L’expertise industrielle au service de l’environnement et de la performance énergétique des UVE

Un incinérateur de déchet avec valorisation énergétique, qu’est-ce que c’est ?

Un incinérateur de déchets avec valorisation énergétique est une installation industrielle conçue pour brûler des déchets solides tout en récupérant l’énergie générée par ce processus de combustion. Cette énergie peut être transformée en électricité, en chaleur ou en vapeur, utilisable pour diverses applications industrielles, commerciales ou domestiques.

Etat des lieux des incinérateurs en France

Si près de 70% des incinérateurs modernes intègrent des systèmes de valorisation énergétique dans le monde, en France c’est la quasi-totalité de ces usines d’incinération qui sont équipées (90%).

Cela s’explique par des réglementations strictes ainsi qu’une politique nationale incitative en matière de gestion des déchets et de production d’énergie renouvelable. La Loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte (LTECV) encourage fortement la valorisation énergétique. Les collectivités locales et les opérateurs privés investissent dans des technologies avancées pour répondre à ces exigences réglementaires.

Les enjeux de ce marché

Les enjeux de ce marché de l’incinération de déchets sont multiples :

Environnemental

- Réduction des volumes de déchets envoyés en décharge, contribuant ainsi à la diminution de la pollution des sols et des eaux souterraines.
- Diminution des émissions de gaz à effet de serre par la réduction de la décomposition anaérobie des déchets en décharge.

Énergétique

- Production d’énergie renouvelable à partir de déchets non recyclables, contribuant ainsi à la diversification des sources d’énergie.
- Amélioration de l’efficacité énergétique globale en utilisant la chaleur résiduelle pour le chauffage urbain ou des processus industriels.

Social et économique :

- Création d’emplois dans la construction, l’exploitation et la maintenance des installations.
- Acceptation sociale et opposition locale aux incinérateurs en raison des préoccupations concernant les émissions et l’impact sur la santé publique.

Comment cette chaleur est-elle utilisée ?

L’énergie produite à partir de ces incinérateurs modernes est le plus souvent utilisée sous forme de chaleur. Cette chaleur est redistribuée et envoyée sur différents sites : au sein de l’usine, dans les foyers de la ville, dans des structures tierces tels que des hôpitaux, des bureaux etc..

Elle peut aussi être convertie en électricité pour alimenter les réseaux locaux et ainsi contribuer à la diversification des sources d’énergie.

Quels sont les besoins des usines d’incinération de déchets

Afin d’optimiser la récupération énergétique et ainsi réduire les émissions, ces process innovent sans cesse et intègrent notamment des systèmes de contrôle avancés.

En automatisme industriel

Des systèmes de contrôles et de supervision SCADA pour surveiller et contrôler en temps réel les différents systèmes de l’usine
Des capteurs, actionneurs et PLC pour automatiser les actions et gagner en efficacité et mener une politique de maintenance prédictive

En électricité industrielle

Des générateurs électriques et des dispositifs de distribution pour convertir l’énergie thermique en électricité et l’injecter dans le réseau local
Des systèmes de gestion de l’énergie (EMS) pour optimiser la consommation énergétique
Des systèmes aux normes et des dispositifs de protection contre les anomalies pour assurer la sécurité des installations et des opérateurs

En instrumentation

Des capteurs de différents types (température, pression, débit, niveaux…) pour surveiller et contrôler un certain nombre d’indicateurs nécessaires au bon fonctionnement du process
Des instruments de mesure des émissions (CO2, Nox etc..) pour garantir la conformité aux normes environnementales

Notre expertise au service de nos clients

Nous sommes reconnus par la communauté des automaticiens pour notre expertise avancée en matériel et logiciels. Grâce à nos capacités de production et d’intégration, nos méthodes de travail éprouvées et la mobilité internationale de nos équipes, nous prenons en charge la programmation des automates, des systèmes de supervision et des interfaces homme-machine, ainsi que la création et l’amélioration des standards de programmation de nos clients.

