d'exploitation de la STEP. En fin de compte, nous pouvons maintenir un fonctionnement autarcique avec une grande efficacité en régime de croisière. Grâce à l'excellente performance thermique, nous sommes en outre devenus un fournisseur de chaleur fiable avec la nouvelle centrale de cogénération", explique Patrick Lüthy.
Espace, temps et ventilation : des défis majeurs
A Birsfelden, l'espace disponible a constitué le grand défi pour le fournisseur de systèmes IWK. "Comme le bâtiment abritant la salle des machines n'appartient pas à la STEP, nous n'avons pas pu installer une ventilation standard, mais avons dû installer un système spécial de refroidissement des locaux pour évacuer la chaleur dégagée par le moteur. Le système de traitement des gaz existant a également été complété par un nouveau filtre à charbon actif ainsi qu'une analyse des gaz et placé dans un nouveau local", rapporte Rolf Isenring d'IWK.
Contrairement à la STEP de la Birse, la nouvelle centrale de cogénération de la STEP Ergolz 2 à Füllinsdorf a été livrée déjà montée avec tous les appareils périphériques sous forme de solution en conteneur. Le montage et le raccordement aux conduites de chauffage au gaz existantes ont ainsi été possibles en un temps record. De plus, un nouveau système de traitement du gaz a également été installé ici. Afin de garantir une qualité de gaz constante, deux nouveaux filtres à charbon actif ont été installés, qui permettent d'éliminer les substances d'accompagnement très fluctuantes provenant de l'industrie. Mais le temps était aussi un enjeu pour l'Ergolz 2, car le démontage de l'ancienne centrale de cogénération de la salle des machines s'est avéré être un travail très intensif.
Une planification prévoyante est la base du succès
Comme nous l'avons mentionné au début, le traitement des eaux usées est géré de manière coordonnée à Bâle-Campagne. Grâce à une planification prévoyante, à une réflexion en réseau et à la volonté marquée des cantons de Bâle-Campagne et de Bâle-Ville de s'affranchir du gaz naturel et d'autres combustibles fossiles, les responsables se sont clairement prononcés en faveur de la production de biogaz à partir de la biomasse, ce qui a été mis en œuvre avec succès dans les STEP Birs et Ergolz 2. En même temps que la rénovation de la centrale de cogénération à Birsfelden, la centrale de cogénération obsolète de Füllinsdorf a également été remplacée par un nouveau modèle du même type. Contrairement à Birsfelden, la centrale de cogénération y sert encore exclusivement à l'approvisionnement en énergie et en chaleur pour les propres installations. Mais il est déjà prévu d'injecter à l'avenir de la chaleur à distance dans les réseaux à partir d'Ergolz 2.
La STEP de Birs et la STEP d'Ergolz 2 sont de bons exemples qui montrent qu'avec une coopération, une planification concertée et des investissements orientés vers l'avenir, la production d'électricité et de chaleur à partir de biogaz peut être mise en œuvre avec succès. Un exemple qui inspirera certainement d'autres cantons et coopérations pour une utilisation énergétique durable du biogaz.
Le projet de la STEP de la Birse est particulièrement remarquable, comme le prouve la distinction "Médaille d'eau" qui a été décernée aux exploitants en novembre 2023. Cette distinction de l'association InfraWatt et de l'Association suisse des professionnels de la protection des eaux (VSA) est décernée tous les cinq ans aux exploitants de STEP qui s'engagent dans la consommation d'énergie, la production d'énergies renouvelables et la réduction des émissions de gaz à effet de serre.
Données techniques de la centrale de cogénération de la STEP de Birs et de la STEP d'Ergolz 2 (BL) :
| fabricant : | 2G |
| Type | Agenitor 408 BG/ct80 |
| moteur : | Moteur en V/8 (4 temps) |
| Vitesse nominale : | 1500 1/min |
| Année de construction : | 2023 |
| Puissance électrique : | 180 - 360 kW |
| Rendement électrique : | (38.5 - 41.9%) selon la puissance fournie |
| Puissance thermique : | 235 - 399 kW |
| Rendement thermique : | 46.5 - 50.3 % selon la puissance fournie |
Planification et installation :
IWK Chaleur et force intégrées SA, Grüngenstrasse 19, 4416 Bubendorf
La STEP Birs de Birsfelden alimente notamment un grand secteur en chauffage urbain grâce à sa nouvelle centrale de cogénération.
La centrale de cogénération Agenitor 408 BG/ct80 convainc par ses très hauts degrés d'efficacité.
La centrale de cogénération est alimentée par du biogaz produit à partir des boues d'épuration de la STEP de la Birse.
La STEP de la Birse. Au premier plan, bien visible, le haut digesteur circulaire dans lequel est produit le biogaz.
Photographe des images : Lukas Pitsch
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