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Optimisation des petites stations d'épuration

Des équipements économes en énergie et un système de contrôle ultramoderne convivial réduisent la charge de travail des employés et permettent à la municipalité de faire économiser de l'argent en réduisant les dépenses énergétiques. Une véritable situation gagnant-gagnant pour l'environnement, la population et la municipalité.

Il fait un froid glacial dans la petite municipalité de Prosselsheim, à quelques kilomètres au nord-est de la ville de Würzburg, en Allemagne. Une équipe de SüdWasser, un fournisseur de services d'eau et d'eaux usées municipaux et industriels, travaille avec Siemens pour remplacer le système de surveillance du niveau d'une station de relevage des eaux usées de la station d'épuration de Prosselsheim. Un nouveau compteur de niveau radar surveillera en permanence le niveau de la station de pompage et transmettra les relevés au système de contrôle unifié SIMATIC WinCC à des fins de documentation, de visualisation et d'archivage. Cette solution permettra à Elmar Scholl, qui travaille pour la municipalité de Prosselsheim, de régler les points de commutation des pompes à eaux usées à tout moment et d'optimiser les performances de la station de relevage, y compris lors de vos déplacements ou à la maison, grâce à un accès à distance flexible via un navigateur Web.

Vue aérienne de la station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim
Photo de Michael Werner

Des années 1990 à 2024

Le compteur de niveau radar est le dernier ajout aux unités de traitement des eaux usées de la petite usine dont la capacité de traitement n'est que de 1 500 équivalents habitants. Des usines de taille similaire se trouvent dans toute l'Allemagne, et la situation initiale avant la mise à niveau était également assez typique pour ce type d'usines, comme le rappelle Michael Werner, ingénieur de SüdWasser : « La station d'épuration a été mise en service en 1993. Trente ans plus tard, de nombreuses unités installées dans l'usine n'étaient plus conformes aux normes d'efficacité actuelles, et la technologie de contrôle montrait également son âge. » C'est pourquoi Prosselsheim a confié à SüdWasser la refonte complète de l'usine : « Nous avons essentiellement mis à jour toutes les technologies de traitement et de contrôle avec des systèmes de pointe. »

Nous avons mis à jour toutes les technologies de traitement et de contrôle avec des systèmes ultramodernes.
Michael Werner, Ingénieur, Südwasser
L'usine doit fonctionner en mode automatique autant que possible et obtenir les meilleurs résultats avec un minimum de temps.
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim
L'équipe a sorti l'ancienne armoire, en a installé une nouvelle et a connecté le système. Le soir du même jour, l'usine était opérationnelle. Chapeau bas !<br/>
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim

Exigences : Fiabilité, efficacité et facilité d'utilisation

Prosselsheim est une petite municipalité, et le temps et le personnel nécessaires à l'exploitation de la station d'épuration sont des ressources limitées. Lors du choix d'un système de commande adapté, la fiabilité était ce qui importait le plus, explique Scholl, qui travaille pour le service des infrastructures de la municipalité : « La surveillance et l'exploitation de la station d'épuration ne sont qu'une de mes responsabilités. Je suis sur place uniquement pour les mesures et les contrôles quotidiens ; le reste du temps, j'ai besoin que l'usine fonctionne en mode automatique autant que possible et obtienne les meilleurs résultats en un minimum de temps. »

Station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim Portrait Elmar Scholl
Panneau opérateur local de la station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim

Un package convaincant pour le système de contrôle

Le choix du système de commande adapté à l'usine n'était pas qu'une question de prix pour Prosselsheim et SüdWasser, « même si c'est, bien entendu, un aspect important pour les petites municipalités, » explique Werner. Pour Scholl, le facteur décisif a été le feedback positif des opérateurs de la station d'épuration d'une commune des environs de Prosselsheim : « Nous avons demandé aux opérateurs s'ils étaient satisfaits de la solution, en particulier en cas de problème. Ce qu'ils nous ont dit, c'est que Siemens fournit un soutien exceptionnel en tant que partenaire de projet : un coup de fil et le problème est résolu. » Au final, le programme de modernisation de Siemens a fait l'affaire, et Siemens a remporté le contrat pour la fourniture et l'intégration des systèmes électriques et de contrôle... « et c'était la bonne décision » confirme Werner.

