Cahier des charges des binômes

Cahier des charges des binômes

 

De la même façon que le cahier des charges du groupe, chaque cahier des charges de binôme présente le contexte de l'étude, les objectifs de travail, la méthodologie appliquée, les différents outils utilisés et le calendrier de réalisation du projet au travers d'un diagramme de Gantt.

Les différents groupes de travail sont les suivants :

     - Binôme 1 : Etat écologique initial et prévisionnel

     - Binôme 2 : Mise en place d'énergies renouvelables

     - Trinôme 3 : Le devenir des rejets

Binôme 1 : Etat écologique initial et prévisionnel

Binôme 1 : Etat écologique initial et prévisionnel
(Sophie Baquey - Aurore Bueno)

Contexte

1. Contexte

La ressource en eau est une préoccupation majeure. En Vendée, celle-ci provient à 90% des eaux de surface contenues par des réserves naturelles (rizières, zones humides... ) et des réserves artificielles dont 12 barrages. L'accessibilité aux ressources en eau souterraine est difficile, elle est réservée essentiellement pour irriguer les cultures.

L'agriculture, les besoins domestiques, industriels et touristiques sont les principaux acteurs de  la consommation en eau (Figure 1) : en 2010, elle est estimée à 140 millions de m3. 72% de celle-ci est dédiée à l'agriculture dont 10% est consacrée à l'abreuvement du bétail en eau potable. 40 millions de m3 d'eau potable sont directement consommés par les populations et leurs activités. En trente ans, les besoins domestiques en eau ont quasiment triplé. Le tourisme croissant connu par ce département augmente cette consommation et la concentre plus particulièrement sur quelques mois, les plus sensibles. En effet, la Vendée accuse des pénuries d’eau en période estivale causées par des déficits pluviométriques : durant le printemps 2010, une diminution des précipitations de 40% a été enregistrée par le Sud-Est de la Vendée.


Figure 1:
Consommation eau nette en Vendée, en 2010.

Source:Conseil de Développement du Territoire Sud Vendée

Les prospections au vue de l'accroissement démographique laisse entrevoir un déficit de 10 million de m3 pour les années à venir. Il devient urgent pour ce département de trouver des solutions techniques afin de sécuriser leur ressource en eau. L'implantation d'une usine de dessalement est alors envisagée et planifiée pour 2020. Ce projet fait actuellement l’objet d’une étude de faisabilité, dont les résultats seront connus au printemps 2013. 

Cependant quels peut être les impacts d’une telle construction sur l’environnement ?

Objectif

2. Objectif

Notre objectif est d’analyser quels sont les effets de l’installation d’une usine de dessalement sur son environnement. A savoir quels sont les effets sur l'hydrogéologie, les espaces protégés, le paysage, les aménagements routiers, l’urbanisme, l’agriculture, …

Nous voulons suivre la procédure d’une étude d’impact, donc analyser l’état initial de l’environnement du site d’implantation de l’usine, puis en analyser les conséquences et enfin proposer des solutions afin d’éviter, réduire ou compenser ces effets.

Nous souhaitons respecter le plus rigoureusement possible les attentes d’une étude d’impact. Pour réaliser au mieux l’analyse des effets et proposer des solutions pertinentes, nous ne traiterons pas des paragraphes détaillants les effets de l’installation durant la phase de travaux, de la sécurité et de la santé, de la gestion des déchets, et de la remise en état du site après exploitation. Nous nous concentrerons sur l’essentiel de l’étude d’impact afin de réaliser un travail constructif dans le temps imparti. Les thèmes prévus à l’étude et la structure de notre travail sont présentés dans la méthodologie qui suit.

Etapes et Méthodologie

3. Etapes et Méthodologie

Nous allons tout d'abord mener un travail commun avec les autres membres du groupe afin de dimensionner et localiser l'usine de dessalement qui sera ensuite étudiée. Nous nous positionnons en tant que concepteur de l'usine et étudions les impacts potentiels de cette construction sur l'environnement.

Notre binôme souhaite ainsi réaliser l'étude d'impact de l'usine de dessalement conçue. Pour ce faire nous allons suivre la structure d'une étude d'impact organisée en sept documents distincts :

1. Résumé non technique

2. Contexte réglementaire

3. Présentation du projet

4. Analyse de l'état initial

5. Analyse des effets sur l'environnement

6. Mesures envisagées pour éviter, réduire ou compenser les effets

7. Méthodes et difficultés rencontrées pour réaliser l'étude d'impact

Le paragraphe 4 sera structuré de la manière suivante (Figure 2) :

Figure 2: Les thèmes à traiter durant l'analyse de l'état initial

Le paragraphe 5 reprendra cette structure pour analyser les effets directs, indirects de l'usine de dessalement sur chacun des points abordés. De plus, à l'occasion du paragraphe 5, les effets cumulés du projet avec d'autres projets existants seront évalués.

