Un jumeau numérique pour les stations d'épuration

Severn Trent a déployé un jumeau numérique basé sur la physique et un logiciel alimenté par l'IA dans son usine phare de Strongford afin de réduire les émissions de protoxyde d'azote, de réduire la consommation d'énergie et d'atteindre la neutralité carbone.

Indispensable mais largement invisible, le traitement des eaux usées fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, consomme beaucoup d'énergie et génère une part importante des émissions de gaz à effet de serre. Au Royaume-Uni, des décennies de sous-investissement, de hausse de la demande et de changement climatique ont poussé les installations vieillissantes à leurs limites et ont placé les infrastructures vertes en tête des priorités de l'industrie.

À Strongford, avec le soutien de l'Ofwat Innovation Fund, Severn Trent transforme sa station de traitement des eaux usées en un projet phare pour le secteur, démontrant ainsi qu'il est possible de lutter contre les émissions liées aux procédés grâce à des innovations pratiques. L'entreprise est en train d'intégrer et de moderniser une suite de technologies physiques à faibles émissions de carbone ainsi qu'une technologie haute fidélité Digital Twin dans l'installation afin de réduire son impact environnemental et de l'aider à atteindre la neutralité carbone.

Modèle numérique + données du monde réel + règles basées sur la physique = moins de N₂O

Le protoxyde d'azote (N₂O) est 273 fois plus puissant que le CO₂ et peut représenter jusqu'à la moitié de l'empreinte carbone totale d'une usine. Pour réduire ce gaz puissant, Severn Trent explore les technologies physiques et numériques. Outre la mise à l'essai d'une technologie avancée de destruction du N₂O, le projet Strongford Net Zero Hub étudie également une solution révolutionnaire, le premier modèle de protoxyde d'azote utilisant une réplique virtuelle basée sur des données réelles et des données physiques, utilisant notre technologie.

Le Digital Twin et la solution logicielle basée sur l'IA fonctionnent ensemble pour fournir des informations en temps réel sur les processus d'assainissement qui sont généralement difficiles à évaluer. Ils s'appuient sur 60 000 points de données dynamiques et statiques et 29 000 équations différentes pour modéliser les processus biologiques, chimiques et physiques complexes qui se produisent entre le moment où l'eau entre et le moment où la plante existe.

Une solution logicielle basée sur l'IA permet une surveillance en temps réel

« L'optimiseur de traitement SIWA fournit aux opérateurs les points de réglage recommandés afin qu'ils puissent gérer leurs processus de manière à minimiser ces émissions », explique Adam Cartwright, qui a précédemment dirigé notre stratégie logicielle pour l'eau et les eaux usées.

Au-delà du projet Strongford, des applications SIWA basées sur l'IA, telles que Détecteur de fuites SIWA et SIWA Blockage Predictor utilisent également des données en temps réel et historiques pour distinguer les conditions normales des conditions anormales sur les réseaux d'eau.

La numérisation favorise l'efficacité écologique et énergétique

Les modèles logiciels, ou capteurs souples, estiment les variables clés, telles que la demande biologique en oxygène et les émissions de protoxyde d'azote, en utilisant les données disponibles, même lorsqu'aucune mesure directe n'est possible. Cela permet aux opérateurs de mieux comprendre les performances et favorise la conformité réglementaire.

Associées à une surveillance en temps réel de la qualité de l'eau, les applications SIWA permettent aux opérateurs d'ajuster l'aération et le dosage du chlore, entre autres, afin de réduire les incertitudes ainsi que la consommation d'énergie et de produits chimiques.

« Ce que nous voulions vraiment faire, c'est doter notre équipe opérationnelle de cette capacité de simulation afin de trouver un équilibre entre tous ses concurrents actuels. » explique Jess Alce, responsable de l'innovation stratégique chez Severn Trent.

Moderniser l'infrastructure tout en fournissant un service continu n'est pas une tâche facile. Environ 400 000 personnes à Newcastle-under-Lyme et Stoke-on-Trent dépendent du système de traitement de l'eau de Strongford. Nous sommes fiers d'apporter nos décennies d'expérience en matière de processus à ce projet, en aidant à mettre en place des opérations plus propres et plus durables et en plaçant la barre plus haut dans un secteur qui nous tient à cœur.

Severn Trent est une société d'eau et d'eaux usées basée au Royaume-Uni qui approvisionne 4,6 millions de foyers et 220 000 entreprises dans les Midlands anglais et dans certaines régions du Pays de Galles.

Severn Trent Water