Toutes les actions de l'opérateur se présentent de la même manière sur un PC, le panneau de commande local ou un appareil mobile.

Surveillance et documentation fiables sur place et à distance

Depuis 2023, la station d'épuration de Prosselsheim utilise une solution intégrée de Siemens pour le système de contrôle et l'automatisation de l'usine. Les systèmes distribués à distance, tels que le réservoir de trop-plein des eaux pluviales, sont connectés au système de contrôle et au système de télémaintenance via un accès réseau cellulaire sécurisé basé sur un VPN (réseau privé virtuel) via Telecontrol Server Basic, ce qui garantit qu'il n'y a pas d'interruption du système ici non plus. Toutes les opérations peuvent être surveillées et contrôlées dans SIMATIC WinCC Unified, y compris via une tablette PC portable. L'accès à distance ne nécessite qu'un navigateur Web, donc la solution ne nécessite aucune maintenance, et les fonctionnalités de cybersécurité intégrées garantissent un accès distant sécurisé, essentiel pour tout système d'infrastructure critique.

Un homme d'âge mûr regarde une tablette.
Station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim Analyse du comportement de l'usine

Modernisation fluide en une seule journée

Siemens a conçu la solution pour Prosselsheim afin de servir de modèle à d'autres petites stations d'épuration des eaux usées. Les composants standardisés et harmonisés permettent de moderniser facilement les systèmes de commande et d'automatisation, une promesse que Siemens a pu tenir pleinement à Prosselsheim, comme le rappelle Scholl : « Mettre l'eau en zone tampon pendant plusieurs jours n'est pas une option pour notre usine. La modernisation a donc dû avoir lieu en cours de fonctionnement. » Et c'est exactement ainsi que s'est produit le changement : « En une journée, l'équipe a retiré l'ancienne armoire, en a installé une nouvelle et a connecté le système. Le soir du même jour, l'usine était opérationnelle. Chapeau bas ! »

Transition en douceur

Le passage de l'ancien système au nouveau s'est fait tout aussi facilement pour Scholl. Toutes les actions de l'opérateur se présentent de la même manière sur un PC, le panneau de commande local ou un appareil mobile, ce qui rend le système très intuitif : « Il est vraiment très facile de travailler dans le système et, par exemple, d'ajuster les points de réglage » explique Scholl. « Je me connecte, je clique une fois et je sais ce que je dois faire. Aucun cours de training n'est nécessaire. » La solution intuitive nécessite un minimum d'effort de training, afin que les collègues puissent facilement remplacer Scholl en cas de besoin. Annika Schultheiß, technicienne en traitement de l'eau chez SüdWasser, le confirme. Elle aide le personnel des stations d'épuration, y compris Scholl, à optimiser le site et aime aussi travailler elle-même avec SIMATIC WinCC Unified : « Je peux, par exemple, suivre facilement le comportement du système en utilisant le point de vue des tendances : les modifications que nous avons apportées, les modifications apportées à l'usine, les résultats. »

Fonctionnement mobile de la station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim
Réservoirs de la station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim

La transparence favorise l'optimisation des processus

Et les résultats du projet de modernisation sont déjà impressionnants : le remplacement des anciennes unités de traitement permet à lui seul d'économiser environ 500 kWh d'électricité par jour pour la municipalité. « Cela m'a déjà valu les éloges du maire » dit Scholl avec un sourire. Toutes les données de consommation d'énergie sont enregistrées par les appareils SENTRON PAC et transmises au système de contrôle. La transparence accrue apportée par le nouveau système de contrôle aidera Scholl et Schultheiß à optimiser leurs processus à l'avenir : « Nous nous efforçons d'améliorer encore les performances des traitements et l'efficacité énergétique » explique le technicien.

Notification et alertes automatiques

Si quelque chose ne fonctionne pas comme prévu dans l'usine, Scholl en est automatiquement avertie par texto. Cette notification sera bientôt complétée par le Application Alarm Control Center de Siemens Solution Partner Alarm IT Factory. L'application envoie des notifications pertinentes, l'état des messages et la disponibilité de l'équipe aux destinataires spécifiés. Autre fonctionnalité pratique : les alertes nocturnes prioritaires déclenchent une sonnerie sur le téléphone portable qui est répétée jusqu'à ce que le message soit accusé de réception.