Côté électricité industrielle, nous jouissons de fortes compétences éprouvées grâce à une expérience de plus de 20 ans. Relevés, design et schématique, études d’installation, fabrication d’équipement, la liste de nos services est longue ! Ils peuvent être proposés soit par le biais de schémas contractuels ou de réalisations sur mesure.

Que ce soit dans le traitement des déchets, des eaux usées ou encore dans la maitrise des émissions de fumées et de gaz, nous avons su évoluer depuis des décennies, et faire d’IESA un acteur reconnu sur ce type d’installation au service de l’environnement.

Nous travaillons ainsi avec de nombreuses usines d’incinération de déchets que ce soit en direct ou via des intégrateurs. Nous intervenons principalement sur 2 process de l’usine.

1/ Le traitement de fumées

2/ La chaudière

Nous pouvons également proposer :

1/ Des contrats de maintenance

2/ Des conversions de programme automates

3/ L’amélioration de leurs vues IHM en intégrant des vues 3D

Voici quelques exemples de réalisations

L’Usine de valorisation de déchets de Monaco

L’usine de valorisation des déchets de Monaco, gérée par la SMA, comprend deux fours-chaudières et deux lignes de traitement des fumées. Elle fonctionne en continu tout au long de l’année et valorise sous deux formes l’énergie issue de la combustion.

Cette usine est équipée de l’ensemble des équipements modernes nécessaires à son exploitation dans le respect des normes européennes de rejets des fumées.

IESA est présent sur le site depuis 2006 pour la modernisation et l’automatisation de la combustion et du traitement des fumées.

Depuis 2008, nous avons mis en place un contrat de maintenance consistant à intervenir 1 à 2 fois par an pour réaliser l’ensemble des vérifications de fonctionnement.

Mise à jour de la supervision
Modification du programme
CR sur le stock des pièces et ainsi palier à l’obsolescence
Sauvegarde du programme et de la supervision pour créer un back up

En 2009, nos équipes ont réalisé l’implantation d’une architecture automatisme pour la sécurité de l’installation.

En 2019, les exploitants de l’usine nous ont contactés pour rénover le contrôle-commande complet de l’usine. Après avoir effectué une étude de site approfondie, nous avons évalué les interventions nécessaires pour entamer la phase de réalisation des travaux.

La SMA, pionnière dans l’amélioration continue du pilotage de l’exploitation à contacté IESA pour repenser les vues IHM en intégrant la 3D et a collaboré avec IESA pour l’implantation de nouveaux écrans dynamique et à commande vocale TEO.

L’affichage graphique 3D sur écran géant permet une lecture plus claire de l’installation et de visualiser un certain nombre d’indicateurs du processus : les températures, les fluides, rejet des polluants, et d’identifier rapidement l’état de fonctionnement des 2 lignes de l’usine.

Un Centre de Valorisation Energétique des déchets du Nord Est de la France

Ce centre de valorisation énergétique valorise environ 70 000 tonnes de déchets par an. Il incinère les déchets ménagers résiduels de 89 communes. Ces communes font partie du Syndicat Intercommunal de Traitement des déchets.

Lors de la mise en conformité à la suite du durcissement des normes de pollution européenne, nous avons modernisé les fours de l’usine en améliorant les systèmes de combustion. Pour ce faire nous avons optimisé le programme automate Schneider ainsi que le celui du Niveau 2. Nous avons également produit les schémas électriques, fabriqué les armoires puis géré l’ensemble du marché de travaux électriques.

Lors de la même phase d’amélioration nous avons eu l’opportunité d’améliorer le système de traitement de fumées de l’usine en développant le programme automate du process gérant le stockage et la distribution du charbon actif ainsi que de la dolomie.

Dans un second temps nous avons procéder à l’amélioration du processus par l’ajout d’un système d’injection de chaux et la suppression du contournement du système de filtration.

