En 2030, notre eau sera intelligente et connectée

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En 2030, notre eau sera intelligente et connectée
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CONNEXION 21
LA FRANCE DE DEMAIN SE DÉCIDE AUJOURD’HUI

 

EPISODE #1 : L’EAU
EN 2030, NOTRE EAU SERA INTELLIGENTE ET CONNECTÉE

 

150 ans après le début de sa construction, notre réseau d’eau s’apprête à vivre sa seconde révolution : celle de la haute technologie et des réseaux intelligents. A la clé, une gestion informatisée, pilotée à distance, mais surtout économe et durable de nos ressources en eau. A condition d’accélérer le renouvellement de notre patrimoine d’infrastructures.

 

Partie 1 :
Les innovations qui nous attendent d'ici 2030

 

À la poursuite de l'or bleu

L’approvisionnement en eau est l’un des plus grands défis socio-économiques auxquels le monde est confronté : au rythme actuel, il y aura en 2030 un écart de 40% entre la demande et l’offre mondiales d’eau, et 1 milliard de personnes manquera d’eau potable en 2050, y compris dans les grandes villes. Y compris également en France, où les épisodes de sécheresse et d’épuisement de nappes phréatiques sont de plus en plus fréquents.

 

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Sauf… si les technologies et les méthodes de gestion de l’eau évoluent. Et c’est justement ce qui est en train de se passer. Avec la digitalisation des réseaux, les progrès des nanotechnologies ou en consommation d’énergie, le réseau d’eau français va changer de visage dans les années à venir.

«C’est l’un des 14 grands projets de la Nouvelle France Industrielle, qui a décrété prioritaire le développement des usines d’épuration du futur, des canalisations intelligentes et du dessalement de l’eau à basse consommation d’énergie», rappelle Bertrand Camus, DG de Suez Eau France et président de la FP2E.

 

Ces innovations qui vont tout changer

Nos usines d’eau seront pilotées automatiquement par la data

A la source de notre réseau d’eau, potable ou non, il y a la production. En France, ce sont 34 000 captages d’eau, et des milliers de sites protégés qui prélèvent la ressource dans les cours d’eau ou les nappes phréatiques, avant de la filtrer et de l’envoyer dans le réseau. Ces usines de production sont de plus en plus gérées de manière automatisée et prédictive, grâce à l’utilisation de capteurs qui transmettent en temps réel des centaines de milliers de variables : débit des fleuves, qualité de l’eau, niveau des stations de pompage, pression des canalisations, météo, historiques de consommation… Objectif : prévoir précisément la quantité d’eau dont les usagers vont avoir besoin (l’eau met plusieurs jours à être traitée et disponible), et adapter le rythme de production de l’usine pour éviter la pénurie ou la surconsommation.

 

EAU 2 usine d'eau bis

 

Nos canalisations s’auto diagnostiqueront

Les 900 000 km de canalisations sont également en train de s’équiper de milliers de capteurs, permettant la mesure en temps réel des débits d’eau, de la pression, de la qualité… mais également le repérage des fuites, grâce à des mesures électromagnétiques ou par ultrasons permettant de les détecter et de les localiser. Ces capteurs communiquent ensuite leurs données par ondes radio à des relais GSM, qui les retransmettent eux-mêmes aux centres de données des gestionnaires des réseaux. Veolia, Saur et Suez, par exemple, sont en train de les déployer massivement.

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© Sensus

Nos millions de compteurs connectés nous aideront à économiser l’eau

Plusieurs millions de compteurs d’eau ont déjà été installés chez les particuliers. Tous les foyers français devraient en être équipés d’ici 2030. Même fonctionnement par ondes radio vers le réseau GSM, ils permettront bientôt à l’usager de connaître précisément sa consommation, mais aussi d’être alerté en cas de dépassement de consommation importante (ou de suspicion de dégât des eaux). «Un suivi personnalisé qui incite en général les foyers à baisser leur consommation de 15%», précise-t-on chez Suez.

EAU 4 compteur intelligent

 

Les eaux usées seront convoyées de manière sécurisée : des capteurs sur les canalisations d’assainissement rapporteront en continu des multiples paramètres (débits, données pluviométriques...) qui permettront de sécuriser la collecte des eaux usées et leur transport jusqu’à la station de traitement, sans débordement ni pollution en cas d’épisode météo extraordinaire.

La station d’épuration du futur produira sa propre énergie

L’assainissement est un point crucial de la chaîne. Il s’agit non seulement de rejeter des eaux 100% traitées dans le grand cycle de l’eau, mais aussi de pouvoir réutiliser ces eaux dépolluées une deuxième fois dans le réseau. Une des avancées consiste en l’utilisation des nanotechnologies (des membranes ultrafines), pour filtrer les bactéries et les pollutions les plus microscopiques, et bientôt les nouvelles sources de pollution, comme les résidus médicamenteux, les nitrates, le bisphénol A….En mesurant finement la qualité de l’eau, il est déjà possible de rediriger les eaux traitées vers différents usages, l’irrigation, l’industrie, voire la réalimentation des nappes phréatiques. De plus en plus d’usines d’assainissement d’eau valorisent toutes leurs déchets pour créer des biomatériaux (utilisables pour la production de plastiques) ou de bioénergie (biogaz par méthanisation, par exemple) qui permet de chauffer des bâtiments. D’ici 2030, toutes en seront sans doute équipées.

Des usines de dessalement économes en énergie

Actuellement, 16 000 usines de dessalement sont installées dans 120 pays. Leur point faible : une consommation élevée d’énergie, qui renchérit fortement le coût de cette solution alternative. Mais les technologies de pompage à haute pression, de membrane ultrafine ou de récupération d’énergie, couplées à l’utilisation d’éoliennes, sont en train de faire chuter les besoins en énergie de ces usines, et de rendre cette production plus abordable économiquement et durable.

 

The Encina power plant is positioned across from the beach in central Carlsbad where cool seawater is used to cool the plant. The new Carlsbad desalination plant is being built behind the power plant and will use the water that is being used by Encina and turn it into drinking water. When completed in 2016, it will be the largest desalination plant in the Western Hemisphere and will produce 50 million gallons per day and will supplement the regional water supply.  (Photo by Scott Varley/Media News Group)

 

 

5 VILLES EN POINTE

Grand Lyon : la pose 10 000 capteurs intelligents sur le réseau d’eau d’ici 2018 va permettre de pré- localiser les fuites au mètre près

Paris, Bordeaux et Marseille : ces 3 villes utilisent un système entièrement automatisé, grâce à des capteurs, qui permet d’optimiser l’utilisation des réseaux d’assainissement afin de limiter l’impact des fortes pluies sur l’environnement

Barcelone s’est équipée de la plus grande usine de dessalement d’eau de mer d’Europe, et d’une usine spécifique pour assainir et réutiliser les eaux usées pour des usages agricoles en cas de sécheresse récurrente.

 

Chiffres-clés

  • 870 salariés dédiés par les entreprises de l’eau à la R&D sur les réseaux d’eau (budget annuel moyen de 120 millions d’euros en 2013)
  • 880 millions d’€ investis par les entreprises de l’eau dans leurs activités de délégation de service public (amélioration des procédés technologiques, ouverture de centres de pilotage opérationnels…)
  • 15% de consommation d’eau en moins en suivant l’évolution de son usage domestique avec un compteur d’eau intelligent

 

Partie 2 :
Innover (et investir) pour sauver le réseau

CHIFFRES-CLÉS

  • 25% de fuites d’eau en France, jusqu’à 80% en zone rurale
  • 170 ans pour renouveler tout le réseau au rythme actuel
  • 60-80 ans, la durée de vie d’une canalisation
  • 75 0000 coupures d’eau par an
  • 1300 milliards de litres perdus par an
  • 4€ / an, le coût par foyer d’un doublement des investissements pour renouveler et moderniser le réseau
 
