Feedback - Summer Event - L'eau au service de l'énergie durable - 11 juin 2024

Programme
Summer Event • Cluster Tweed • Cluster H2O • 11 juin 2024
2
10h00 Introduction
10h05 L’eau – Source d’énergie thermique
► Aquathermie et riothermie : de l’énergie durable et locale dans les réseaux d’eau
publics - Gaëlle Benfante et Julien Flament, SWDE
► HVAC maîtrisée grâce au potentiel énergétique des eaux d’égouts - Olivier Broers,
Vivaqua
► L'aquathermie, l'eau chaude réinventée grâce aux eaux de surface - Stijn De Jonge,
Extraqt
► Pompes à chaleur industrielles haute température : l’eau en tant que source de
chaleur, moyen de stockage et réfrigérant du futur - Mélissa Sebille, Armstrong
12h00 Lunch

Programme
3
13h30 L’eau – Alliée des énergies renouvelables intermittentes
► La Wallonie : terre d’accueil des stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) ?
- François Tamigneaux (ICEDD) et Sébastien Erpicum (ULiège)
► Comment transformer les chauffe-eaux électriques en source de flexibilité et
d'économie d'énergie ? - Thibaut Gérard, Thermovault
► Projet MultiO : Citerne dynamique pour la gestion optimisée de l’eau et de l’énergie
dans l’habitat durable de demain - Marcel Parthoens (Eloy), Hugues Grégoire
(Broptimize) et Arnaud Dartevelle (Aquatic Science)
15h00 Drink

L’eau – Source d’énergie thermique
L’eau – Alliée des énergies renouvelables intermittentes
Orateurs
4

Aquathermie et riothermie : de l’énergie durable
et locale dans les réseaux d’eau.

Énergie : c’est maintenant qu’il faut agir !
2022 2026
Fin des chaudières à mazout
Neutralité carbone en Wallonie
2050

Quelles sont les sources de chaleur « décarbonées » ?
Géothermie
Géothermie de surface
Géothermie profonde
Chaleur fatale
Solaire
Solaire thermique
Photovoltaïque
(chauffage électrique)
Air
Éolien (chauffage électrique)
Aérothermie
Biomasse
Bio-méthanisation
Bois (en gestion durable)
Riothermie
Aquathermie
Hydroélectrique (chauffage
électrique)
Eaux de surface
Eaux profondes (géothermie)
Canalisations d’eau potable
Réservoirs d’eau potable
Égouts / collecteurs
Stations d’épuration
Sources chaudes basse température
Sources chaudes haute température
Légende

Comment fonctionnent l’aquathermie et la riothermie ?

Tout commence avec une
source d’eau à débit régulier
et à température constante.
Sur nos installations, l’eau est à 12 C°
en moyenne, dont on prélève +/- 5°C.
Les sources d’eau intéressantes sont :
• les réservoirs de plus de 500m³
• les conduites d’un diamètre
supérieur à 30 cm
• les stations d’épuration d’au moins
10.000 EH.
Eau dans un réservoir d’eau potable
Eau en sortie de station d’épuration Eau potable ou d’assainissement dans les
égouts, collecteurs ou canalisations.
1
Installation Vivaqua

L’échangeur de chaleur permet de récupérer la
chaleur dans l’eau en toute sécurité.
Il existe différents modèles adaptés aux
réservoirs, canalisations, risques
d’encrassement, etc.
Le dimensionnement de cet échangeur de
chaleur est en fonction de la puissance dont
vous avez besoin.
Echangeur module inox
Echangeur à plaques
L’eau passe ensuite dans un
échangeur de chaleur.
2

Échangeurs
de chaleur
Échangeurs
spiralés
Échangeurs
à plaque
Modules
INOX
Tubes
PEHD
Tuyaux
intégrés
Comment récupère-t-on la chaleur?
Échangeurs en
polyéthylène

La pompe à chaleur va alors capter l’énergie
issue de l’échangeur.
Cette température va être amplifiée grâce à la
pompe afin d’alimenter le bâtiment en chaud
ou froid selon vos besoins.
La chaleur alimente une pompe à
chaleur eau/eau.
3
Installation inBW

Avant chaque projet, nous analysons la
rentabilité de celui-ci. En-dessous d’une
puissance de 100 kW, les travaux sont trop
conséquents par rapport aux gains.
Si vos besoins sont trop faibles ou que vous
voulez réduire vos investissements, vous
pouvez vous associer à un opérateur de
chaleur qui proposera alors un réseau de
chaleur à plusieurs clients. C’est le cas
notamment pour chauffer un quartier ou un
lotissement.
Vos bâtiments sont alimentés en chaud ou en froid.
4

Il est intéressant de combiner plusieurs
sources d’énergie durable.
Comme par exemple, des panneaux
photovoltaïques qui produiront
l’électricité nécessaire à la pompe à
chaleur.
5 Pensez aussi aux autres sources d’énergie renouvelable.

Beaucoup sont déjà convaincus !
AQUATHERMIE
APPROVED
Refroidissement banque
de sang (Amsterdam,
Pays-Bas)
RIOTHERMIE
APPROVED
District heating &
cooling (Oslo, Norvège)
Siège inBW à Genappe
CAT de Villers-le-Bouillet
CAT de Gaurain
Quartier à Louvain
Brucity
Maison
communale
d’Uccle
Centre
culturel
Cellule

Utilisation actuelle de la ressource/technologie
Potentiel technique
Potentiel technique et utilisation actuelle de chaque ressource / technologie analysée en Wallonie.
Potentiel de déploiement de l’aquathermie et riothermie
Réseaux de
chaleur
Origine des données : Rapport SPW – Directive 2012/27/EU Art. 14 – Potentiel d’efficacité en matière de chaleur et de froid – Version 8.1 – Avril 2021

Notre prochain projet
Projet « Quais de Sambre »
Sortie de la station
d’épuration de Montignies-
sur-Sambre

Les projets potentiels dans les prochains mois
Serez-vous
le suivant ?
Des logements sociaux Une piscine publique Un nouveau lotissement résidentiel
Une industrie Une zone commerciale

Est-ce adapté à vos besoins ?
Piscines
Bâtiments
publics
Grands
magasins
Centres sportifs
et parcs de
loisirs
Immeubles
de bureaux
Datacenters
Si vous avez des besoins importants en chaud et/ou froid (min 100 kw).
Industries ou
propriétaires de
zone industrielle
Opérateurs de chaleur voulant développer un réseau de chaleur
Propriétaires
d’un
lotissement
…
Une ville

Est-ce adapté à vos besoins ?
Origine des données : Rapport SPW + SWDE + SPGE
• 1500 - 10 500 hab/km²
Réseaux de chaleur existants
Potentiel de chaleur fatale valorisable
• Réservoirs SWDE > 500m³
--- Conduites SWDE > ø 300
Stations d’épuration ≥ 10.000 EH
Si vous êtes situé près d’une installation d’eau potable ou d’assainissement.

