Cas

75 000 m3 d'eau adoucie pour système de chauffage solaire

SUNSTORE 4 est un réseau de chauffage urbain solaire étendu situé dans la ville de Marstal sur l'île danoise d'Aeroe. Le système de chauffage solaire utilise un immense réservoir d'eau de 75 000 m3 pour stocker l'énergie thermique, lorsque le soleil ne brille pas. L'approvisionnement en eau pour le stockage de chaleur de la fosse provenait de trois puits d'eau souterraine à proximité. Une station d'épuration en location d'EUROWATER a assuré la filtration et l'adoucissement des eaux souterraines dans le délai de 70 jours ; un challenge à plus d'un titre !

Énergie solaire

Le soleil joue sans aucun doute un rôle majeur dans l'approvisionnement énergétique du futur. La hausse des prix de l'énergie, l'attention accrue portée à l'environnement ainsi que les technologies en constante amélioration ont fait de la production d'eau chaude et d'électricité par chauffage solaire une option rentable et respectueuse du CO2 pour l'approvisionnement en énergie. Un choix durable qui a en même temps un faible coût total de possession (TCO).

Marstal District Heating teste les principes avec un système de chauffage solaire plus petit depuis plusieurs années. En 2011, il a été décidé d'agrandir considérablement l'usine précédemment couronnée de succès. Désormais, le soleil devrait fournir de l'eau chauffée à la moitié des habitants de Marstal – toute l'année !

Les panneaux solaires thermiques sont installés à la périphérie de Marstal. (Photo : Erik Christensen, Wikipedia.org, CC type BY-SA 3.0)

Production d'énergie renouvelable avec stockage de chaleur

Le chauffage solaire est une source d'énergie efficace, mais bien sûr uniquement tant que le soleil brille. Alors que faites-vous quand il fait nuageux, ou en hiver, quand il y a moins d'heures d'ensoleillement ? C'est là qu'intervient le stockage de la chaleur.

Afin de fournir de l'énergie thermique tout au long de l'année, il est nécessaire d'avoir une sorte de tampon qui peut retenir la chaleur, et qui est utilisé comme stockage de chaleur en fosse.

Une fosse de stockage de chaleur n'est dans toute sa simplicité qu'un immense réservoir d'eau, avec de l'eau chauffée à 75-85°C par un système de chauffage solaire. La température est calculée sur la base d'un compromis entre efficacité et capacité, et d'une analyse des facteurs environnementaux environnants.

Approvisionnement en eau et qualité de l'eau

Un bureau d'études a réalisé les premières études de sol et en même temps examiné d'où devaient provenir les nombreux m3 d'eau.

On s'est d'abord demandé si les eaux usées traitées d'une station d'épuration voisine pouvaient être utilisées. Cependant, il a été rapidement précisé que le fait de placer une telle quantité d'eaux usées au-dessus d'un réservoir d'eau souterraine pouvait être très préoccupant. De plus, des substances incontrôlables et contaminantes pourraient poser un problème pour les équipements techniques. Et cela impliquerait un pipeline de 1,5 km de long à travers les routes et à travers les habitations de l'île.

Il a également été examiné si les services publics d'Aeroe pouvaient fournir la quantité d'eau potable nécessaire, mais cela n'a pas été possible dans les délais.

C'est pourquoi Marstal District Heating a contacté EUROWATER pour trouver une solution pérenne. Après une analyse approfondie, il était clair que l'approvisionnement en eau devait provenir directement de trois puits d'eau souterraine à proximité. L'eau serait filtrée par des filtres sous pression suivis d'un adoucissement pour atteindre la bonne qualité d'eau.

Les nombreux litres d'eau ne devaient être fournis qu'une seule fois. Une installation de traitement de l'eau en location était donc un choix parfait pour cette mission temporaire. Dans le même temps, la grande quantité d'eau devait être livrée assez rapidement pour démarrer le système de chauffage solaire au moment souhaité.

