Hydraulic losses valorisation inside the water network by using pumps as turbine

Le secteur de l’eau potable consomme entre 2 et 3% de l’énergie mondiale. Les réseaux de distribution d’eau potable sont soumis à des débits de fuites, ce qui entraine une surconsommation énergétique. Ces débits de fuite sont directement reliés à la pression au sein des réseaux. Pour cela, des vannes réductrices de pression (PRV) sont installées dans les réseaux, afin de diminuer les piques de pression (>3 bars). Ceci entraine une diminution des débits de fuites, cependant, la perte de charge induite par ces PRV entraine une perte d’énergie. Une solution pour valoriser cette énergie perdue en électricité, tout en diminuant la pression de nos réseaux est le micro-turbinage. Ce dernier utilise des pompes en mode turbine (PAT), rendant viable économiquement ces installations. Cependant, les performances des PAT ne sont pas fournies par les fabricants, de plus leur fonctionnement n’est pas optimal en écoulement à débits et pressions variables. Ceci explique en partie le faible essor de cette technologie. Afin de prédire les performances des PAT, un banc d’essai hydraulique a été réalisé permettant de tester deux PAT, couplés à une base de données, les résultats ont permis d’améliorer les méthodes de prédictions de performances des PAT. Un algorithme d’aide à la décision (DSA) a été développé grâce à ces corrélations, permettant d’estimer facilement la viabilité énergétique et économique d’une installation de micro-turbinage. Ce DSA a permis d’étudier les méthodes de régulation des PAT en écoulement variables. Ces études permettent d’améliorer l’essor de cette technologie grâce à une meilleure connaissance des conditions de fonctionnement.The drinking water sector consumes between 2 and 3% of the world's energy. Drinking water distribution networks are subject to leakages, which leads to overconsumption of energy. These leakages are directly related to the pressure in pipes. Therefore, pressure reducing valves (PRV) are installed in the networks to reduce the pressure peaks (>3 bars). This leads to a decrease in leakages; however, the pressure drops induced by these PRVs leads to a loss of energy. A solution to valorise this lost energy into electricity, while decreasing the pressure of our networks is the micro-hydropower (MHP). This last one uses pumps as turbine (PAT), making these installations economically viable. However, the performances of PAT are not provided by the manufacturers, moreover, their operation is not optimal under variable flow and head conditions. This explains in part the low growth of this technology. To predict the performance of the PAT, a hydraulic test rig was built to test two PAT, coupled with a database, the results have allowed to improve the methods of PAT performances prediction. A decision support algorithm (DSA) was developed thanks to these correlations, allowing to easily estimate the energetic and economic viability of a MHP installation. This DSA has been used to study the regulation methods of PATs under variable conditions. These studies allow to improve the development of this technology thanks to a better knowledge of the operating conditions