Nous sommes actuellement en phase de conversion des programmes PLC TSX premium de Schneider en M580 dans le cadre de la gestion de l’obsolescence de l’usine. Après avoir identifié les changements à effectuer, nous avons procédé à la conversion sur une nouvelle plateforme en remplaçant tous les éléments qui n’existait plus ou qui ne fonctionnaient plus.

Un incinérateur de déchets de la région parisienne

Ce Centre de tri et de traitement des déchets prend en charge les ordures ménagères, la collecte sélective, les déchets verts, les encombrants ainsi que les déchets résiduels.

L’incinération se passe en plusieurs temps :

La récupération des déchets
La combustion des déchets
La récupération des mâchefers et ferrailles
La récupération de la chaleur des fumées
Le traitement des fumées
Le contrôle des rejets atmosphériques

Lors d’un premier contrat, en 2019, nous avons participé à la modification du traitement de fumées de l’usine qui est passé d’un traitement humide à un traitement sec dans un souci de mise en conformité.

Nous avons repris l’intégralité des programmes automate, puis réécris l’ensemble de l’analyse fonctionnelle du traitement des fumées.

Nous avons procédé au démantèlement des parties de l’usine plus utilisé à la suite de la mise en conformité.

Nos équipes techniques ont géré l’installation des nouvelles armoires et équipements électriques.

La mise en service sur site a également été réalisée par nos automaticiens et électriciens.

Au même moment que le premier chapitre mais via différents lots, nous avons procédé au remplacement de la supervision dans le cadre de la gestion de l’obsolescence de l’usine. Nous avons d’abord récupéré les différentes applications existantes afin de s’inspirer des vues actuelles et ainsi pouvoir recréer l’ensemble des visuels sur la nouvelle plateforme sans perturber outre mesure les intervenant de l’usine.

Nous avons également œuvré sur le process de récupération de chaleur, en participant à l’ajout d’un système de récupération de chaleur fatale. Un échangeur Eau-Eau a été intégré afin de réchauffer l’eau et ainsi alimenter le réseau de chauffage urbain ainsi que les bureaux de l’UVE en chauffage.

Pour la partie automatisme industriel, le scope technique comprenait la création des programmes en retro-engineering, l’écriture de l’analyse fonctionnelle, les tests en plateforme de tests simulés avec le simulateur IESA Plug’n Test.

Côté électricité industrielle, nous avons ajouté les équipements électriques, dessiné les schémas électriques, fabriqué les nouvelles armoires dont nous avons testé les E/S chez le tableautier.

Evna, l’usine de valorisation énergétique des ordures ménagères de Schweighouse-sur-Moder

Construite en 1990, l’usine de valorisation énergétique du smitom, est le centre de traitement des ordures ménagères résiduelles d’un secteur de plus de 400 000 habitants.

Exploitée par SUEZ dans le cadre d’une délégation de service public, l’usine a été modernisée en 2018 afin d’augmenter la performance énergétique.

Depuis, le taux de rendement énergétique frôle les 100%. Modernisée, et ayant un process plus performant, l’usine a été baptisée d’un nouveau nom : EVNA, Energie et Valorisation Nord Alsace.

Dans cette usine, nous avons pris part au projet de changement du système de filtration. Dans le cadre de la mise en conformité en termes de pollution, le filtre à manche a été changé, un dispositif de récupération de chaleur ainsi qu’un transport pneumatique de cendres ont été ajoutés au process.

Le scope technique comprenait différentes parties réunies dans un même lot clef en main. Pour l’aspect automatisme, nous avons pris en charge la rédaction de l’analyse fonctionnelle, la programmation PLC et Niveau 2 avec une intégration sur le système existant. Côté électricité, nous avons réalisé les études et la schématique procédé au démantèlement, à la fabrication et à l’installation sur site des armoires puissance et contrôle commande ainsi que des coffrets locaux, à l’aménagement de la salle électrique, aux travaux de tirage de câbles, de câblage et de cheminement. L’ensemble des installations a été testé et mis en service sur site, assurant ainsi un fonctionnement optimal.