Rosalie Pype
Contactez-nous pour parler de vos projets.
Gaëlle Benfante
Via le formulaire de
contact
sur www.aqwario.be
Par e-mail à
info@aqwario.be
Alice Brogniaux
Julien Flament

VIVAQUA
25
Drinking
water
production
Management of
the sewer
network
Drinking water
distribution
Flood control

26
Management of
the sewer
network

Management of the sewer network in the
Brussels-Capital Region
27
◉ 99,5 % of the population is connected to the sewage
system
◉ 1,898 km of sewers
◉ Generally in poor condition : warning for 225km
◉ Plant for the production of relining pipes, used to
renovate sewers

Riothermia
Producing Thermal Urban
Energy using Sewer
Renovation Technology

USE SEWER HEAT-EXCHANGERS AT CERTAIN LOCATIONS WHEN
SEWER REHABILITATION TO HEAT OR COOL DOWN CORRECTLY
ISOLATED HOUSING
Objective :

30
EXPERIENCES
Netherlands, Swiss, Belgium, …
A lot of heatexchangers and purposes were tested
everywhere for the same objective : trying to use less
energy for the same comfort

31
STEP 1 (2007)
Technical working place on a river

STEP 2 : Proof Of Concept in a sewer 2014

37
Computing simulation with realistic
parameters

38
Buildings of the municipal
administration of Uccle
STEP 3 : Real Case Test Uccle 2018
• 15.000m2
• Peak Winter : 425 kW
• Peak Summer : 475 kW
• 27% Heat
• 21% Cold
• - 40 t CO2…
• 96 m HDPE and 2 reversible heating
pumps of 60 kW

39
Monitoring of sewer water height and t°, max
and min air t°

40
Projet Uccle – Bâtiment U
à La Riothermie fournira 25% des besoins - Puissance installée 120 kW
à La Riothermie fournira Chaleur + Froid
à 16 échangeurs de 6m

41
In the sewer
• Before After

42
Link from the sewer into the building

43
Energy monitoring
YEAR 2022
Heat production : 101 MWh in 294 days
Cooling : 138 MWh in 294 days
=>extrapolation : 296 MWh/year

13
Projet Uccle – Bâtiment U

45
Objective : provide 125 kW cooling
STEP 4 : Real Case Test Brussels 2020
Building of the municipal
administration of
Brussels

46
Other design of heat exchangers : no need to repair
the sewer

48
Working for 6 month (mid april till mid october 2023)
• After 6 month:
Energy Efficiency Ratio : EER ~= 8 ( 9 Unités dissipées, 1U consommée )
EER (Energy Efficiency Ratio) = Frigories fournies
Energie absorbée (travail compresseur)

49
20 km Heat Exchangers = - 26 000 t CO2/year
Stakes

L'aquathermie,
l'eau chaude réinventée grâce aux eaux de surface
11/06/2024
Stijn De Jonge

EXTRAQT
Jeune start-up située à Louvain
Bureau d'ingénieurs spécialisée en aquathermie
Actif dans le domaine de la modélisation et du design
52

53
a-QUOI-thermie
Extraire la chaleur/le froid des eaux de
surface (rivières - lacs - canaux)
• énergie thermique des eaux de surface
• énergie thermique des eaux usées
domestiques et industrielles
• énergie thermique de l'eau potable

PAC
Electricité
Production
thermique vers
les bâtiments
Plan d’eau sans énergie stockée
par l'environnement
Plan d’eau chargé thermiquement par
l'environnement
Capacité thermique du plan d’eau
utilisée et valorisée par la PAC
L'eau de surface comme batterie thermique ...
54

Transfert de la chaleur de l'eau
Pompe à chaleur
Système de chauffage interne
55
... connecté à des technologies éprouvées
1
2
3
1
2
3

Engineering
Modélisation
• Outils de modélisation aquathermiques
• Plan stratégique
• Systèmes en circuit ouvert
• Systèmes en circuit fermé
L'USP d'EXTRAQT est la modélisation du potentiel thermique des masses d'eau
par la création de jumeaux numériques.
EXTRAQT applique cette expertise en deux niveaux :
56

57
Plan stratégique - Flandre orientale
https://oost-vlaanderen.be/wonen-en-leven/energie/aquathermie.html

Simulation thermique plan d’eau
58

Solutions thermiques
Durabilité
Efficacité / Confort
Durée de vie
Installation indépendante
Solution esthétique
Niveau de température
Coût de l'investissement
Coût opérationnel
Refroidissement
Chaudière Biomasse Aerothermie Geothermie Aquathermie
59

60
Types d'installations aquathermiques
Circuit fermé Circuit ouvert

61
Circuit fermé Circuit ouvert
Echangeur circuit fermé Pompe à chaleur
Pre-filtre Filtre fine Echangeur circuit
fermé
General

Circuit Fermé
• Échange de chaleur dans la masse
d'eau
• Obstruction dans la masse d'eau
• Pas de filtration nécessaire
• Utilisé dans les volumes d'eau fermés
(lacs)
Circuit Ouvert
• Échange de chaleur sur terre
• Obstruction minimale dans la masse
d'eau
• Filtration nécessaire
• Utilisé dans les masses d'eau courantes
(rivières, canaux)
62

63
Menu Aquathermie
SOURCE
BATIMENT
COURANTE STAGNANTE
PATRIMOINE
NOUVELLE
CONSTRUCTION
RENOVATION
MODE DE LIVRAISON INDIVIDUEL COLLECTIF
PROPRIÉTAIRE GOUVERNEMENT PRIVÉ
COMMUNAUTÉ

