Une station d’épuration réduit de 26 % sa consommation d’énergie liée à l’aération grâce à l’IA
La solution de Xylem aide les utilisateurs à réduire leur empreinte énergétique et à faire progresser le développement durable.
Une station de traitement des eaux usées à Cuxhaven, en Allemagne, souhaitait diminuer sa consommation d’énergie et son utilisation de produits chimiques dans le processus d’aération, tout en respectant les exigences règlementaires. La station a déployé la solution d’optimisation des stations d’épuration, BLU-X TM de Xylem, qui utilise l’intelligence artificielle (IA) pour analyser les données du système SCADA déjà en place. Le système BLU-X permet d’évaluer quels seraient les meilleurs endroits pour implanter les aérateurs, ce qui permet à la station de réduire la consommation d’énergie liée à l’aération de 26 %. C’est un exemple éloquent de la manière dont Xylem accompagne ses clients pour leur permettre d’atteindre des objectifs de développement durable et d’efficacité audacieux.
La station d’épuration de Cuxhaven est exploitée par l’EWE WASSER GmbH (EWE), l’une des plus importantes entreprises de gestion des eaux usées dans le nord-est de l’Allemagne. Elle gère l’acheminement et le traitement des eaux usées dans 23 stations d’épurations modernes. La station de Cuxhaven traite les eaux usées de cette ville côtière, qui accueille près de 400 000 habitants et touristes.
Optimiser l’utilisation de l’énergie et améliorer la sécurité
À Cuxhaven, comme dans la plupart des collectivités, le pompage et le traitement sont les processus du cycle de l’eau les plus consommateurs d’énergie. De manière générale, l’aération représente plus de 50 % de la consommation d’énergie liée au traitement des eaux usées. Cela est dû aux systèmes tels que les ventilateurs, les diffuseurs et les aérateurs mécaniques, très gourmands en énergie.
L’EWE est un gestionnaire de traitement des eaux usées proactif. À ce titre, l’entreprise a souhaité une solution qui permet d’optimiser la consommation d’énergie liée à l’aération et d’améliorer la sécurité grâce à un meilleur système de contrôle de l’utilisation des produits chimiques. Alors que l’EWE espérait réduire ces coûts de fonctionnement grâce à l’optimisation, le système de contrôle mis en place nécessitait également de contrôler que les concentrations dans l’influent respectaient la réglementation.
Modéliser les performances en milieu informatique
Début 2017, l’EWE s’est associée à Xylem pour mettre en œuvre son approche d’Intelligence Décisionnelle au sein de la station d’épuration de Cuxhaven. Le but était de mieux comprendre, contrôler et améliorer l’efficacité du processus d’aération de Cuxhaven en modélisant les performances en milieu informatique. Auparavant, Cuxhaven gérait son système de capteurs de la station avec des contrôles manuels et n’avait pas de stratégie d’optimisation.
L’EWE a fait appel à Xylem pour développer et mettre en œuvre la solution d’optimisation des stations d’épuration BLU-X, qui utilise l’apprentissage des machines pour créer des modèles dans lesquels les procédés d’élimination du carbone, de l’azote et du phosphore s’appuient sur les données récoltées par le système SCADA de la station. La solution BLU-X fournit un jumeau numérique de toute la station, mis à jour en temps réel. Ainsi, chaque procédé reçoit de manière optimale les apports de produits chimiques et d’aération qui correspondent aux besoins chimiques et d’oxygénation biologique réels.
Dans la mesure où l’EWE n’a pas de capteurs connectés pour prendre des mesures en temps réel des concentrations dans l’influent, plusieurs « capteurs virtuels » ont été conçus pour calculer une estimation des taux de carbone, d’azote et de phosphore dans l’influent. En l’absence de données issues de capteurs traditionnels, ces capteurs virtuels ont permis à l’EWE d’estimer avec précision les concentrations dans l’influent et de gérer de la manière la plus efficace possible le processus d’aération tout en répondant aux exigences réglementaires.
En août 2017, après plusieurs mois de gestion manuelle de la station, Xylem a activé la solution BLU-X afin de prédire et de calculer les emplacements les plus adéquats pour implémenter des aérateurs sur cinq réservoirs de traitement biologique parallèles.
Économiser suffisamment d’énergie pour alimenter 64 maisons pendant un an
Fin 2017, Xylem et EWE ont comparé les résultats de l’optimisation mise en place lors de cette première phase avec les données relevées précédemment lors de la gestion manuelle de la station de Cuxhaven. Cela a permis de fournir des données pour le modèle. L’énergie nécessaire à l’élimination d’un kilogramme de charge est l’un des critères d’évaluation les plus importants. La plupart des stations d’épuration ne font pas ce calcul, ce qui peut provoquer des fluctuations inutiles dans l’utilisation de l’énergie. Le fonctionnement optimisé de la station a engendré une réduction significative de ces fluctuations et empêché des pics conjoncturels de consommation.
Depuis qu’elle a implémenté la solution d’optimisation des stations d’épuration BLU-X, la station d’épuration de Cuxhaven a réduit de 26 % sa consommation d’énergie liée à l’aération, ce qui équivaut à 1,1 million de kilowattheures par an, soit suffisamment d’énergie pour alimenter 64 maisons pendant une année. En outre, tous les taux de concentration dans les effluents de la station continuent de respecter les exigences réglementaires.
Des solutions numériques pour des performances supérieures
Xylem s’engage à aider les services d’eau à atteindre de meilleures performances au service de la collectivité, la solution d’optimisation des stations d’épuration BLU-X en est un exemple. Les solutions numériques de Xylem peuvent aider les services à perfectionner les flux de trésorerie et la disponibilité du service, à respecter la réglementation et un bon fonctionnement, à améliorer la résilience et la durabilité du système.
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