L'efficacité énergétique peut aider à répondre à la soif mondiale d'eau

L’ONU estime que plus de deux milliards de personnes n’ont pas accès à l’eau potable et que plus de quatre milliards de personnes n’ont pas accès à des services d’assainissement sûrs. La Journée mondiale de l'eau 2023 est l'occasion de réfléchir aux mesures que nous devons prendre pour atteindre le sixième objectif de développement durable de l'ONU : « Assurer la disponibilité et la gestion durable de l'eau et de l'assainissement pour tous ».

Il convient de considérer l’aspect économique du traitement de l’eau et des eaux usées. Ces secteurs sont actuellement très gourmands en énergie, consommant environ 4 pour cent de l'électricité totale mondiale. Une consommation d’énergie élevée augmente les coûts. En moyenne, les coûts énergétiques représentent 45 pour cent du coût de l’eau potable.

Par conséquent, rendre le traitement de l’eau et des eaux usées plus efficace sur le plan énergétique est essentiel pour étendre ces nécessités à un plus grand nombre de personnes. Dans le même temps, une moindre consommation d'énergie réduit l'empreinte carbone et les coûts d'exploitation du secteur – ce qui profite à tous.

Chaque processus du secteur – du traitement de l’eau au transport, en passant par le traitement des eaux usées et le dessalement – ​​repose sur le pompage. Heureusement, il existe une technologie qui réduit considérablement la quantité d'électricité dont le moteur de la pompe a besoin pour fournir le même débit.

Les moteurs existants et nouveaux peuvent être équipés d'un entraînement à vitesse variable (VSD). Cela augmente l'efficacité énergétique en ajustant la vitesse et le couple d'un moteur pour répondre précisément aux exigences du processus.

Sans entraînement, un moteur tourne tout le temps à pleine vitesse et la vitesse du débit est contrôlée par un étranglement – ​​c'est comme conduire une voiture en gardant un pied sur l'accélérateur et en utilisant les freins pour contrôler la vitesse. Avec un entraînement, le moteur tourne exactement aussi vite que nécessaire, généralement bien en dessous de sa pleine vitesse. Cela permet des gains d’efficacité énergétique significatifs – souvent jusqu’à 30 pour cent, et parfois même plus.

Les installations d’eau et de traitement des eaux usées peuvent également améliorer leur efficacité énergétique en sélectionnant les moteurs les plus efficaces. De nombreux pays utilisent les classes d'efficacité des moteurs définies par la Commission électrotechnique internationale (CEI). Ces classes vont de IE1 à IE4. Chaque augmentation du nombre IE, par exemple de IE3 à IE4, représente une diminution de 20 % des pertes d'énergie, ce qui signifie que le moteur est plus efficace.

À partir de juillet 2023, le règlement européen sur l'écoconception exigera un rendement minimum de IE4 pour de nombreux types de moteurs dans les nouvelles installations et les mises à niveau. Cela fait de l’Europe la première région au monde à exiger l’efficacité d’IE4, et d’autres suivront certainement.

La technologie des moteurs à réluctance synchrone (SynRM) va encore plus loin en atteignant un rendement IE5. Ils sont conçus pour fonctionner comme une solution globale avec les VSD et sont nettement plus efficaces que les moteurs plus anciens. Par exemple, le remplacement d'un moteur IE2 existant par un ensemble moteur-entraînement SynRM permet de réduire les pertes d'énergie jusqu'à 50 %.

Les moteurs efficaces d'ABB sont conçus pour remplacer les modèles plus anciens, la mise à niveau est donc généralement simple. De plus, les économies d’énergie permettront un retour sur investissement rapide. Généralement, en mois plutôt qu’en années.

Les exploitants d'une usine de traitement des eaux usées à Bocholt, en Allemagne, visaient à améliorer l'efficacité de leur installation afin de réduire ses émissions de carbone. Ils ont identifié les pompes comme la meilleure opportunité de réduire la consommation d'électricité et ont remplacé les moteurs par des ensembles de motorisation IE5 SynRM.

Au cours de la rénovation, ils ont également amélioré la géométrie de la roue des pompes afin d'améliorer leur efficacité mécanique. L'usine nettoie encore 108 000 mètres cubes d'eaux usées chaque jour, mais elle utilise désormais 40 % d'énergie en moins.

Ailleurs en Allemagne, dans le Wurtemberg, une installation de traitement des eaux est chargée d'adoucir l'eau potable. Le processus nécessite des compresseurs énergivores, mais l'installation les alimente à l'aide de moteurs IE5 SynRM associés à des VSD. Combinée à d'autres mesures d'économie d'énergie, l'usine a réduit sa consommation d'énergie de 32 pour cent en un an seulement.

Dans le Sinaï, en Égypte, la plus grande station d'épuration des eaux usées du monde s'est également fixée des objectifs d'efficacité audacieux. L'usine de Bahr El Bakar utilise 20 moteurs IE4 à haut rendement, chacun associé à un VSD. Elle traite les eaux usées agricoles pour produire chaque jour 5 600 000 mètres cubes d’eau traitée. En plus de permettre à l'usine de consommer moins d'électricité, ces moteurs améliorent également la fiabilité des pompes.