Un surpresseur à vis pour le traitement des eaux usées
L’efficacité énergétique est un critère de plus en plus important dans le traitement des eaux usées. Pour sa station d’épuration, la ville de Lüneburg cherchait en plus une solution qui assure une production d'air stable quels que soient les aléas météorologiques, et qui soit gérée par une commande conviviale. Un surpresseur à vis Kaeser a rempli les objectifs et a généré en plus des économies d’énergie significatives.
La station d’épuration de la ville de Lüneburg, en Basse-Saxe, est dimensionnée pour 325 000 habitants environ. Elle comporte plusieurs bassins de décantation et l’air nécessaire à l'épuration biologique dans les bassins de 7 m de profondeur maximale est distribué au moyen de vannes de régulation à diaphragme.
Jusqu’à présent, quatre turbocompresseurs conventionnels de 200 kW chacun assuraient la production d'air comprimé pour l’aération. L’exploitant cherchait toutefois une solution qui permettrait de commander la production d’air de manière plus directe, plus dynamique et sur une plus large plage de régulation, et d’obtenir un apport d’air plus régulier, même lors de phénomènes météorologiques extrêmes.
La consommation électrique et le débit massique produit par les surpresseurs étant mesurés et documentés, l’exploitant a pu constater rapidement les effets du nouveau surpresseur à vis.
Coordination parfaite du surpresseur à vis et des turbocompresseurs
Pendant un an, le surpresseur à vis de la station d'épuration de Lüneburg a été soumis à un essai d’utilisation très sévère. Le système de contrôle-commande étant prévu pour gérer les turbocompresseurs avec un réglage des aubes directrices, il a fallu adapter le logiciel pour commander le surpresseur à vis par une consigne de vitesse. Le surpresseur communique avec le système de contrôle-commande par Profibus DP. La liaison pourrait être réalisée en option par Modbus TCP/RTU, Profinet IO, DeviceNet, EtherNet/IP, ou un par câblage classique. La régulation de pression, ou la régulation de vitesse comme dans le cas de Lüneburg, seraient également disponibles. Lorsque le surpresseur atteint les limites de vitesse définies, le système de gestion met un turbocompresseur en marche ou à l’arrêt pour éviter des chevauchements inefficaces.
Grâce aux temps de rampe réglables, l'accélération et la décélération du surpresseur à vis ne provoquent pas de pointes de pression néfastes pour les turbocompresseurs. L’exploitant de la station de Lüneburg a pu établir une comparaison directe car le surpresseur couvre exactement le débit d’un ancien turbocompresseur de 4 000 - 9 000 m³/h et il est en service près de 24h/24, dont 12 heures à assurer seul la production d'air.
Les bassins d'aération de la station d'épuration de Lüneburg
Jusqu’à 15 % d’économies d'énergie
Avant même les économies d'énergie, l’objectif prioritaire était d'améliorer la précision et la régularité de l’apport d’air. Cet objectif a été atteint d'une part grâce au comportement nettement plus dynamique de la régulation et d'autre part parce qu'avec les compresseurs volumétriques, la régularité du débit est beaucoup moins sensible aux variations des pressions et des températures d'aspiration.
D'après le responsable électrique de la station, les valeurs process souhaitées ont été parfaitement respectées, même lors de phénomènes météorologiques exceptionnels. L’impact beaucoup plus faible des variations de pression sur la régulation de la machine a vite eu des effets positifs qui ont également simplifié la commande. La mesure continue du débit massique et de la puissance a permis une meilleure maîtrise du process, avec à la clé des économies d’énergie significatives.
Le surpresseur à vis en interconnexion avec les turbocompresseurs a également engendré une réduction de la consommation globale d'environ 250 000 kWh par an, soit approximativement 10 à 15 % de la consommation annuelle totale. Ces résultats sont tout à fait cohérents avec les économies d’énergie estimées au stade de la planification. Les prévisions d’économies s’avèrent fiables car elles reposent sur les indications précises du débit utile et de la consommation électrique totale du surpresseur à vis dans les tolérances étroites de la norme ISO 1217, annexe E.
Le surpresseur à vis Kaeser avec un débit maximal de 160 m³/min et une pression différentielle maximale de 1100 mbar.
Personnalisé et efficace
La distribution statistique de la consommation d’air (autrement dit la distribution temporelle du débit entre la consommation minimale et maximale) permet de choisir la meilleure solution qui peut passer par un surpresseur à vis ou un turbocompresseur, ou par une combinaison des deux. La pression de service réelle est également un paramètre à prendre en compte, surtout pour le turbocompresseur, car elle influe fortement sur la plage de réglage et la couverture de la consommation d'air.
Pour trouver la solution optimale lors de la conception d'une station, il est judicieux de se garder toutes les options ouvertes plutôt que d’arrêter d'avance le choix des machines ou de la technologie. Priorité doit être accordée en amont à l’analyse du profil de la consommation (répartition statistique) et de la pression requise réelle. Il est important de considérer globalement le fonctionnement des futures machines interconnectées. Kaeser Compresseurs connaît les avantages respectifs des deux technologies, à savoir les compresseurs volumétriques et dynamiques. Il est donc en mesure de proposer la solution personnalisée qui répondra le mieux aux besoins du client.
En se montrant ouverte sur le choix de la technologie, la station d’épuration de Lüneburg est parvenue à la solution optimale pour couvrir sa consommation d'air la plus fréquente de manière efficace et flexible.
Informations sur le produit :
Un surpresseur à vis pour le traitement des eaux usées