64
Jardins d’eau d’Annevoie
• Propriétaire:
• Privé
• Source:
• Etang mirroir connecté avec une source
• Bâtiment:
• Rénovation complète d'un bâtiment du
patrimoine
• Mode de livraison:
• Chauffage individuel par 2 pompes à
chaleur
• Type:
• Circuit fermé
• Demande de chaleur:
• 100 kW par des convecteurs
• 40 kW par chauffage au sol
STAGNANTE PATRIMOINE INDIVIDUEL
PRIVE

65
Buda eiland Kortrijk
• Propriétaire:
• Ville de Courtrai
• Source:
• Lys
• Impact thermique -0.25°C
• Bâtiment:
• Bâtiments municipaux, maisons de
retraite, maisons privées
• Centrale collective connectée au réseau
de chaleur (concept)
• Type:
• Hybride avec circuit ouvert
• 1 MW aquathermie
• 0.5 MW geothermie
• Back-up/Top-up aerothermie
COURANTE
NOUVELLE
CONSTRUCTION
COLLECTIF
GOVERNEMENT

66
Dijlemolens Leuven
• Propriétaire:
• VME Dijlemolens
• Source:
• Dyle
• Impact thermique -0.01°C
• Bâtiment:
• 35 appartements, immeubles de bureaux et
locaux commerciaux
• Système énergétique central pour le
chauffage central
• Type:
• Circuit ouvert
• Pompe à chaleur de 90 kW (80 % de la
demande maximale)
• Température de fourniture maximale de 55°C
COURANTE RENOVATION COLLECTIF
COMMUNAUTÉ

67
Aquathermie en Wallonie
Le potentiel aquathermie total pour
la Wallonie est estimé à 8000 MW -
20000 GWh
(côté source)

68
Example: Lacs de l’eau d’heure
election de tous les bâtiments situés à moins
de 1 km de l’eau
7665 bâtiments x 10 kW/bâtiment =
77 MW ou 192 GWh

69

70
Potentiel maximal pour
aquathermie au Lac de l’eau
d’heure
135 MW ou 338 GWh
-
175% de demande

ARMSTRONGINTERNATIONAL.COM
POMPES À CHALEUR INDUSTRIELLES HAUTE TEMPÉRATURE
L’EAU EN TANT QUE SOURCE DE CHALEUR, MOYEN DE
STOCKAGE ET RÉFRIGÉRANT DU FUTUR
MÉLISSA SEBILLE

91
EN WALLONIE
Joint Venture Combitherm GmbH
à Extension
Learning Center

up to 50% Heat Pumps
(Low-Grade Waste Heat
Recovery)
up to 45%
up to 40%
up to 35%
up to 30%
up to 25%
up to 20%
up to 15%
up to 10% Direct High-
Grade Waste
Heat Recovery
up to 5% Quick Wins on Steam
(Traps, Insulation, Leaks)
Boiler House
Oprimization
Condensate &
Flash steam
0%
< 1 year 5 - 10 years
Individual Thermal Efficiency in Light Industry
Savings
on
current
Primary
Energy
(individual)
3 - 5 years
Desteaming
(replacing
Steam by Hot
Water)
1 - 3 years
Payback Time (in Europe)
ÉVOLUTION DES SOLUTIONS ARMSTRONG
EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE
1970:
Trap Surveys
2005:
Hot Water
2000:
Steam Audits
2010:
Thermal
Audits
2017:
Heat Pumps
2015:
Adiabatic
Humidifier

Link: https://www.youtube.com/watch?v=ScfDrhr9n_4&t=4s
CIRCULARITÉ THERMIQUE DU SYSTÈME- VIDÉO

Air ambiant
(dépendant de la région)
+30°C en été
-10°C en hiver 20% ELECTRICITE
80% GAZ NATUREL
Chaleur process
perdue dans l'air
ambiant
Chaleur extraite
pour faire du froid
perdue aux tours de
refroidissement
Vapeur(180°C):
10% Process HT (>120°C)
10% Injection directe
30% Process BT (<120°C)
50% eau chaude (<80°C)
Froid (-5°C)
Refrigération (-40°C)
ELECTRICITE RENOUVELABLE
(Augmentée de moitié)
De-Steaming:
20% vapeur (180°C)
80% Eau chaude (<120°C)
Froid (-5°C)
Refrigeration (-40°C)
CHAUFFE=
Ajouter de la chaleur ENERGIE PRIMAIRE
(Diminuée de ¾)
REFROIDISSEMENT=
Extraire de la
chaleur
CIRCULARITE
THERMIQUE
Récupération de chaleur
directe
Pompe à chaleur
(besoin additionnel
d'électricité)
La quantité d’énergie consommée par le process
reste identique
CIRCULARITÉ THERMIQUE DU SYSTÈME

MACHINES BASÉES SUR LE CYCLE DE RÉFRIGÉRATION
Source de
chaleur
Source refroidie
Puits réchauffé
Puits de
chaleur
Caractéristiques :
- Fluide de travail = « colle à chaleur »: absorde la chaleur de la « source » pour la
céder au « puits », en circulant à l’intérieur d’un circuit fermé
- Le compresseur ì la pression du fluide de travail è ì de sa température
è puits est plus chaud que la source
è Quasiment toute l’énergie électrique nécessaire pour faire tourner le
compresseur peut être transformée en chaleur
- COP (coefficient de performance) = Chaleur utile générée
Electricité nécessaire au compresseur
- Si delta T entre la source et le puit ì è ì consommation du compresseur
è î COP
Liquide
Liquide + gaz
Gaz
Gaz
EVAPORATEUR
CONDENSEUR
COMPRESSEUR VANNE
D’EXPANSION
Exemples de sources:
- Chaleur fatale process
- Géothermie
- Réseau égouts à Armstrong PAC Eau-Eau (qualité d’eau importante)
- Eau de source
- Eau de mer/ rivière
- Eau des systèmes de refroidissement
- …

