exploiter Le potentiel des eaux usées

Même si nous aimerions que ce soit le cas, il n'existe pas de solution miracle pour atteindre la neutralité climatique d'ici 2050. Seule une savante combinaison d'alternatives durables devrait permettre d'écarter définitivement les combustibles fossiles comme source de chauffage. L'une de ces alternatives est la réutilisation de la chaleur résiduelle, non seulement des entreprises, mais aussi des eaux usées sanitaires. Comment exploiter cette technologie?

QU'EST-CE QUE LA RIOTHERMIE?

La riothermie est une technologie de chauffage relativement simple, qui consiste à récupérer la chaleur - de 10 °C à 25 °C - des eaux usées des ménages ou des entreprises via le réseau d'égouts pour chauffer des bâtiments à l'aide d'une pompe à chaleur. Les eaux usées ont une température plus élevée que les eaux souterraines, ce qui en fait une meilleure source de récupération de chaleur. En raison de leur plage de température relativement large, les eaux usées peuvent également être utilisées comme source de refroidissement (passif) en été. Un avantage important par rapport aux sources de chaleur conventionnelles à basse température (sol et eaux souterraines) est qu'aucun bilan énergétique annuel n'est nécessaire, car il ne s'agit pas d'un circuit fermé.

COMMENT CELA FONCTIONNE-T-IL?

La récupération de la chaleur peut avoir lieu à trois endroits différents de la chaîne des eaux usées. Dans le bâtiment lui-même, dans le réseau d'égouts - d'où le terme de riothermie - ou sur les effluents (eaux usées traitées) de la station d'épuration. Pour un fonctionnement optimal, il faut à la fois une température et un débit suffisamment élevés. Plus le raccordement au domicile est proche, plus la température est élevée, mais plus le débit est limité. La récupération locale permet d'extraire la chaleur uniquement des eaux usées grises, qui ont une température plus élevée et sont moins polluées.

Échangeur de chaleur

La récupération se fait toujours à l'aide d'un échangeur de chaleur. Dans ce procédé, l'échangeur de chaleur est placé dans la canalisation des eaux usées. Le flux d'eau usée chaude ou froide est utilisé pour amener le mélange eau/glycol du système à la température souhaitée. Elle est ensuite proposée à une pompe à chaleur située dans le bâtiment, qui fait passer l'énergie à basse température à la température de fonctionnement du système de distribution. Il est également possible d'utiliser un échangeur de chaleur externe dans un local technique séparé. En raison de l'espace important requis, un tel système est plus souvent utilisé pour la récupération de chaleur à grande échelle, par exemple à partir des effluents d'une station d'épuration des eaux usées.

L'énergie thermique des égouts est une technologie pour les grandes capacités

Lors de l'extraction de la chaleur de l'influent, la température de l'eau entrante est importante. Celle-ci ne doit pas être inférieure à 10 °C afin de ne pas perturber la purification de l'eau. Plus la station riothermique est proche de la station d'épuration, plus cette exigence est importante. Si la distance est plus grande, les eaux usées seront à nouveau réchauffées par le sol et les égouts raccordés avant d'atteindre la station d'épuration.

Prévention de la pollution

Pour les deux systèmes, il est important de prévenir ou au moins de limiter la contamination de l'échangeur de chaleur. Dans un échangeur de chaleur interne, un biofilm se formera toujours, ce qui limitera la conduction de la chaleur. Afin d'augmenter à nouveau l'efficacité, diverses solutions existent: surdimensionnement, systèmes de filtres autonettoyants, systèmes de détection, prévention de l'immobilisation des eaux usées, etc. Il faut toutefois préciser que l'encrassement de l'échangeur de chaleur peut encore souvent poser des problèmes. Pour l'instant, aucune solution globale n'est disponible.

Station d'épuration des eaux usées

Une pompe à chaleur est également utilisée pour récupérer la chaleur des effluents de la station d'épuration des eaux usées. Le potentiel énergétique est élevé, non seulement en raison du débit plus important, mais aussi en raison de la plus grande chute de température possible. L'inconvénient, cependant, est que la chaleur doit généralement être transportée sur de plus grandes distances jusqu'aux consommateurs de chaleur. Ce type de récupération de chaleur peut, par exemple, constituer la base d'un réseau de chaleur. La purification décentralisée de l'eau peut également être une solution, qui permet aussi de réutiliser l'eau localement (si le débit est suffisamment élevé).