Un très grand trou dans le sol

75 000 m3 d'eau prennent beaucoup de place. Plus précisément un lac de 18 000 m2 et 16 mètres de profondeur au point le plus profond. Les fouilles ont duré longtemps et ont constitué un spectacle impressionnant.

Après l'excavation, le trou a été recouvert à l'intérieur d'un "sac en plastique" épais et soudé pour l'isolation et pour empêcher l'eau de s'échapper. Peu de temps après l'installation, la station d'épuration en conteneur a été mise en service et, en moins de 70 jours, le stockage de chaleur a été rempli d'eau de la qualité adoucie nécessaire. Enfin, un couvercle isolant constitué de tapis de mousse épais a été placé au-dessus de la fosse.

Excavation de la fosse de stockage de chaleur. A gauche se trouve la buse de 16 m de haut. (Photo: Leo Holm)

Traitement de l'eau

Dans un système de chauffage solaire, un liquide circulant dans les panneaux solaires est réchauffé par le soleil. À l'aide d'un échangeur de chaleur et d'une pompe à chaleur, la chaleur est transférée et utilisée pour chauffer l'eau du chauffage urbain.

Chez SUNSTORE 4, les panneaux solaires chauffent à la fois l'eau du chauffage urbain et la fosse de stockage de chaleur, car l'usine a une surproduction calculée pendant les mois actifs.

L'eau de la fosse de stockage de chaleur (comme l'eau du chauffage urbain) circule dans les tuyaux, les échangeurs de chaleur et les pompes à chaleur, ce qui impose des exigences élevées sur la qualité de l'eau pour éviter la corrosion et les dépôts dans les machines.

L'eau brute fournie était une eau souterraine non traitée et ne pouvait donc pas être acheminée directement dans la fosse de stockage de chaleur. Il devait d'abord être ramolli - un processus qui élimine le calcium et le magnésium. L'adoucissement peut être réalisé sans produits chimiques avec échange d'ions si l'eau disponible est conforme à la qualité de l'eau potable. Il était donc nécessaire de traiter l'eau pour le fer et le manganèse à travers des filtres sous pression avant le processus d'adoucissement.

Deux filtres sous pression ont été mis en fonctionnement parallèle, ainsi que trois installations d'échange d'ions avec une production continue. Grâce au lavage à contre-courant horaire des filtres sous pression et à la régénération des installations d'échange d'ions, il a été possible d'établir une alimentation stable en eau adoucie de la fosse de stockage de chaleur.

Livraison et installation de la station d'épuration temporaire. (Photo : Svend Flensborg)

Installation permanente

Même si la fosse de stockage de chaleur est un système fermé, l'évaporation se produira avec le temps, ainsi que le risque de petites fuites. Par conséquent, Marstal District Heating a installé une plus petite installation permanente d'adoucissement SM82-F d'EUROWATER pour réapprovisionner la fosse de stockage de chaleur si nécessaire.

La fosse de stockage de chaleur est presque remplie d'eau adoucie et il ne manque que le couvercle. Au milieu du lac se trouve le haut de la buse. (Photo: Leo Holm)

Plus d'information

Projet de chauffage solaire de Marstal District Heating : www.solarmarstal.dk
SUNSTORE 4 : www.sunstore4.eu 

Les faits


Informations techniques

  • Zone de chauffage solaire : 1 034 modules de chauffage solaire totalisant 15 000 m2
  • Superficie bâtie : 43.500 m2
  • Chaudière biomasse 4 MW
  • 750 KW ORC (Cycle Organique de Rankine)
  • Pompe à chaleur 1,5 MW
  • Stockage de la chaleur du barrage : 75 000 m2 d'eau adoucie
  • Délai de réapprovisionnement : 70 jours
  • Dureté eau adoucie : < 0,5 °dH
  • Retour sur investissement : env. 9 années

Équipement de traitement de l'eau

  • Filtre à pression TF25
  • Filtre à pression TF35
  • 3 x Adoucisseurs type SFH 1802-F
  • Station de pompage avec 2 pompes Grundfos
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