COP – COEFFICIENT DE PERFORMANCE
Puissance électrique au compresseur
Puissance Condenseur
COP
Chaud =
Puissance électrique au compresseur
Combined
COP =
Puissance condenseur+ évaporateur
+
34 kW
100 kW
2.94
100 kW 70 kW
5.0
34 kW
COP combiné : Travail utile de chauffe côté puit ET sans électricité complémentaire , travail utile également de
refroidissement côté source

DIFFÉRENTS NIVEAUX DE CALCUL DE COP
Higher
Lower
Higher Lower
COP
Heat Pump COP
(including VFD and electric cabinet)
System COP
(including recirculation pumps and other ancillaries)
Electrical
use
Net Compressor COP (incl.
motor losses & oil cooling)
Shaft COP

t° min. t° max. t° min. t° max. -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
20 65
-10 40
20 65
-10 40
20 90
-10 40
20 65
-10 40
20 65
-10 40
20 90
-10 50
40 120
35 90
60 140
50 100
0 90
-40 20
0 90
4
-40 60
30 80
-30 40
30 100
5 50
60 160
50 100
50 180
30 120
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
1 - AR4: selon IPCC IV - sur 100 ans
2 - selon ISO 817:2014
3 - impactant aussi bien la sécurité que la fiabilité
4 - température maximum du puit de chaleur = 45°C
5 - incl. consommation électrique et coûts de maintenance
6 - incl. les coûts des systèmes de sécurité mise en conformité selon EN 378
7 - la dégradation en TFA du R1234ze(E) et R1233zd(E) < 2%; R1336mzz(Z) < 4%. Environ 100 litre de fluide de travail par circuit.
8 - Technologie de compresseur à confirmer
Plus haut
R600a (Isobutane) 3 A3 25 - 50 bar(g) Standard Plus haut
R601a (Isopentane) 5 A3 < 25 bar(g) Standard
Plus haut
R290 (Propane) 3 A3 25 - 50 bar(g) Standard
Pompes à chaleur haute température (PAC HT) industrielles (0.2 - 2 MW) - Caractéristiques des fluides de travail pour des compresseurs à vis
0 A1 -0,95 - 15 bar(g)
Plus bas
Plus haut
Standard
Opex
5
Fluide de travail
R134a
R513A
R450A
R1234yf
R515B
631
R1336mzz(Z)
7
Plus bas
4
Standard
< 25 bar(g)
< 25 bar(g)
1 A1 > 50 bar(g)
Standard Plus bas
Plus haut Plus haut
Plus haut Standard
< 25 bar(g)
2 A1
Plages de températures (en °C)
Plus haut
R&D R&D
R1234ze(E)
7
R1233zd(E)
7
R717 (Ammoniaque)
R744 (CO2)
R718 (Eau)
8
Standard Plus bas
5 A1
0 B2L > 50 bar(g)
Capex
6
Source de chaleur Puit de chaleur
GWP
1 Classe de
sécirité2
Pression du
circuit3
Plages de températures (en °C)
1430 A1 < 25 bar(g) Standard Plus bas
Standard Plus bas
7 A2L
A1 < 25 bar(g)
A2L < 25 bar(g)
293 A1 < 25 bar(g) Plus bas
605 A1 < 25 bar(g) Standard

CASES STUDIES ET LIENS AVEC L EAU

Geelen Counterflow, fabricant bien connu de sécheur a tiré avantage des pompes haute témperature #Combitherm pour totalement
électrifier un sécheur de nourriture animale
Opérationnel depuis avril 2022 pour une puissance totale de 3,5MW thermique (0,9 MW électrique)
COP finalement atteint= 4 (integration thermique a amélioré le COP estimé initialement = 2,5)
Utilisation d’énergie primaire réduire de 75% (15000 MWh/an) et émissions CO2 de 3000 tonnes/an
IEA Annex 58 case: https://heatpumpingtechnologies.org/annex58/wp-content/uploads/sites/70/2022/12/combithermhthpannex58.pdf
Cargill Ewos Bergneset, Norvège;
CASE STUDY: ÉLECTRIFICATION D'UN SÈCHEUR DE NOURRITURE
ANIMALE

CASE STUDY: ÉLECTRIFICATION D'UN SÈCHEUR DE NOURRITURE
ANIMALE

CASE STUDY: ELECTRIFIED PETFOOD DRYER - VIDEO
Link: https://www.youtube.com/watch?v=keeBW6Y8OeQ&t=19s

APPLICATION: COLONNE DE DISTILLATION
Corrélation entre sources et
puits de chaleur:
o La source est la
condensation des
vapeurs en haut de la
colonne (au lieu de tour
de refroidissement)
o Le puit est l'échangeur
de chauffe en bas de la
colonne
Remplacement de
l'échangeur (eau chaude au
lieu de la vapeur)

12o
C
54o
F
L’INTEGRATION DES PAC
Compressor
Condenser
Evaporator
Expansion valve
200 kW
Electricity
560 kW /
2 Million BTU
Hot water
HEAT PUMP
65o
C / 150o
F
60o
C / 140o
F
7o
C
45o
F
360 kW
100 TR
1.2 Million BTU
12
o
C/54
o
F
100 TR
Chilled Water Supply
7o
C/45o
F
12o
C
12o
C
12o
C
12o
C/54o
F
Chilled Water Return
Water loss
• Evaporation
• Drift
• Blowdown
7o
C
7o
C
7o
C
100 TR
100 TR
100 TR
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
ON
ON
Less than
Hot water
65°C
Les tours de refroidissement
représentent une
consommation d'eau jusqu’à
10.000 m3/year/MW

L EAU POUR L’HUMIDIFICATION
Evapack + Heat Pump

EAU COMME STOCKAGE THERMIQUE
§ Déterminé en fonction des profils de charge des besoins et des sources et de la PAC
§ Pour compenser une désynchronisation entre les besoins et la source de chaleur
§ Linéarise le fonctionnement de la PAC (limite les marche/arrêt)
§ Aide au réseau (comble l’intermittence du renouvelable)
§ Tanks de stockage eau chaude de grande capacité
§ Stratification
§ Charge et décharge de chaleur