Une usine d’incinération en Angleterre

Cette centrale de cogénération alimentée à la biomasse en Angleterre est exploitée par VEOLIA depuis 2011.

Chaque année, entre 115 000 et 120 000 tonnes de bois sont consommées par la centrale pour produire de l’électricité, suffisante pour alimenter jusqu’à 20 000 foyers via le réseau national. Cette centrale se distingue comme l’une des premières au Royaume-Uni à utiliser des déchets de bois domestiques pour fournir de l’électricité au réseau national, plutôt qu’à un site industriel. Il s’agit du premier projet d’une série de centrales similaires que Dalkia envisage de déployer à travers le Royaume-Uni.

Dans le cadre de la mise en conformité aux normes européennes, notre équipe a participé à l’ajout d’un système de traitement des fumées sur une installation existante équipée d’un électrofiltre. Ce projet visait à améliorer la qualité des rejets en intégrant un système de filtration de type sec (chaud + charbon actif). Le scope de notre intervention couvrait plusieurs aspects : en automatisme, nous avons réalisé l’analyse fonctionnelle, programmé les interfaces IHM et PLC, et assuré la communication avec le DCS existant. Côté électricité, nous avons mené les études techniques, conçu les schémas et fabriqué les armoires ainsi qu’un shelter électrique entièrement aménagé. Enfin, la mise en service sur site a permis d’intégrer ce nouveau système dans l’infrastructure en place, assurant ainsi un traitement des fumées performant et conforme aux réglementations.

L’unité de valorisation énergétique de La Rochelle

L’Unité de Valorisation Énergétique de la Rochelle (UVE) traite les déchets issus des collectivités et des industries, en les transformant en énergie thermique et électrique.

Méthodes de traitement :

Aspiration de l’air vicié de la fosse pour l’utiliser comme air primaire
Réduction des oxydes d’azote grâce à une injection d’eau ammoniacale et d’un catalyseur
Refroidissement des gaz via une chaudière à tube d’eau
Neutralisation des acides à l’aide de chaux
Captation des métaux lourds et des dioxines furanes par du charbon actif
Filtration des fumées à travers des filtres à manches
Analyse des fumées à la sortie de la cheminée

Ainsi, 75 000 MWh de chaleur récupérée sont utilisés pour alimenter le réseau de chauffage urbain des quartiers de Mireuil et de Port-Neuf, ainsi que l’usine Rhodia, située à proximité.

Les déchets pris en charge par cette unité sont les ordures ménagères ainsi que les déchets industriels non inertes et non dangereux issus de l’activité d’entreprises industrielles ou non tels que la ferrailles, les papiers et cartons, le verre, les textiles, le bois etc..

Dans le cadre d’un chantier d’amélioration et de rentabilité visant à optimiser le fonctionnement global de l’usine d’incinération de La Rochelle, un projet technique a été lancé pour intégrer une nouvelle partie à l’infrastructure existante. L’objectif principal était de répondre aux normes environnementales en vigueur, en améliorant le système de filtration des fumées ainsi que la baisse de la quantité annuelle d’énergie évacué par Aero condensation par manque de demande grâce à l’ajout d’une turbine et d’un condenseur pour chaleur urbaine.

Le projet comprenait l’ajout d’un dispositif de traitement catalytique pour renforcer l’efficacité du système de filtration existant, ainsi qu’une récupération accrue de chaleur pour améliorer la combustion. Grâce au processus de récupération de chaleur, l’air entrant dans les fours est désormais plus chaud et sec. Un transport pneumatique des résidus issus des filtres à manche (mélange de chaux, charbon actif et dolomie) a également été installé, avec un système de réactivation de la chaux par injection de vapeur. Par ailleurs, un système d’injection de chaux, de charbon actif et de dolomie a été intégré au processus de traitement des fumées pour assurer un respect optimal des normes.

