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

L'énergie solaire

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

Le chauffage urbain de Marstal a testé les principes avec un système de chauffage solaire plus petit pendant un certain nombre d'années. En 2011, il a été décidé d'agrandir considérablement l'installation qui avait déjà fait ses preuves. Désormais, le soleil devrait fournir de l'eau chaude à la moitié des habitants de Marstal, et ce toute l'année !

Les panneaux de chauffage solaire sont installés dans les alentours de Marstal. (Photo : Erik Christensen, Wikipedia.org, CC type BY-SA 3.0)

La production d'énergie renouvelable avec le stockage de la chaleur

Le chauffage solaire est une source d'énergie efficace, mais bien sûr uniquement tant que le soleil brille. Que faites-vous donc lorsque le temps est nuageux ou en hiver, lorsque le nombre d'heures d'ensoleillement est réduit ? C'est là que le stockage de la chaleur entre en jeu.

Afin de fournir de l'énergie thermique tout au long de l'année, il est nécessaire de disposer d'une sorte de tampon capable de retenir la chaleur, et c'est ce qu'on appelle une fosse de stockage de la chaleur.

Un stockage de chaleur en fosse n'est dans toute sa simplicité qu'un énorme réservoir d'eau, dont l'eau est chauffée entre 75-85°C grâce à 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.

L'approvisionnement en eau et qualité de l'eau

Une entreprise de consultation a réalisé les premières études de sol et a examiné en même temps d'où viendraient les nombreux m3 d'eau.

On s'est d'abord demandé si l'on pouvait utiliser des eaux usées traitées provenant d'une station d'épuration voisine. Toutefois, il a été rapidement précisé que le fait de placer une telle quantité d'eau usée au-dessus d'un réservoir d'eau souterraine pourrait susciter de grandes inquiétudes. En outre, des substances incontrôlables et contaminantes pourraient poser un problème pour les équipements techniques. Et cela impliquerait un pipeline de 1,5 km de long traversant les routes et 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 le délai imparti.

Le chauffage urbain de Marstal a donc contacté EUROWATER pour trouver une solution d'avenir. Après une analyse approfondie, il était clair que l'approvisionnement en eau devait provenir directement de trois puits d'eau souterraine situés à proximité. L'eau sera filtrée par des filtres à pression, puis adoucie pour atteindre la qualité d'eau requise.

Les nombreux litres d'eau ne devaient être fournis qu'une seule fois. Une station de traitement d'eau louée était donc un choix parfait pour cette mission temporaire. Au même moment, la grande quantité d'eau devait être livrée rapidement afin de déclencher le système de chauffage solaire au bon moment. 

Un très grand trou dans le sol

75,000 m³ d'eau occupent beaucoup d'espace. Plus précisément un lac de 18 000 m2 et de 16 mètres de profondeur au point le plus profond. L'excavation s'est déroulée sur une longue période, et a offert 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 toute fuite d'eau. Peu de temps après l'installation, la station de traitement de l'eau en conteneur a été mise en service et, en moins de 70 jours, le stockage de la chaleur a été rempli d'eau de la qualité nécessaire et adoucie. 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 la chaleur. A gauche, 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 grâce au rayon du 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.

Au SUNSTORE 4, les panneaux solaires chauffent en même temps l'eau de chauffage urbain et la fosse de stockage de la 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 en matière de 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 introduite directement dans le réservoir de stockage de chaleur. Elle devait d'abord être adoucie - un processus qui élimine le calcium et le magnésium. L'adoucissement peut être effectué chimiquement sans 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 par des filtres à pression avant le processus d'adoucissement.

Deux filtres sous pression ont été placés parallèlement ainsi que trois installations d'échange d'ions à production continue. Grâce au lavage à contre-courant des filtres sous pression et à la régénération des installations d'échange d'ions toutes les heures, il a été possible d'établir un approvisionnement stable en eau adoucie pour la fosse de stockage de la chaleur.

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

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