PAC GÉNÉRANT DE LA VAPEUR BASSE PRESSION + MVR
PAC avec évaporateur pour générer de la vapeur à 115°C / 0.7 bar(g) ;
Compresseur(s) vapeur pour augmenter la pression, et donc la température > 200°C ;
10% d’injection d’eau dans le compresseur, ce qui augmente le débit total de vapeur ;
Le réseau vapeur et condensat doit être le plus fermé possible (sans pertes de vapeur vive, de condensat et de vapeur de
revaporisation)
Retour condensate fermé
0.5 bar(g)
Echangeurs à
la vapeur
115°C / 0.7 bar(g)
165°C / 6 bar(g)

PAC UTILISANT EAU COMME FLUIDE DE TRAVAIL
- R&D par Combitherm GmbH et Université de Dresde (TRL 3)

CONCLUSION: LIEN PAC ET EAU
- Eau comme source de chaleur (process/ géothermie etc)
- Qualité d’eau
- Economie d’eau (tours de refroidissement)
- Humidification
- Stockage thermique
- Eau pour produire vapeur
- Réfrigérant du futur

THE AMERICAS | ASIA | EUROPE, MIDDLE EAST, AFRICA
Armstrong provides intelligent system solutions that improve thermal
utility performance, lower energy consumption, and reduce
environmental emissions
while providing an enjoyable experience.

MERCI POUR VOTRE ATTENTION
Mes coordonnées:
SEBILLE MELISSA
Msebille@armstronginternational.eu
0470/ 56 83 02
6/17/24 95

11 juin 2024
La Wallonie : terre d’accueil des
stations de transfert d’énergie
par pompage (STEP) ?
Pour le compte de :

1. Introduction
2. Approche méthodologique
3. Résultats préliminaires
4. Conclusions et limites
5. Prochaines étapes
Agenda de la réunion 11/06/2024
97

Contexte
Transition énergétique à l'horizon 2050
• Abandon des énergies fossiles
• Abandon des centrales nucléaires
• 100% de la production issus d’énergies renouvelables
Les énergies renouvelables d’origine photovoltaïque et éolienne sont
intermittentes et non pilotables
Besoin de capacités de stockage pour assurer l’adéquation entre offre et
demande électrique
Relief wallon représente une opportunité pour développer des projets de
stockage d’énergie électrique modulables et réactifs
11/06/2024
99

Objectifs et périmètre de l’étude
Objectifs : Réaliser une cartographie des sites potentiels de stockage d’énergie
par pompage-turbinage en Région Wallonne pour
• Identifier les lieux permettant l’installation d’unités de pompage-turbinage
• Définir le potentiel énergétique au vu des caractéristiques géographiques et des contraintes techniques,
économiques, environnementales et réglementaires
Périmètre d’analyse :
• Les sites en surface, qu’il s’agisse de zones naturelles présentant un relief propice, de carrières (actives
ou non) ou encore d’ouvrages hydrauliques existants (ex. barrages ou ascenseurs à bateaux)
• Ne comprend pas les sites souterrains
Différences avec SmartWater :
• Portée beaucoup plus appliquée car se focalise sur des sites adaptés à la réalisation de STEP classiques ;
• SmartWater visait à analyser la faisabilité d’un nouveau type de STEP (STEP en exploitation industrielle
avec réservoir souterrain).
11/06/2024
100

Concepts fondamentaux
Qu’est-ce qu’une STEP?
11/06/2024
101
Réservoir haut
Réservoir bas
Usine
hydroélectrique

Qu’est-ce qu’une STEP?
11/06/2024
102
Réservoir haut
Réservoir bas
Usine
hydroélectrique
Chute H[m]
Volume V [hm³]
Débit Q
[m³/s]
Volume V [hm³]
Puissance [MW] = Q x H x h x 10-2
Energie [MWh] = V x H x h x 3

Les STEP en Belgique
11/06/2024
Coo Trois-Pont (Engie)
Volume = 8,5 millions de m³
Chute = 250 m
Puissance = 1080 MW durant 6h
Energie = 6000 MWh
Rendement = 75%
Projet d’extension (en cours)
à Puissance = 1159 MW
Energie = 6450 MWh

Les STEP en Belgique
11/06/2024
Plate Taille (SPW – Total Energies)
Chute = 45 m
Débit = 4 x 90 m³/s
Puissance = 140 MW
Energie = 800 MWh
Rendement = 70%

Approche générale de l’étude 11/06/2024
Novembre 2023
Juin 2024
106

Phase n°1 - Identifier et paramétrer des critères
Critère de rentabilité
• Hypothèse de départ: capacité énergétique de 25 MWh
11/06/2024
107

• Pour des chutes de 50 à 150 m, et sous l’hypothèse d’une hauteur d’eau de 10 m, cela nécessite une
surface de réservoir de 3 à 1 ha, respectivement (hypothèse de rendement: 60 %)
11/06/2024
108

• Pour des chutes de 50 à 150 m, et sous l’hypothèse d’une hauteur d’eau de 10 m, cela nécessite une
surface de réservoir de 3 à 1 ha, respectivement (hypothèse de rendement: 60 %)
Critères physiques:
11/06/2024
109
Paramètre Valeur limite Source
Hauteur de chute H ≥ 50 m
Surface d’un réservoir S ≥ 1 ha
Distance horizontale L / Chute H ≤ 10 Kucukali, 2014
Pente du terrain P ≤ 10% Ali et al, 2021

