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La récupération de chaleur des eaux usées : une technologie d’avenir ?

Dans le contexte environnemental actuel, la récupération d’énergie est un véritable outil de sobriété énergétique. Principalement rencontrée dans l’industrie, avec la récupération et la valorisation de la chaleur fatale (chaleur générée par un procédé, habituellement non récupérée), ce principe vertueux peut s’appliquer à bien d’autres sources d’énergie.


Entre autres, les eaux usées constituent une source d’énergie aussi importante que méconnue, dont l’exploitation est encore aujourd’hui trop souvent écartée. En effet, chaque habitation, à travers l’évacuation des eaux usées, laisse s’échapper des dizaines de kWh thermiques chaque mois. Il s’agit par ailleurs d’une source d’énergie fiable, la température des eaux usées variant peu au fil des saisons, avec une température de 15°C en moyenne.


Il est possible de récupérer et valoriser une partie de cette énergie, par exemple pour chauffer des bâtiments ou encore alimenter un réseau de chaleur situé à proximité. Il s’agit de la cloacothermie, un procédé vertueux d’un point de vue écologique et économique, encore peu utilisé en France, mais pour lequel Naldeo a déjà acquis une solide expérience. Focus dans cet article.

Les avantages de la cloacothermie sont multiples et justifient pleinement les recherches réalisées pour évangéliser les acteurs publics et privés :

Le principe de la cloacothermie

Si les techniques de récupération et valorisation de la chaleur des eaux usées sont peu connues, elles sont pour autant éprouvées techniquement et prometteuses.


La cloacothermie repose sur cinq grandes étapes :

  • Les eaux sont interceptées en amont de la station d’épuration, grâce à une déviation de la totalité ou d’une partie du flux,

  • Elles subissent un prétraitement succinct dont l’objectif est de limiter la quantité de matières en suspension (lingettes, fibres, détritus, etc.) habituellement présentes dans les eaux usées afin de sécuriser la suite du procédé,

  • Les eaux prétraitées traversent un système d’échangeur thermique. L’échangeur contient un fluide caloporteur capable de capter les calories des eaux usées l’eau qui le traversent,

  • Le fluide caloporteur, chargé en calories, est ensuite envoyé vers une pompe à chaleur (PAC), dans laquelle son énergie sera démultipliée, pour produire une eau à environ 70°C,

  • L’eau chauffée dans la PAC peut enfin alimenter un système de chauffage alors que les eaux usées « appauvries thermiquement » sont réinjectées dans le réseau d’eaux usées urbain, et seront traitées normalement par la station d’épuration.

Les principaux bénéfices liés à la chaleur fatale des eaux usées

Les avantages de la cloacothermie sont multiples et justifient pleinement les recherches réalisées pour évangéliser les acteurs publics et privés :

  • Il s’agit d’une source d’énergie en milieu urbain, soit là où les besoins énergétiques sont les plus importants,

  • Elle permet de produire de la chaleur en hiver et du froid en été, les pompes à chaleur étant réversibles,

  • Les voies de valorisation de l’énergie récupérée sont multiples, à l’unique condition que le site de valorisation soit à proximité du site de récupération de chaleur,

  • Le ratio de production est très satisfaisant : pour un 1 kWh d’énergie thermique récupéré, on en produit 4.

  • Le coût de cette énergie n’est pas indexé sur le coût des énergies fossiles et donc davantage stable.

Les challenges des projets de récupération de chaleur des eaux usées

Si les méthodes de récupération de la chaleur fatale des eaux usées sont éprouvées, les acteurs du domaine font face à différentes problématiques dans la concrétisation de leurs projets.

Au stade de l’étude de faisabilité, il faut avant tout déterminer le site d’implantation du système. Il s’agit de repérer les réseaux d’eaux usées qui constituent une ressource suffisante, c’est-à-dire un débit et une température adaptés à la mise en place de la cloacothermie. En outre, la ressource doit être située à proximité de lieux présentant des besoins énergétiques adéquats (habitations, industries, zones d’activité, centre aquatique, etc.). Idéalement, la distance entre la ressource et les consommateurs doit être de moins de 500 mètres.

D’un point de vue technique, la cloacothermie fait appel tant au domaine de l’énergie qu’au domaine du traitement des eaux. Ainsi, la conception des installations de cloacothermie requiert des compétences et expertises diverses, parfois difficiles à rassembler : génie civil, hydraulique urbaine, modélisation, énergétique, traitement de l’eau, etc.


Enfin, il ne faut pas négliger la technicité de l’échangeur thermique. L’enjeux majeur est d’éviter son colmatage, engendré notamment par la création d’un biofilm ou l’obstruction de certains canaux par des matières en suspension.


Pour en savoir plus, vous pouvez consulter les détails du dispositif de récupération thermique des eaux usées sur le site de la clinique de Beausoleil à Montpellier, auquel Naldeo a participé. Bien entendu, vous pouvez aussi nous contacter directement, nous nous ferons un plaisir de vous en dire plus !



Catégorie :

Eau
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