Luca Zanatta^1, ⋆, Fabien Delaleux², Jean-Félix Durastanti^2
⋆ : luca.zanatta@u-pec.fr
¹ Syndicat Intercommunal d’Aménagement, de Rivières et du Cycle de l’Eau, Corbeil-Essonnes
² Centre d’Études et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes, Université Paris-Est Créteil, Lieusaint
Mots clés : station d’épuration, optimisation énergétique, thermique, thermodynamique, cycle ORC, conversion d’énergie
Résumé :

Ce travail est le fruit d’une collaboration entre le laboratoire CERTES et le SIARCE (syndicat des eaux ayant en charge les réseaux d’assainissement et des stations d’épuration en Essonne). Il s’inscrit dans le cadre d’un projet de Schéma Directeur Syndical des Energies Renouvelables et Ressources Réutilisables, qui permet de fixer les objectifs et les moyens de mise en œuvre de projets relatifs aux énergies renouvelables et à la récupération d’énergie.

L’objectif est de réaliser une analyse du potentiel de récupération énergétique des effluents en sortie de station d’épuration et de proposer des solutions de mise en œuvre. Deux sites sont étudiés : la STEP de Vert-le-Grand d’une taille de 3970 équivalents habitants et traitant une charge hydraulique de l’ordre de 1400 m³/jour et la STEP de Lardy-Janville d’une taille de 12680 EH et traitant une charge hydraulique de l’ordre de 2370 m³/jour.

La récupération de la chaleur des effluents en sortie de station a été considérée pour la STEP de Lardy-Janville, étant donné que le débit (70 m³/h en moyenne annuelle) et la température (entre 10^∘C et 20^∘C suivant la saison) sont suffisants mais l’impossibilité d’utiliser localement la chaleur ou de l’injecter dans un réseau urbain ont remis en cause cette solution.

L’idée originale de ce projet est alors de considérer cette ressource énergétique non pas comme une source chaude d’un procédé de production mais de l’envisager comme une source froide thermiquement très stable tout au long de l’année. L’option envisagée, objet de cette étude est donc la production d’électricité par un cycle thermodynamique de type ORC en utilisant un système à concentration solaire comme source chaude (rendu possible par la surface au sol disponible dans l’enceinte même des STEP) et d’utiliser les effluents de sortie comme source froide au condenseur de la boucle thermodynamique. Le principal avantage de cette solution est qu’elle utilise deux sources énergétiques gratuites et abondantes. Une pré-étude sur la STEP de Lardy-Janville a montré que pour un ensoleillement moyen de 400 W/m² sur une période allant de mars à septembre et une surface disponible d’environ 3500 m², la production d’électricité moyenne s’élèverait à plus 500 MWh, couvrant ainsi la totalité des besoins de la STEP sur la période donnée.

La suite du travail est de compléter cette pré-étude par une modélisation plus fine des performances et de la production attendue en prenant en compte la variabilité des sources chaude et froide, puis de dimensionner et d’installer un démonstrateur sur site qui intégrera des solutions d’optimisation comme un système de stockage thermique. L’objectif est de faire la preuve du concept à l’aide de ce prototype avant d’envisager un déploiement à plus grande échelle.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2022-037

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