Phase n°1 - Identifier et appliquer des contraintes 11/06/2024
Affectation Contrainte Statut
Traitement cartographique
complémentaire
Conservation de la nature Natura 2000 Exclusion
Réserves naturelles et forestières Exclusion
Zones humides d'intérêt biologique Exclusion
Cavité souterraine d'intérêt scientifique Exclusion
Plan de secteur Zone d'habitat - Habitat (H01) Exclusion
Zone d'habitat - Habitat à caractère rural (H02) Exclusion
Zone d’espaces verts, naturelle, de parc et forestière - Forestière (R02) Exclusion
Zone d’espaces verts, naturelle, de parc et forestière - Espaces verts (R03) Exclusion
Zone d’espaces verts, naturelle, de parc et forestière - Naturelle (R04) Exclusion
Zone d’espaces verts, naturelle, de parc et forestière - Parc (R05) Exclusion
Zone agricole (R01) Exclusion
Autres affectations - Activité économique mixte (A01) Exclusion
Autres affectations - Activité économique industrielle (A02) Exclusion
Autres affectations - Activité éco. spécifique agro-économique (A11) Exclusion
Autres affectations - Activité eco. spécifique grande distribution (A12) Exclusion
Autres affectations - Aménagement communal concerté à caractère économique (D02) Exclusion
Autres affectations - Services publics et équipements communautaires (P01) Exclusion
Périmètres de protection - Périmètres d'intérêt paysager Information
Périmètres de protection - Périmètres d'intérêt culturel, historique ou esthétique Information
Liaisons écologiques Liaisons écologiques Information
Patrimoine Biens classés et zones de protection Exclusion
Infrastructure bâtie Exclusion Zone tampon 10m
Sols et sous-sols Zone de prise d’eau Exclusion
Zone de prévention de captage_2A Exclusion
Zone de prévention de captage_2B Exclusion
Zone karstique - Contrainte forte Exclusion
Zone karstique - Contrainte modérée Exclusion
DRIGM - Présence de minières de fer Exclusion
DRIGM - Présence potentielle d'anciens puits de mines Exclusion
DRIGM - Présence de puits de mines Exclusion
DRIGM - Présence de carrières souterraines Exclusion
Zones militaires Zones militaires Exclusion
Indirectement via autres
catégories du plan de secteur ou
Natura 2000
Réseaux routiers et ferroviaire et infrastructures
de transport de fluide et d’énergie
Réseau routier et ferroviaire Exclusion Zone tampon 10m
Transport d’électricité, de gaz naturel et de fluide Exclusion/ Information Exclusion des pylônes électriques
avec zone tampon de 25m
Contraintes
Sites
d’intérêt
Site à Réaménager
Carrières à ciel ouvert
Voies navigables
110

Phase n°2 - Approche cartographique 11/06/2024
111

Identification des zones blanches 11/06/2024
112
Superposition de contraintes Identification de zones blanches
(après surimposition de sites d’intérêt)
• Zones blanches = zones dénuées de toutes contraintes et répondant aux critères physiques définis
• Zones blanches ensuite combinées 2 à 2 pour former un site potentiel (1 bassin supérieur et 1 bassin inférieur)
Sites d’intérêt :
• Site à Réaménager
• Carrières à ciel ouvert
• Voies navigables

Exemples visuels de résultats 24/04/2024
113
Systèmes fermés Systèmes (semi-)ouverts Systèmes ouverts

Choisir, c’est renoncer. Autant le faire objectivement !
Calcul d’un score de priorisation
Méthode
1. Standardisation des valeurs
5 classes comptabilisées par quantile
2. Pondération
Priorisation des sites entre eux 24/04/2024
114
Critères Poids
Hauteur de chute 32,5%
Ratio (distance H/Hauteur de chute) 17,5%
Superficie 32,5%
Pente 17,5%

Résultats de l’analyse cartographique 11/06/2024
116
414 sites potentiels !
Nombre de sites, pondérés par le score de
priorisation, dans un rayon de 10km

117
Samrée – Ourthe
(non pertinent cernée
de zone d’habitat)
Variante de Coo utilisant
le bassin inférieur
ou supérieur

118
Sites visités
Variantes de Coo
Coo

Sites potentiels
Sites analysés
Sites préférentiels
Sites visités
Sites
finaux
3. Sélection et caractérisation des sites prometteurs 11/06/2024
414
125
19
15
32
Validation manuelle
(après classement selon
indice de priorisation)
119

Exemple de validation manuelle 11/06/2024
§ Bassin inférieur inadéquat § Bassin supérieur trop complexe
ü Création d’une île de bâtiments
ü Immersion d'aménagements existants
ü Forme complexe 120

19 sites retenus pour une visite sur place
121

19 sites retenus pour une visite sur place
Potentiel global de 7 000 MWh
(sur base d'un rendement de 0,6)
122

Sites retenus 11/06/2024
Visites de 19 sites en cours
o Validation des résultats cartographiques
o Collecte de données spécifiques
o Evaluation du site
o Documentation photographique
Catalogue de fiches détaillées (15 sites)
123

Conclusions et limites de l’étude 11/06/2024
Analyse objective systématique du potentiel wallon pour l’implantation de STEP
sur base de contraintes physiques et réglementaires.
Particularisation de l’analyse pour 15 sites parmi les plus pertinents.
Tous les sites potentiels identifiés ne sont pas totalement pertinents.
Inversement, des sites non-identifiés pourraient être in fine intéressants.
Cette analyse est une étape préliminaire qui démontre le potentiel wallon et
encourage à des études plus détaillées.
125

La suite 11/06/2024
Fin des visites de sites (mi-juin)
Evaluation et caractérisation (énergétique et économique) des 15 sites retenus
(fin juin)
Rapport final pour fin juin/début juillet 2024
127

Contacts 11/06/2024
MERCI POUR VOTRE ATTENTION
François Tamigneaux
fta@icedd.be
Sébastien Erpicum
s.erpicum@uliege.be
Patrick Hendrickx
patrick.hendrick@ulb.be

Comment transformer les chauffe-eaux électriques en source de
flexibilité et d'économie d'énergie ?
11.06.2024 – L’eau au service de l’énergie durable

Agenda
1. Qui sommes-nous?
2. Comment Thermovault rend un chauffe-eau flexible?
3. Pourquoi flexibiliser la consommation électrique des chauffe-eaux ?
4. Perspectives
5. Conclusions

Qui sommes-nous?
Thermovault a développé une solution qui transforme les boilers, ballons d’eau chaude et
pompes à chaleur en assets de stockage, d’efficacité énergétique et de flexibilité
Consommer juste assez Consommer au bon moment
Gestionnaires de logements publics, client final, gestionnaires de réseau, acteurs de marché

70
Sociétés opérationelles
AND 6 bureaux de représentation dans
42 pays
26
Centre de compétences et R&D dans 15
pays
25
Sites de production dans 16 pays
150
Pays couverts
❑ Fabricant de boiler & pompe à chaleur; présence mondiale (>150
Pays)
❑ Un des leaders du marché en Belgique (100 MW chaque année)
avec son usine de production à Malonne
Qui sommes-nous?