Système de contrôle de la station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim

Des rapports réglementaires en un simple clic de souris

Combiner le système de contrôle avec le module complémentaire WinCC PM-ANALYZE remplace également le journal des opérations sur papier, laborieusement tenu. Toutes les données sont enregistrées numériquement, ce qui permet à Scholl de suivre et d'analyser les données provenant de différentes sources, y compris les résultats de sondes manuelles et de mesures. L'une des fonctionnalités qui réduit la charge de travail de manière significative est la création de rapports obligatoires pour la DWA (Association allemande pour l'eau, les eaux usées et les déchets) et leur transmission via l'interface DaBay. Scholl est particulièrement reconnaissante pour cette fonctionnalité : « Avant, nous enregistrions les valeurs des processus dans notre journal de bord et devions les compiler et les analyser manuellement, ce qui prenait deux ou trois jours. Et, bien entendu, des erreurs de calcul et des erreurs se sont produites. » Désormais, les rapports conformes à la DWA ne prennent que quatre ou cinq heures : toutes les données sont compilées dans le modèle approprié en un seul clic. Il ne reste plus qu'à vérifier le rapport et à l'envoyer à l'autorité des eaux.

Meilleure compréhension du processus de traitement

Pour Werner, les avantages du nouveau système de contrôle vont au-delà de l'amélioration du fonctionnement quotidien et de l'efficacité de l'usine ; le système permet également aux opérateurs d'accéder plus facilement à l'usine et à ses données, sans avoir besoin de capteurs coûteux. « Vous pouvez faire plus avec les données dont vous disposez. Cela vous permet de mieux contrôler le processus de traitement. Cela donne aux opérateurs la confiance nécessaire pour tester de nouvelles stratégies. Le nouveau système de contrôle permet ainsi de mieux comprendre le processus de traitement dans son ensemble. » L'intégration de la station de relevage contribuera sans aucun doute à cette meilleure compréhension. L'appel d'offres pour la mise à niveau des stations distantes restantes est déjà en cours de préparation, explique Werner, « et ce serait bien si Siemens obtenait également ces contrats. »

Il est vraiment très facile de travailler dans le système et, par exemple, de régler les points de réglage. Je me connecte, je clique une fois et je sais ce que je dois faire. Aucun cours de training n'est nécessaire.
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim
Je peux facilement suivre le comportement du système en utilisant le point de vue des tendances : les modifications que nous avons apportées, les modifications apportées à l'usine, les résultats.
Annika Schultheiß, Technicien en traitement de l'eau, SüdWasser
Auparavant, la création manuelle des rapports réglementaires prenait deux ou trois jours. À présent, c'est un processus entièrement numérique, sans erreur, réalisé en quelques heures seulement.
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim
Vous pouvez faire plus avec les données dont vous disposez. Cela permet de mieux comprendre le processus de traitement dans son ensemble.
Michael Werner, Ingénieur, SüdWasser

Le plan des petites stations d'épuration

Siemens soutient la modernisation et l'automatisation de petites stations d'épuration, comme celle de Prosselsheim, grâce à un ensemble matériel et logiciel complet contenant tous les composants nécessaires à un fonctionnement transparent de l'usine : SIMATIC WinCC Unified comme système de contrôle et deuxième niveau de fonctionnement via les panneaux de commande, contrôleurs SIMATIC pour l'automatisation des installations, systèmes de surveillance de l'énergie SENTRON PAC, télécontrôle et le module complémentaire WinCC PM-ANALYZE pour l'analyse des données et la conformité DWA reportages. Le package peut facilement être adapté à des exigences spécifiques et est entièrement conçu en TIA Portal. Pour simplifier encore l'ingénierie de projet, Siemens fournit aux utilisateurs un exemple d'application gratuit. Les exploitants d'usines et les intégrateurs de systèmes bénéficient ainsi d'une solution complète offrant un excellent rapport qualité-prix.

Automatisez les stations d'épuration avec WinCC Unified
Exemple d'application de la station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim