Contexte
Il existe un potentiel de récupération d’énergie dans les systèmes d’aqueduc et d’égouts.
La valorisation énergétique des eaux usées peut prendre plusieurs formes : génération de biogaz ou combustion des matières sèches résultant de l’épuration, et utilisation des eaux usées comme source ou puits de chaleur. Cette ressource est encore largement sous-exploitée à l’échelle mondiale, bien qu’elle représente un potentiel important d’énergie. De nombreux projets de valorisation énergétique ont été couronnés de succès à travers le monde, démontrant la faisabilité technique de cette filière d’exploitation du nexus eau-énergie.
Pour Montréal, le potentiel de valorisation de la chaleur des eaux usées a été estimé à 5.4 PJ/an avec des hypothèses conservatrices. Cette quantité d’énergie correspond aux besoins en chauffage de 110 000 ménages montréalais, soit plus de 10 % de la population de l’agglomération de Montréal. Des études plus spécifiques sur des quartiers en transformation ont montré que des réseaux de chaleur alimentés par les eaux usées pourraient fournir 100 % des besoins en chaleur des nouveaux bâtiments, permettant de décarboner des secteurs entiers sans augmenter significativement la demande de pointe en électricité. De tels réseaux existent par exemple à Vancouver et en Europe.
Une récente étude du potentiel de valorisation de la chaleur des eaux usées pour la ville d’Ottawa démontre que le coût de la chaleur produite est plus élevé que le gaz naturel, mais est compétitif avec d’autres technologies de décarbonation. De plus, le contexte québécois est particulièrement favorable à des initiatives municipales de valorisation des rejets thermiques avec l’appel à projets du gouvernement du Québec, ce qui permet d’envisager des performances économiques meilleures que dans l’étude citée. La valorisation des rejets thermiques est l’une des principales mesures du Plan de mise en œuvre 2022-2027 de la politique verte 2030 pour le domaine des bâtiments.
Description
Les systèmes d’énergie et d’eau sont au cœur de la transformation urbaine nécessaire pour faire face aux défis croissants générés par les changements globaux. Cependant, la planification de ces infrastructures urbaines résulte d’approches sectorielles, cloisonnées, ignorant les interdépendances largement reconnues entre les ressources en eau et en énergie (appelées « nexus eau-énergie »). Ce projet vise à faire avancer les connaissances sur la modélisation du nexus eau-énergie en milieu urbain. En collaboration avec le milieu utilisateur, un outil d’aide à la décision intégrant les synergies entre les systèmes d’eau et d’énergie sera développé et appliqué sur le territoire montréalais.
L’objectif principal du projet de recherche est de comprendre, quantifier et cartographier le potentiel du nexus eau-énergie et d’opérationnaliser ces connaissances pour la prise de décision, afin de soutenir les décideurs municipaux lors de la conception ou la mise à niveau des infrastructures urbaines dans une optique de durabilité et de résilience. Les résultats du projet seront intégrés dans un outil d’aide à la planification. Cet outil sera conçu à partir des données de l’écosystème bâti de la ville de Montréal, mais il sera suffisamment flexible pour être adaptable aux autres municipalités urbaines québécoises. L’approche envisagée pour répondre à cet objectif global est organisée en trois sous-projets : modélisation intégrée, cadre d’analyse spatiale pour l’aide à la planification et transfert de connaissances.
Équipe de recherche
Françoise Bichai, Département des génies civil, géologique et des mines, Polytechnique Montréal (chercheuse principale)
Michaël Kummert, Département de génie mécanique, Polytechnique Montréal
Martijn Kuller, Copernicus Institute of Sustainable Development, Utrecht University (Netherlands)