Comment et pourquoi flexibiliser la
consommation d’un chauffe-eau?

Comment Thermovault rend un chauffe-eau flexible?
Retrofit Box
Intégration de la solution Thermovault
dans les boilers produits par Ariston

Boilers électriques
résidentiels
Pompes à chaleur (en
développement)
Caractéristiques
Caractéristiques principales de la solution
Thermovault
Compatible avec toutes les marques
Ne nécessite pas le remplacement des
équipements existants
SIM card 4G intégrée pour l’échange des
données
Compteur énergie certifié « classe 2 »
champ d’application

Pourquoi flexibiliser la consommation électrique des
chauffe-eaux?
Afin de soutenir la transition
énergétique à moindre coût

chauffe-eaux?
Gestionnaire de
réseau / Acteurs
de marché
Sécurité d’approvisionnement
CRM
Flexibilité explicite
(équilibrage du réseau: FCR, aFRR)
50 Hz
Flexibilité implicite
Réaction à un signal de prix (e.g:
imbalance, DA/ID)
Flexibilité locale
Congestion, réglage tension

Pourquoi flexibiliser la consommation électrique des chauffe-
eaux?
Efficacité énergétique
(20 % en moyenne, environ 85 EUR / an)
Client résidentiel
Réduction de la facture
d’électricité
(tarif capacitaire, tarif dynamique,
autoconsommation)
Garantie à vie sur le
chauffe-eau
Maintenance prédictive
(prolongation de la durée de vie du
chauffe-eau, réduction des dépôts
calcaires,...)

chauffe-eaux?
Client résidentiel
Gestionnaires de
réseau et acteurs
de marché
La priorité dans le pilotage de la consommation des chauffe-eaux électrique est toujours
donnée au client final. Cela se traduit en contraintes intégrées dans les logiciels de pilotage
de Thermovault.

Que faisons-nous aujourd’hui?
Client
résidentiel
Acteurs de
marché
(20 % en moyenne)
Flexibilité explicite
FCR ~ 7 MW
(sociétés de logements publics)
Flexibilité implicite
Marché DA ~ 1 MW
Garantie à vie sur le chauffe-eau
200 EUR cashback

Et demain? Le projet SocioFLex
Client
résidentiel
Acteurs de
marché
(20 % en moyenne)
Projet SocioFlex
Flexibilité locale
Congestion, réglage tension
10 000 logements
d’ici Q1 2025

Et demain? Le projet SocioFlex
Projet SocioFlex
Réduction du dépôt calcaire
• Durée de vie prolongée du ballon d’eau chaude
• Coûts d’entretien réduits
Détection des fuites et dashboard de suivi

Conclusions
Solution technique
innovante et rapide
(temps d’installation <
30 min)
Potentiel de flexibilité
gigantesque (en
Belgique, 1 GW)
Un outil permettant
d’atteindre nos objectifs de
production renouvelable à
moindre coût
Des gains significatifs (+-
85 EUR / an) pour le client
final
Différentes valeurs ajoutées
cumulables
Une solution idéale pour les
sociétés de logement,
gestionnaires de réseau et
acteurs de marché

Contact
Let’s talk! thibaut.gerard@thermovault.com

eau de qualité
n.m. denrée rare à
préserver d'urgence
La définition de l'eau au pays de la pluie a changé,
MultiO et son Consortium vous présentent les
nouveaux paradigmes

CONTEXTE
MULTIO
ELOY WATER
BROPTIMIZE
ULIÈGE
CELABOR
MEURICE R&D
AQUATIC SCIENCE
LIGNE DU TEMPS
COLLABORATIONS
CONCLUSION
MERCI

CONTEXTE
ACTUEL
Quels sont les éléments structurants du
marché ?
1

INSTABILITÉ
CLIMATIQUE -
RISQUES DE
PÉNURIE
D'EAU
Gel des permis de bâtir, restriction
d'utilisation, augmentation du prix
de l'eau, fermeture de lieux
touristiques, ... , les conséquences
de la raréfaction d'eau de qualité se
multiplient en Belgique, en France
et dans toute l'Europe.

CRISE
ÉNERGÉTIQUE
En plus du manque d'eau, nous vivons
également une crise énergétique.
Ce n'est jamais quand il pleut que nous avons
besoin d'eau et c'est rarement quand le soleil
brille que nous avons besoin d'électricité. De
plus, le réseau ne permet pas de jouer le rôle
de batterie.
Comme pour l'eau, l'électricité est difficile
à stocker. Les solutions existantes sont
chères.
Tesla Powerwall 2 : 13.5 kWh pour 7.500€
installé

eau
n.m. seul matériau
recyclable à l'inini
Contrairement aux autres matériaux qui
s'oxydent, l'eau est recyclable à l'infini.
L'épuration repose essentiellement sur la
microbiologie. L'utilisation des désinfectants
rémanents étant incompatible, il est
nécessaire de bien scinder ces étapes.
Les coûts de la filtration s'additionnent quand
il faut ajouter de la filtration ternaire,
quaternaire, etc.

QUELLES SONT
LES SOURCES
D'EAU?
Réseau de distribution : Attention aux restrictions
Pluie : Fortement dépendente de la méteo
Reuse : La consommation <-> source est régulière,
indépendante de la météo, de qualité pauvre mais
relativement stable et connue.
Plus on recycle, moins on consomme

LE PROJET MULTIO
Gestion optimisée de l’eau et de l’énergie dans l’habitat
durable de demain.
2

OBJECTIFS DU PROJET
Quels sont les délivrables clés du projet ?
FILTRATION
OPTIMALE
Optimisation de
chaque étape de
Filtration,
mécanique,
biologique,
physique
EAU DE
STOCKAGE
Quel est le
volume requis
pour agir comme
stockage
d'énergie et
d'eau ?
GESTION
INTÉGRÉE
Gestion de
l'énergie et de
l'eau dans
l'habitat
QUALITÉ
SANITAIRE
Désinfection,
réutilisation,
garanties de
qualité et
sécurité
1 2 3 4