LE POTENTIEL DANS LA PRATIQUE

Le potentiel de l'énergie riothermique dépend fortement de la situation spécifique. Comme indiqué précédemment, la température et le débit des eaux usées ne sont pas les mêmes à tout moment de la journée ou de l'année. Par conséquent, pour des raisons économiques, une source de chauffage ou un tampon supplémentaire peut être nécessaire, par exemple pour faire face aux pics de demande de chaleur lors d'une froide matinée d'hiver, afin de maintenir l'ensemble de la maison ou du bâtiment à une température confortable à tout moment. Comme pour toutes les sources d'énergie renouvelables avec chauffage à basse température et refroidissement à haute température, une bonne isolation du bâtiment est bien sûr la première étape.

Une grande partie dépend également de la distance entre l'égout et la source de chaleur. Il est préférable que cette distance soit la plus courte possible, ce qui ne signifie pas que tous les sites conviennent à la riothermie. En particulier dans les petits projets, cette courte distance est nécessaire pour réduire les coûts de tuyauterie, d'isolation, de perte d'énergie, etc. En revanche, si l'emplacement est intéressant, la riothermie est un choix évident, car elle ne nécessite aucun espace supplémentaire sur la parcelle et n'a aucune incidence sur l'aménagement du site.

A plus grande échelle

L'assainissement est donc une technologie qu'il vaut mieux utiliser pour des capacités plus importantes - via des réseaux de chaleur ou dans des immeubles d'habitation - qu'au niveau des maisons individuelles. Cette solution est non seulement plus avantageuse d'un point de vue financier, mais elle garantit aussi souvent un approvisionnement en chaleur plus stable. En général, un projet de chauffage des eaux usées a du potentiel dans les municipalités ou les villes d'au moins 10 000 habitants. Dans d'autres pays, comme la Suisse, l'application du chauffage des eaux usées est beaucoup plus avancée. Cette technologie y est utilisée depuis une quinzaine d'années. Aux Pays-Bas également, des mesures sont prises pour chauffer les bâtiments et les piscines avec la "chaleur résiduelle". En moyenne, on suppose un débit minimal dans le système d'assainissement de 5 000 équivalents-habitants.

Précipitations

Un facteur qui ne doit pas être sous-estimé est l'impact des précipitations, en particulier lorsque la chaleur est extraite d'un système d'égouts mixtes. Une forte pluie peut rapidement rendre les eaux usées plus froides de trois degrés environ. Avec les petites canalisations d'égout, l'effet disparaît au bout de quelques heures, mais avec les effluents d'une station d'épuration, cela peut prendre plusieurs jours. Les réseaux d'égouts séparés sont également préférables car le mélange des eaux de pluie ou des eaux souterraines fait baisser la température.

Financement

Démolir la rue pour installer un échangeur de chaleur dans une canalisation d'égout implique des coûts. Il est donc préférable de procéder à l'installation lors de la construction de nouvelles canalisations d'égout ou lors de l'entretien des canalisations d'égout existantes. Le "problème", c'est que les canalisations d'égout durent longtemps et que les occasions de ce genre sont rares. Un échangeur de chaleur interne peut être installé et entretenu assez facilement. Cependant, lors de l'installation, le débit doit être "pompé", ce qui entraîne un coût supplémentaire. La plupart des échangeurs de chaleur sont installés en ligne via les puits d'inspection des canalisations d'égout.

Il y a aussi le fait que des mesures de température et de débit doivent d'abord être effectuées pour déterminer la faisabilité du projet de traitement des eaux usées. Il est recommandé de surveiller le débit et la température réels sur une année complète, sur une base horaire ou trimestrielle. De cette manière, il est possible de déterminer la capacité minimale à extraire et d'identifier l'influence de facteurs externes, tels que la pluie. Une option pour réduire les coûts est de limiter les mesures aux mois d'hiver. De cette façon, le scénario le plus défavorable est mis en évidence.

