transfer édition 01 | 2020

Bienvenue dans le parc énergétique !

D’une simple station d’épuration vers un fournisseur d’énergie

Les activités de base d’une station d’épuration (STEP) sont, comme le prévoit la loi, l’assainissement des eaux usées ainsi que le drainage urbain. À Morgental en Suisse, non loin du Lac de Constance, Roland Boller va encore plus loin avec son installation. Le Directeur du regroupement Abwasserverbandes Morgental (AVM) exploite avec ses partenaires tout un parc énergétique qui approvisionne tout les environs avec du courant et de la chaleur.

AVM assure l’assainissement de huit communes du canton Thurgovie et de la ville Saint-Gall. Le regroupement s’est fixé comme objectif de profiter intelligemment des énergies renouvelables. Il plaide donc activement en faveur d’une meilleure efficacité énergétique. « Nous utilisons les eaux usées ainsi que des résidus liquides comme ressources, et nous nous appuyons sur des partenariats afin de récupérer des énergies renouvelables », formule Roland Boller en décrivant l’idée centrale née de la philosophie d’AVM.

En 2009, AVM commença à développer un parc énergétique sur son site. Depuis ce temps, le ‹ Parc énergétique Morgental › n’a cessé de croître. Outre le regroupement AVM, ses partenaires, comme la société Primeo Wärme AG et la société de traitement des déchets Saint-Gall, exploitent leurs propres installations sur le site. « Atteindre un parc d’une telle dimension était inimaginable à mes yeux au début », se souvient le directeur. Pionnier en Suisse, AVM ouvre avec son parc énergétique, la marche en matière d’usage d’énergies alternatives et d’efficacité énergétique obtenues par des stations d’épuration.

Une multitude d’énergies

Le site d’AVM couvre une surface de plus de cinq hectares. Sur ce dernier, le regroupement d’assainissement récupère du courant et de la chaleur depuis différentes sources. Les installations photovoltaïques sur les toits et les façades produisent du courant renouvelable tout comme la centrale électrique des eaux usées. Cette dernière turbine les eaux usées assainies de la ville Saint-Gall, qui proviennent de la STEP Hofen située 190 m plus haut.

Une centrale de cogénération récupère le gaz d’épuration généré à l’aide des quatre turbines à microgaz. Ensemble, elles produisent près de 4,5 GWh d’électricité et 5 GWh d’énergie thermique par an. Les pompes à chaleur injectent la chaleur résiduelle issue des eaux usées dans le réseau de chaleur distante. Puis pour finir, la centrale thermique à bois récupère le bois usagé.

Même une petite éolienne a trouvé sa place sur le site de la STEP. « Elle restait d’un projet de recherche dédié aux pays en voie de développement et nous lui avons alors trouvé une place sur notre site. » Avec une puissance de 5–10 kWh par an, elle joue surtout un rôle symbolique, s’amuse le directeur.

La diversité à chaque niveau

Les installations ajoutées au fil du temps sur le site, appartiennent à différents propriétaires. AVM utilise ses installations avant tout pour couvrir ses propres besoins, le surplus est alors mis à disposition dans le réseau. Le parc énergétique Morgental produit désormais 31 GWh par an d’énergies renouvelables : 9 GWh d’électricité et 22 GWh de chaleur, soit les besoins d’une ville d’environ 15'000 habitants.

Lors de la construction, AVM plaça l’environnement et la diversité au cœur de son action : le regroupement fut même récompensé en 2018 par le sigle de l’organisme Natur & Wirtschaft pour l’aménagement de son site. Roland Boller est particulièrement fier du bilan en CO2 : « Nous économisons chaque année près de 7'000 tonnes de dioxyde de carbone par an. Depuis 2013, nous avons déjà remplacé 32'000 tonnes. »

Dans un regroupement avec trois autres STEP, AVM injecte 1 MW de flexibilités dans le circuit régulier énergétique, afin de compenser la charge du réseau électrique. Ce dernier s’est établi dans le cadre d’un projet pilote de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN). La centrale de cogénération est décisive dans le pool de réglage et sert en outre d’alimentation électrique d’urgence à la STEP. En l’espace de 30 secondes, elle offre une flexibilité de plus de 260 kW. Cela correspond à 50% de la puissance installée qui répond aux besoins de Swissgrid en matière de puissance régulatrice secondaire.