L’ajout d’une turbine 2.2 de 3 mégawatts permet la production d’électricité pour une autoconsommation ainsi que pour la production sur le réseau EDF et d’un récupérateur de chaleur qui permet désormais de valoriser l’énergie en produisant de la chaleur pour alimenter le réseau de chauffage urbain.

Le projet a couvert des travaux d’automatisme et d’électricité industriels. Pour l’automatisme, cela inclut l’analyse fonctionnelle, la programmation des automates PLC et le développement du système de supervision, le tout en s’intégrant à l’infrastructure Schneider Electric déjà en place. Sur la partie électrique, les équipes ont réalisé les études HT et BT, la conception des schémas électriques, la fabrication des armoires, ainsi que la réalisation des travaux de tirage de câbles, de câblage et de cheminement. L’ensemble des installations a été testé et mis en service sur site, assurant ainsi un fonctionnement optimal de ces nouveaux dispositifs. Nous avons également installé, raccordé et mis en service un nouveau poste HT avec DEIE et un transformateur élévateur 6.6/15KV de 2.5 mégawatts.

SHMVD – l’Unité de valorisation énergétique des déchets de la Haute Marne

L’Unité de Valorisation Énergétique (UVE) SHMVD, située à Chaumont en Haute-Marne, fonctionne depuis 1998 en appliquant un modèle avancé de gestion des déchets et de synergies industrielles écologiques. Grâce à ses certifications et aux formations techniques suivies par ses équipes, l’UVE dispose de tous les outils nécessaires pour garantir la sécurité, l’efficacité opérationnelle et la prévention des risques environnementaux.

Méthodes de traitement :

Réception et contrôle des déchets entrants
Processus d’incinération
Traitement des fumées
Surveillance continue des émissions atmosphériques
Gestion des refioms dans un centre spécialisé pour déchets dangereux
Prétraitement et maturation des mâchefers sur site, suivi de leur valorisation
Récupération et valorisation des métaux ferreux et non ferreux
Production combinée d’électricité et de chaleur.

Les déchets pris en charge par cette unité sont les ordures ménagères, les encombrants, ainsi que les déchets résiduels.

Dans le cadre de la modernisation de l’Unité de Valorisation Énergétique (UVE) de la Haute Marne, un projet technique a été mené en collaboration avec KANADEVIA INOVA AG pour améliorer la récupération d’énergie et garantir la mise en conformité avec les normes environnementales. Le projet portait notamment sur le traitement des fumées et l’optimisation de la valorisation énergétique.

Un arrêt technique de l’usine a eu lieu afin de réaliser les travaux nécessaires, qui incluaient la mise en place d’un nouveau système de contrôle-commande pour la récupération de chaleur et son interfaçage avec l’ensemble du système opérationnel de l’usine gérée par VEOLIA France. Le projet comprenait également l’intégration d’équipements conformes aux normes de sécurité, avec des dispositifs Siemens Safety adaptés, y compris des équipements installés en zone ATEX.

Le périmètre des travaux incluait à la fois l’automatisme et l’électricité. Sur le volet automatisme, la programmation a été effectuée en respectant les standards IESA dédiés aux UVE, en utilisant un PLC Siemens Safety SIMATIC 1512 SPF, avec un écran de supervision HMI TP1500 intégré à la façade de l’armoire. Un test FAT a été réalisé, suivi de la mise en route sur site, avec des adaptations en fonction des conditions locales. Du côté électrique, trois pompes de circulation de vapeur ont été installées, fonctionnant via des variateurs, ainsi que six vannes à trois voies pilotées et un groupe de maintien de pression. Le défi majeur du projet résidait dans la configuration restreinte de l’espace disponible, obligeant à une conception créative des armoires électriques, réparties en plusieurs petits modules interconnectés pour optimiser l’intégration des équipements de contrôle et de commande.

