Efficacité Mesures

Pour le traitement du combustible issu de l'incinération des boues d'épuration, une installation de déshydratation des boues d'épuration est nécessaire dans un premier temps. Celle-ci est généralement installée au niveau du sol sur le site de l'usine. Une telle installation existe déjà dans la station d'épuration de Mayence. Cependant, cela nécessiterait de transporter les boues déshydratées à l'aide de pompes à matières épaisses très gourmandes en énergie. Pour des raisons d'efficacité énergétique, une nouvelle installation de déshydratation des boues d'épuration plus efficace sur le plan énergétique a été prévue à l'étage supérieur de l'usine d'incinération, en remplacement de l'ancienne installation de déshydratation, de sorte que les boues déshydratées puissent tomber dans la fosse à boues sans grande dépense d'énergie. Cela permettra d'économiser environ 1 763 MWh el/a ou 940 tCO2/a.

En règle générale, les boues d'épuration déshydratées livrées sont pompées à l'aide de pompes à matières épaisses très gourmandes en énergie depuis la trémie de livraison vers le silo, puis depuis le silo vers le séchoir à boues d'épuration. Dans la nouvelle usine d'incinération de Mayence, une solution plus économe en énergie avec un système de grue à grappin est prévue. Cela permettra d'économiser environ 2 624 MWh el/a ou 1 400 tCO2/a.

Certaines des installations existantes d'incinération des boues d'épuration brûlent les boues non séchées dans un four à lit fluidisé et ne peuvent pas permettre une combustion autothermique en raison de la forte teneur en eau des boues d'épuration . Pour cela, des combustibles fossiles doivent être introduits dans le four. Dans l'installation prévue à Mayence, deux séchoirs à couche mince à haut rendement énergétique, chauffés par la vapeur d'échappement de la turbine, sont prévus, ce qui rend inutile l'alimentation permanente du four en combustibles fossiles. Les deux séchoirs permettent d'économiser environ 952 MWh el/a d'électricité et environ 2 094 MWh th/a d'énergie thermique, soit au total 1 630 tCO2/a. De plus, l'acquisition ou la présence du séchoir à couche mince permet le raccordement au réseau de chauffage urbain d'au moins 2 000 foyers à Mayence. Cela permet d'économiser environ 36 900 MWh th/a, soit 7 450 tCO2/a supplémentaires.

Presque toutes les installations d'incinération des boues d'épuration brûlent les boues dans un four à lit fluidisé à un seul étage. À Mayence, les boues d'épuration séchées à 45 % sont ensuite brûlées de manière autothermique dans un four à lit fluidisé à deux étages spécialement conçu et économe en énergie . Cela permet d'utiliser des ventilateurs plus économes en énergie et de réduire simultanément les émissions d'oxyde d'azote et de gaz à effet de serre sous forme de protoxyde d'azote d'environ 16,7 tN2O/a et 5 190 tCo2/a.

Dans l'installation prévue, une combinaison d'équipements comprenant une chaudière à vapeur haute pression économe en énergie, spécialement conçue pour le four à lit fluidisé, a été commandée. Celle-ci garantit une pression de vapeur exceptionnellement élevée ainsi qu'un rendement vapeur plus efficace pour l'incinération des boues d'épuration.

Cette vapeur produite de manière renouvelable est transformée en énergie électrique dans un turbogénérateur particulièrement efficace sur le plan énergétique grâce à sa conception. 80 % de l'énergie électrique est utilisée comme électricité propre pour l'installation d'incinération . Les 20 % d'énergie électrique excédentaire sont fournis sous forme d'énergie renouvelable à la station d'épuration de Mayence, ce qui lui permet d'atteindre la neutralité énergétique. Le four à lit fluidisé permet d'économiser 426 MWh el/a d'électricité et 1 148 MWh th/a de chaleur. La chaudière à vapeur haute pression et le turbogénérateur permettent de produire environ 11 480 MWh el/a d'électricité renouvelable. Le four, la chaudière et la turbine permettent d'économiser au moins 6 600 tCO2/an.

La plupart des installations d'incinération des boues d'épuration utilisent un procédé dit de lavage humide pour l'épuration des fumées après le filtre électrostatique, dans lequel plus de 99,9 % des cendres ont déjà été séparées. Ce procédé fait appel à divers produits chimiques humides qui sont acheminés vers une station d'épuration sous forme d'eaux usées polluées et doivent y être traités de manière énergivore. À Mayence, le procédé de nettoyage des gaz de combustion quasi sec, plus économe en énergie, sera utilisé à l'avenir. Cela permettra d'économiser au moins 492 MWh el/a dans le nettoyage à sec des gaz de combustion, ainsi que d'autres quantités importantes d'électricité dans la station d'épuration. Cela correspond à une économie supplémentaire de CO2 de 260 tCO2/a.

Toutes les installations mécaniques à haute efficacité énergétique mentionnées ci-dessus doivent être abritées et reliées entre elles par des voies courtes sans perte d'énergie. Cela nécessite un bâtiment complexe doté d'équipements techniques appropriés (éclairage, sanitaires, etc.) qui protègent l'installation des intempéries, du bruit et des odeurs. La partie structurelle de l'installation d'incinération ne sert pas spécifiquement à l'efficacité énergétique et n'a pas été prise en compte dans la liste des coûts éligibles.

Il convient tout particulièrement de souligner que seule une approche globale de l'installation permet de réduire les émissions de CO2 de 2 160 tCO2/a lors du transport des boues d'épuration et de produire de la chaleur renouvelable pour environ 4 000 foyers à Mayence.