UN PATRIMOINE EN OR… MAIS FRAGILE

Commencé sous Haussmann autour de 1850 (grâce à l’ingénieur Belgrand), accéléré après 1945 et terminé il y a une dizaine d’années, notre réseau d’eau compte 900 000 km de conduites d’eau, soit quasiment autant que de routes en France, et plus de 19 000 stations d’épuration. Valeur estimée totale de ce patrimoine : entre 120 et 170 milliards d’euros, selon l’ASTEE. «C’est l’un des plus sophistiqués au monde, nous avons hérité de ce patrimoine grâce aux choix courageux faits il y a des décennies, nous devons le préserver pour les générations futures», commente Christian Laplaud, PDG d’Altereo, vice-président du Pôle de compétitivité EAU et président du groupe de travail Eau au Conseil Stratégique des Eco-Industries (Cosei).

 

Seulement voilà, avec 50% du réseau construit il y a plus de 40 ans, et 20% en matériaux corrodables ou cassants, le problème de la vétusté va commencer à se poser rapidement. Une canalisation a une durée de vie de 60 à 80 ans, un peu plu de 100 ans quand elle est en fonte. Problème : selon l’Onema, nous renouvelons aujourd’hui environ 0,6% du réseau chaque année. A ce rythme, le moderniser en totalité prendrait donc... 170 ans.

Les cas de ruptures de canalisations, parfois impressionnantes, font régulièrement la une des quotidiens régionaux (ces dernières semaines à Lyon, Versailles, Troyes…). On comptait autour de 75 000 interruptions de service d’eau potable inopinées par an en 2012 (soit 3,1 pour 1000 habitants).

 

EAU 6 Taux d'interruption
source : étude BIPE
Mais ce sont surtout les fuites d’eau qui représentent le plus gros problème : en moyenne sur le territoire, 20% de l’eau potable introduite dans les réseaux s’écoule dans la nature. Soit 1300 milliards de litres par an. Les grandes villes, plus denses, mieux organisées, avec des canalisations moins enterrées, ont souvent des taux de fuite acceptables, proches de 10% (l’objectif 0% étant techniquement non atteignable). Mais dans les zones rurales, on approche parfois… les 80%. «La plupart des pertes proviennent des branchements, qui fatiguent à cause de la pression», explique-t-on au Ministère du développement durable.

 

> Versailles et alentours : 10% de pertes en ligne

EAU 7 Versailles

> Digne-les-Bains, plus de 50% de pertes en ligne

EAU 8 Digne les bains
Source: Fluksaqua
OBJECTIF : RENOUVELER ET MODERNISER LE RÉSEAU

Descendre à 15% de fuites : voilà l’objectif évoqué par le Ministère et le Grenelle de l’Environnement 2. Et c’est possible à atteindre.

 

D’abord, grâce aux nouvelles technologies, et à l’utilisation des réseaux intelligents, qui permettront d’ici une dizaine d’années une gestion bien plus efficace et économe de l’eau : connaissance en temps réel de l’état du réseau, débits et qualité mesurés finement, flux mieux répartis, localisations de fuite très rapide, mutualisation des moyens d’intervention…

«Nous sommes intervenus dans la banlieue de New York pour le renouvellement des conduites d’eau. En utilisant un système de détection de fuites par onde de pression accoustique, nous avons épargné à la ville le remplacement de 30% d’entre des canalisations, soit plusieurs millions de dollars économisés et réinvestis dans les parties du réseau qui en avaient le plus besoin », témoigne Pascal Farjot, le directeur commercial de Saint-Gobain PAM.