Ce projet exemplifie la manière dont les incinérateurs peuvent évoluer pour répondre aux défis environnementaux tout en maximisant la valorisation énergétique.

Mo’UVE, L’Unité de Valorisation Énergétique de Montauban

Mo’UVE, acronyme de Montauban Unité de Valorisation Énergétique, désigne l’usine de traitement des déchets gérée par le Sirtomad (Syndicat de traitement des déchets du Grand Montauban et de Terres des Confluences), située avenue de Gasseras à Montauban. Construite en 1985, cette installation de valorisation des déchets ménagers est exploitée par Séché Environnement sous une Délégation de Service Public depuis le 1er janvier 2021. Dans le cadre de cette DSP, Séché a développé un important programme de travaux de 2021 à 2023. Ils ont consisté en la construction d’une nouvelle ligne complète de traitement, présentant une haute performance énergétique et environnementale, tout en maintenant en activité l’ancienne installation.

Les nouveaux équipements ont été conçus pour maximiser la récupération de l’énergie thermique issue du traitement des déchets. Dès mise en service fin 2023, Mo’UVE triple sa production énergétique atteignant une efficacité proche de 100 %.

L’usine alimente un réseau de chaleur urbain (40 GWh thermique livrés / an), est autonome en termes d’électricité et injecte près de 15GWh électriques annuels sur le réseau public.

Le territoire bénéficie ainsi d’une Unité de Valorisation Énergétique hautement performante sur les plans environnemental et énergétique. Cette nouvelle source d’énergie locale, dont 50 % sera classée comme « verte » s’inscrit dans la stratégie environnementale du territoire, contribue à sa décarbonation et aux objectifs de qualité de l’air.

Les principales interventions sur ce projet de modernisation, comprenaient le remplacement intégral de la ligne d’incinération par Leroux & Lotz Technologies, avec une nouvelle installation capable de traiter jusqu’à 5 tonnes par heure. En parallèle, le système de traitement des fumées a été totalement rénové, ainsi que les équipements auxiliaires associés. Une partie du processus et des installations existantes a également été démantelée pour permettre ces nouvelles implantations.

Les tâches réalisées dans le cadre de ce projet ont été nombreuses. Elles incluaient l’analyse des PID, l’évaluation des risques, et la prise en compte des cahiers des charges et spécifications techniques. Sur le plan électrique, des études complètes CFO/CFA ont été effectuées, couvrant les schémas unifilaires, les notes de calcul, les schémas détaillés des armoires puissance et commande, les études thermiques, ainsi que les listes de câbles et IO, avec une attention particulière aux zones ATEX.

L’étude d’installation comprenait la planification de l’implantation des équipements électriques, le dimensionnement et la disposition des chemins de câbles, ainsi que la conception des systèmes d’éclairage et des coffrets de prises. La fabrication des armoires et des coffrets électriques a été suivie par l’installation et le raccordement des équipements, incluant les moteurs, instruments, systèmes de détection incendie et infrastructures informatiques. Une assistance complète à la mise en service des systèmes électriques et d’automatisme a enfin été assurée pour garantir le bon fonctionnement de l’ensemble du processus modernisé.

Nous sommes ravis d’accompagner nos clients qui nous sollicitent pour notre expertise en automatisme industriel et en électricité industrielle, ainsi que pour notre connaissance approfondie des spécificités du marché des Unités de Valorisation Energétique (UVE). Grâce à nos compétences, nous accompagnons les UVE dans la modernisation de leurs infrastructures, en intégrant des solutions avancées pour optimiser la production d’énergie et garantir la conformité aux normes environnementales. La valorisation énergétique, au cœur de nos projets, offre des bénéfices notables en termes de réduction des déchets et de diversification des sources d’énergie, contribuant ainsi à une gestion plus durable et efficace des ressources.