OBJECTIFS DU PROJET
Optimisation énergétique
FILTRATION
OPTIMALE
Optimisation de
chaque étape de
Filtration,
mécanique,
biologique,
physique
EAU DE
STOCKAGE
Quel est le
volume requis
pour agir comme
stockage
d'énergie et
d'eau ?
GESTION
INTÉGRÉE
Gestion de
l'énergie et de
l'eau dans
l'habitat
QUALITÉ
SANITAIRE
Désinfection,
réutilisation,
garanties de
qualité et
sécurité
1 2 3 4
Water reuse

LES PARTENAIRES DU PROJET
3 entreprises et 3 centres de recherche

BROPTIMIZE
Optimisation énergétique
3

Société familiale belge basée
à Remicourt
Croissance rapide (*2.5/an en
CA et *1.9/an en personnel)
Accompagne les sociétés
dans l’optimisation de leurs
besoins énergitiques et la
mise en oeuvre des projets
associés

Contribution de Broptimize
Valider la faisabilité technique et économique de stocker un
surplus de production électrique dans un volume d’eau
Augmenter le R.O.I des panneaux photovoltaïques
Augmenter le R.O.I du système de stockage d’eau
Appréhender le marché de l’optimisation énergique chez les
particuliers
Besoin existe, mais pas ou peu d’acteurs offrant une vision
globale et indépendante
Frein actuel : coût de l’accompagnement
Construire le modèle économique adéquat pour les
particuliers
Diversifier les segments de marché

ELOY WATER
Traitement des eaux usées
4

Société familiale belge
basée à Sprimont
Commercialisation de
solution pour la gestion de
l’eau à la parcelle
(Assainissement,
Régulation & Stockage &
Réutilisation & Infiltration
des Eaux)

Comparatif :
Eau de pluie :
Gratuite, facile à collecter,
traitements de purification
“simples”
Disponibilité (saisonalité)
Eaux usées traitées
(secondaires)
Disponibilité (production
quotidienne)
Niveau de qualité
insuffisant pour
usage quotidien
(intérieur & extérieur)

Contribution d'Eloy Water
Transformer le statut des eaux usées : “déchets” “matières
premières”
Après traitement, réutilisation des eaux usées
Alternative aux restrictions d’eau
Valoriser l’investissement dans le S.E.I.
Augmenter la valeur des systèmes de stockage d’eau
Collecte combinée “Eau de pluie + Eaux usées traitées ++”
Stocker l’excédent d’énergie produit par les panneaux
photovoltaïques + l’énergie contenue dans les eaux
Augmenter le R.O.I dans le système de stockage
Garantir une disponibilité continue d’eau

ULIÈGE - NCE
Génie chimique
5

CELABOR
Caractérisation des eaux
6

Centre de Recherche proposant des services
techniques et scientifiques
Equipe pluridisciplinaire de 48 personnes
Activités
Tests et analyses
Expertises et conseils
Recherche et développement
Domaines de compétences
Environnement (eaux usées, analyses et
traitements)
Agro-alimentaire
Emballages et conditionnements
Extraction

Centre de Recherche
associé à la Haute Ecole
Lucia de Brouckère à
Anderlecht
Recherche en
microbiologie appliquée et
développement de
bioprocédés

AQUATIC SCIENCE
Traitement écologique des eaux
8

PME basée à Herstal
Développement,
production et
commercialisation en B2B
de systèmes de filtration
pour le traitement des
eaux récréatives (piscines,
bassins, fontaines),
domestiques et
industrielles

3 domaines d'activités
Créer un étang, c'est donner naissance à
un écosystème de faune et de flore
sauvages
Profiter d'une eau naturelle sans
impact sur la santé et la
biodiversité en aval
Réduire l'utilisation de produits chimiques ou
rendre l'eau compatible avec d'autres usages
ou avec la nature

Technologies
Désinfection UV &AOP
Tours Aériennes de
Refroidissement
Eau d'appoint
Skid de post-traitement
post-traitement d'eau de
sortie de STEP
Formulation bactérienne
pour désenvasemment
Bassin d'orage
grande étendue d'eau
non filtrée

Contribution d'Aquatic Science
Coordination du projet
Développement des citernes filtrantes
Valorisation indépendante ou comme bac tampon pour une
piscine
Co-développement des systèmes de désinfection basse énergie
Nouvelle gamme de stérilisateurs UV LED-AOP
Optimisation des formulations bactériennes et des substrats
Nouveaux substrats adaptés à l'usage
Nouvelle gamme de formulations bactériennes
intégration dans la gestion de l'eau et de l'énergie de l'habitat
passage du "nice to have" au "must have"

LIGNE DU TEMPS
Où en sommes-nous, quelles sont les
prochaines étapes, quels sont les jalons ?
9

LIGNE DU TEMPS DES
DÉVELOPPEMENTS
2012
Première piscine bio,
intérieure, chauffée,
publique par Aquatic
Science
2010
Création d'Eloy Water
Accréditation pour les
techniques de traitement
2012
Développement du
marché français

2015
Collaboration Eloy,
Aquatic Science
2023
Début de la recherche
2012
Collaboration ULiège,
Celabor, Aquatic Science
2021-22
Conception du projet
Soumission du projet
MULTIO
Essais préliminaires et
élargissement du
potentiel du projet

2025
Outil de désinfection
LED-AOP
2026
Citerne / bac tampon
filtré ou unité de
post- traitement
Stop ou encore du
projet
2027-28
Gestion intégrée de l'eau
et de l'énergie de
l'habitat
Déploiement de la technologie et de tous les
livrables obtenus en cours de projet
conjointement par les trois partenaires
industriels

PLAN DE TRAVAIL
Organisation de la recherche et activités en
cours
10

COLLABORATIONS
Quelles interactions bénéfiques peuvent
être établies avec le Consortium ou chacun de
ses membres?
11

MODÈLE DE COLLABORATION RÉCENTE
Fondation, avec un groupe d'architectes et d'entrepreneurs français, d'un bureau d'étude et de
conception pour un développement revisité de bâtiments et de lieux de vie autour de l'eau

CONCLUSION
Ensemble, pensons l'eau différemment, en
intégrant tous les savoir-faire existants et
développant les blocs technologiques qui
manquent encore pour favoriser les synergies
11

Feedback - Summer Event - L'eau au service de l'énergie durable - 11 juin 2024

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