Un partenariat réussi

Outre les surfaces déjà construites, le site comporte suffisamment d’espaces libres pour accueillir de nouvelles idées. Roland Boller nomme cette zone les « bandes énergétiques » tout en ayant pleinement conscience de leur intérêt : « Associées aux nombreuses infrastructures de base déjà présentes sur le site, ses surfaces attirent les investisseurs. »

La STEP de Morgental s’applique toujours à trouver des partenariats afin de continuer à développer de nouvelles synergies. « Nous déléguons les compétences spécifiques à nos partenaires experts tout en leur laissant la commercialisation. Ils les maîtrisent bien mieux que nous et nous réduisons ainsi notre risque. » AVM se concentre par conséquent sur ses activités premières que sont l’épuration des eaux usées et le drainage urbain. « Chacun doit faire ce qu’il maîtrise parfaitement », pointe-t-il du doigt d’un air visionnaire.

« Les partenariats sont des aides très importantes : on ne doit pas toujours tout faire soi-même. »

Roland Boller, Ingénieur EPFZ, Directeur de la STEP Morgental

Un financement simple ?

Les partenariats locaux permettent d’investir dans les infrastructures. Les projets deviennent ainsi plus faciles à financer et les ressources encore mieux utilisées. « Les investissements doivent être amortis d’ici quelques années », indique Roland Boller.

Grâce au partenariat avec la société Primeo Wärme AG, un fournisseur régional en chaleur, toute la chaleur produite est intégralement prise en charge. La STEP rachète ses propres besoins thermiques au même prix de vente. « Nous avons des activités contractuelles clairement définies », souligne Rolland Boller tout en relativisant : « Il est évident que dans un partenariat, il faut savoir parfois passer outre, car au final on ne peut pas toujours obtenir les conditions idéales. » Le directeur est cependant convaincu que les partenariats profitent à tous.

« Le concept du parc énergétique, c’est être prêt pour le marché. »

Roland Boller s’efforce donc d’être toujours porteur d’enthousiasme et de communiquer activement cette plus-value au sein du groupe. Il se voit comme un médiateur : « Les concurrents cherchent toujours à se dépasser par crainte de se voler respectivement le travail. » On ne peut pas avancer avec une telle mentalité et le moindre pas en avant demande beaucoup d’efforts. L’ingénieur de l’EPFZ a donc choisi de réunir les différents concurrents autour d’une même table afin de minimiser ces craintes. « Tous ont depuis trouvé un bon équilibre de travail », se réjouit-il.

« Tant que les craintes dirigent nos actions, il est difficile de progresser. Nous avons donc réuni les concurrents. Cela a clairement diminué ces craintes. »

Échanger avec le monde environnant

AVM se rapproche activement des industries, commerces et communes avoisinants. Outre ses activités premières, le regroupement les aide à respecter entre autres les réglementations autour du recyclage et de l’élimination. Les tâches s’étendent de l’organisation des étapes d’exploitation à l’assistance pour les processus d’assainissement des eaux usées, jusqu’au contrôle d’installations d’épuration et des points de déversement dans les cours d’eau publics. « Nous proposons cependant notre aide uniquement lorsque nous ne faisons de l’ombre à personne. C’est une vraie philosophie à nos yeux », clarifie le directeur.

En contre-partie, AVM reçoit des industries avoisinantes des co-substrats essentiels sous forme de distillats résiduels et de graisses, afin de les mélanger aux boues d’épuration. L’exploitant récupère ainsi du gaz d’épuration.

Où s’arrêter ?

Actuellement le regroupement met en place une étape d’épuration des micropolluants grâce à l’ozonisation suivi d’un filtre à sable. Unique en Suisse, l’étape des micropolluants couvre deux stations d’épuration – la STEP Morgental ainsi que la STEP Hofen. « Outre la centrale hydroélectrique sur notre site, nous sommes aussi raccordés par des conduites souterraines de 1'270 m afin d’amener l’eau épurée vers le Lac de Constance. »

L’étape d’épuration des micropolluants devrait être mise en service en 2021. Une grande installation photovoltaïque est prévue sur le toit de ce niveau et permettrait d’augmenter le pic de puissance disponible sur le site d’AVM à 1 MWp. « C’est nécessaire car avec l’étape d’épuration des micropolluants, nous aurons besoin d’environ 3,5 GWh de courant par an », explique le directeur. La consommation actuelle s’élève à 1,8 GWh.

D’un autre côté, on prévoit de moderniser certains ouvrages comme les installations de co-substrats, le ballon à gaz et la biologie. Les « bandes énergétiques » encore libres sur le site font aussi l’objet de nouveaux projets : l’exploitant vérifie la possibilité de construire des batteries de stockage ainsi que des installations Power-to-Gas.

AVM va se trouver à l’avenir confronter à un nouveau défi : garder la maîtrise de tous les processus de plus en plus complexes résultant de l’extension du parc. Mais ici, le directeur reste confiant : « Avec l’aide de RITUNE®, je ne vois aucune grosse difficulté se profiler. »

Crédit photo: Abwasserverband Morgental (photo de couverture, photos 1–4)