Prix du gaz

Mais la principale pierre d'achoppement financière aujourd'hui, est le prix relativement bas du gaz. Il y a déjà eu plusieurs projets de construction en Belgique qui ont utilisé l'énergie riothermique comme source de chauffage. Beaucoup d'entre elles ne se sont tout simplement pas avérées rentables par rapport à un chauffage classique via une chaudière gaz à condensation, par exemple. Pour avoir un réel potentiel en tant que source de chauffage alternative, le prix des combustibles fossiles doit augmenter et le prix de l'électricité verte doit diminuer.

Une question de communication

Plus encore que pour les autres systèmes de chauffage, la communication entre les différents acteurs est très importante. Les parties concernées sont nombreuses: propriétaires d'immeubles, promoteurs de projets, architectes, autorités locales, sociétés d'assainissement, etc. Pour mettre en place un projet financièrement rentable, il faut une coopération approfondie et un plan clair. Comme mentionné précédemment, le moment de l'installation est très important pour réduire les coûts. Le potentiel du chauffage des eaux usées existe, mais le succès dépend de nombreux facteurs.

JURIDIQUE

En Flandre, il n'existe pas de cadre réglementaire pour la riothermie. Il existe bien sûr des lois existantes, comme le décret sur les permis d'environnement et le code de zonage flamand, qui répondent à un certain nombre de questions. Qui, par exemple, est le propriétaire de la chaleur provenant des eaux usées? En effet, dès que les eaux usées - et donc la chaleur associée - pénètrent dans le réseau d'égouts, elles ne sont plus la propriété du propriétaire ou de l'utilisateur du bâtiment, mais celle de l'autorité locale d'assainissement. Il peut s'agir d'une agence telle que Fluvius, mais il peut tout aussi bien s'agir de l'autorité locale. Dans les limites de sa propre installation, le propriétaire du bâtiment peut même décider de récupérer la chaleur de ses eaux usées. Cependant, il n'existe pas de dispositions légales qui le stipulent explicitement.

Il n'existe pas de cadre réglementaire pour la riothermie en Flandre

En outre, il ne faut pas extraire trop de chaleur des eaux usées, car cela nuirait à l'efficacité du traitement de l'eau. En Allemagne, par exemple, la règle générale est que la chaleur doit être extraite à au moins un kilomètre et demi d'une station d'épuration afin que l'eau puisse revenir à la température ambiante. En Belgique, il n'existe aucune disposition légale à ce sujet. Il est donc nécessaire de vérifier pour chaque projet qui a été nommé gestionnaire de l'assainissement et quelles sont les autorisations dont il dispose pour réaliser un projet d'assainissement.

Riothermie.be

Aquafin travaille actuellement à l'élaboration de cartes en ligne permettant de visualiser rapidement le potentiel du chauffage des eaux usées dans chaque zone. Tout sera bientôt disponible sur le site web www.riothermie.be.

Conclusion

Bien que la technologie ne soit pas nouvelle, il est clair que l'application à grande échelle du chauffage des eaux usées en Belgique n'en est encore qu'à ses tout débuts. Ce sont souvent les bureaux d'études et les entreprises d'assainissement qui s'occupent des projets de traitement des eaux usées, mais dans le monde des installateurs ou même auprès des pouvoirs publics - comme en témoigne la législation inexistante - le principe est encore souvent méconnu.

La technologie d'extraction de la chaleur des eaux usées est en soi assez simple, mais la réalité économique oblige les professionnels du bâtiment à choisir une autre technologie dans la plupart des cas. La collaboration, la communication et le respect des délais sont plus importants que jamais lors de la conception d'un projet de traitement des eaux usées. Une modification du rapport de prix entre les combustibles fossiles et les solutions renouvelables constituerait également un grand pas en avant en termes de potentiel.

Ainsi, à l'instar de toutes les autres technologies de chauffage renouvelable, la riothermie n'est pas la solution qui nous permettra de nous passer des combustibles fossiles. Ce qui est certain, en revanche, c'est que la récupération de la chaleur des eaux usées peut déjà apporter une ou plusieurs parties de la solution vers la neutralité climatique.

Merci à: Aquafin, Bond Beter Leefmilieu, Ingenium, Vlaamse Milieumaatschappij, Vlario et Vivaqua