Ensuite, l’investissement. Selon le principe de « l’eau paie l’eau », les montants facturés aux usagers, via les collectivités locales, sont entièrement consacrés à la dépense publique dans le réseau d’eau et d’assainissement. Au total, un peu moins de 4,5 milliards par an, dont 800 millions pour le renouvellement du réseau et 600 pour les travaux neufs. Problème : selon l’assemblée des Communes de France, ce budget a chuté de 17% de 2012 à 2014 (et jusqu’à -25% dans certaines régions comme la Bretagne). Les postes les plus touchés, malheureusement, sont le renouvellement et les travaux neufs. Les causes sont multiples : la baisse des dotations de l’Etat après les transferts de compétences, l’incertitude chez les élus, l’invisibilité des infrastructures qui en font des thèmes peu médiatiques, au contraire de la facture, qu’il est tentant de faire baisser pour contenter un bassin d’électeurs…

EAU 9 baisse de la commande publiqu
source : étude AdCF / CDC

Sous-investir est un mauvais calcul : non seulement il est impossible de déployer des innovations sur des installations vétustes, mais le montant des investissements futurs augmenterait mécaniquement, «une réparation dans l’urgence coûte 2 à 3 fois plus cher qu’une maintenance ou un renouvellement bien programmé », calcule Pascal Farjot, chez Saint-Gobain PAM.

 

DOUBLER LES INVESTISSEMENTS DANS L’EAU, C’EST POSSIBLE

Pour préserver notre patrimoine, atteindre l’objectif de 15% de fuites, et pouvoir déployer les innovations en cours de développement, les équipements de l’eau doivent être modernisés plus rapidement que leur durée de vie (60 à 80 ans). Ce qui nécessiterait de doubler le rythme de renouvellement des infrastructures (étalés sur 170 ans aujourd’hui), donc passer de 800 à 1,6 milliards d’euros d’investissements par an.

L’impact sur la facture des ménages ? Il serait de +1%, soit 4€ par an en moyenne. Sachant que la facture d’eau des foyers Français est l’une des moins chères (454€ par an, soit 0,8% du budget total des ménages) et les plus stables d’Europe (1% d’augmentation par an environ).

EAU 10 prix de l'eau

EAU 11 variation des prix
Source : FP2E / NUS Consulting
 
8 SOLUTIONS DE FINANCEMENT ALTERNATIVES À L’ÉTUDE

Syndicats, entreprises de l’eau et communautés de commune réfléchissent à des moyens complémentaires pour accroître l’effort d’investissement.

  • Planifier les investissements prioritaires au niveau national, pour donner de la visibilité aux communes
  • Mutualiser les investissements de mise en conformité des réseaux dans les communes rurales ou à faible densité d’habitants
  • Faire supporter une partie des investissements par les entreprises locales de l’eau, en contrepartie d’un allongement de leurs contrats de délégation (sous forme de concessions)
  • Profiter de l’enveloppe « croissance verte » de la CDC, 20 milliards d’euros prévus sur la période 2013-2017 (projets de moins d’1,5 m€)
  • Solliciter les fonds européens du FEDER, qui finance les technologies et les initiatives innovantes permettant d’économiser l’eau et de respecter l’environnement (surtout si elles favorisent l’emploi et rendent les territoires plus compétitifs)
  • Faire financer les travaux par des fonds privés. Suez a par exemple créé une joint venture avec le fonds d’investissement KKR, après le passage de l’ouragan Sandy, pour remettre à flot et gérer la concession d’eau de la ville de Bayonne aux Etats-Unis, en y investissant 300 millions de dollars sur 40 ans. Un retour d’expérience devrait bientôt être disponible.
  • Instaurer des tarifications variables: des prix saisonniers, progressifs, prenant en compte les consommations effectives ou le contexte sociodémographique, basés sur la pollution rejetée et non plus sur les volumes consommés… (rapport BIPE 2015)
  • Imposer une redevance spécifique pour les activités industrielles et tertiaires, ayant des rejets plus difficiles et plus couteux à dépolluer
  • Mettre en place une taxation «eaux pluviales», basée sur le foncier bâti ou imperméabilisé, permettant de couvrir les coûts de gestion des eaux pluviales urbaines
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