Positionnement par rapport au groupe

4. Lien entre les binômes.

Le paragraphe 6 de l'étude d'impact sera en partie sous-traitée par les binômes 2 et 3. Ils proposeront des mesures compensatoires concernant la consommation en énergie et le rejet des déchets.

Planning prévisionnel

5. Planning Prévisionnel

Le projet s'organise en trois phases :

  • Une phase groupe au cours de laquelle l'usine de dessalement sera localisée et dimensionnée . Cette étape est essentielle : elle permet à chaque binôme et trinôme d'avoir une base afin de mener à bien ses études. La durée de cette phase est limitée à trois jours.
  • La phase binôme dure près de 4 semaines. Dans le cas de l'étude d'impact, les différentes thématiques ont été réparties au sein de l'équipe. Chacune des sept sous parties de l'étude d'impact sont traitées en commun sauf l'analyse de l'état initial et l'analyse des effets sur l'environnement. En effet, ces derniers sont répartis équitablement.
  • La dernière semaine est dédiée à la préparation de l'oral.

Chaque semaine des réunions au sein du binôme et du groupe sont planifiées afin de suivre l'évolution du projet ainsi que sa cohérence.

Le Diagramme de Gantt ci-dessous (Figure 3) résume la planification des phases :


Figure 3: Le diagramme de Gantt

 

Outils

6. Outils

Logiciels : ArcGis

Base de données : Géoportail, InfoTerre, Dreal de Vendée, Préfecture de Vendée, INSEE, Gest'eau, MétéoFrance, IGN.

Binôme 2 : Mise en place d'énergies renouvelables

Binôme 2 : Mise en place d'énergies renouvelables
(Jérôme Le Ster - Antoine Marty)

 

1. Contexte

Le principal frein à l'utilisation d'usines de dessalement dans le but de produire de l'eau potable est son coût rédhibitoire en énergies (Figure 1). L'osmose inverse est notamment un processus extrêmement énergivore pour produire de l'eau à un débit suffisamment important et à une salinité inférieure à 0.25mg.L-1, imposée par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS). De nombreuses solutions sont aujourd'hui à l'étude  pour réduire d'une part le coût énergétique du procédé et pour implanter d'autre part des énergies renouvelables proches de l'usine afin de réduire son empreinte écologique.

  
Figure 1 : Structure moyenne des coûts d'exploitation d'une usine de dessalement
Source : P.Corsin, 2008

 

De plus, l'utilisation des énergies renouvelables est un enjeu majeur dans notre société actuelle qui prend de plus en plus en considération croissance, indépendance énergétique et prise de conscience écologique. La France, comme la plupart des pays de l'Union Européenne s'est définie comme objectif  20 % d'énergies renouvelables d'ici 2020. Elle se doit donc d'effectuer une transition énergétique entre le nucléaire qui est à ce jour majoritairement utilisé, et énergies renouvelables. Ainsi, cette transition a débuté avec un essor d'énergies plus ou moins controversées comme l'utilisation d'éoliennes, de panneaux photovoltaïques ou d'unités de méthanisation. Cependant, d'autres énergies et techniques sont utilisables et disponibles.

 

2. Objectifs

L'objectif de cette partie est d'étudier la possibilité de mettre en place des énergies renouvelables et de dimensionner ces installations autour de la zone d'implantation de l'usine, choisie au préalable en introduction. 

Par la suite, l'objectif sera d'établir différents scénarii de choix d'énergies (couplées ou non entre elles) afin d'ensuite étudier quel scénario est le plus rentable énergétiquement mais aussi économiquement.

 

3. Etapes et méthodologie

Pour réaliser nos différents objectifs nous avons décidé de structurer notre travail en quatre étapes :

     1. Etude de l'état actuel de la consommation énergétique d'une usine de dessalement

Suite au dimensionnement de l'usine en Vendée effectué au préalable en introduction, nous effectuerons ici une estimation de la consommation énergétique de cette installation en nous basant sur des données d'usines existantes. De plus, nous effectuerons un état des lieux des sources d'énergies actuellement utilisées et de leurs impacts environnementales.

     2. Revue des différentes énergies renouvelables potentiellement implantables en Vendée

Par la suite, nous réaliserons l'inventaire des solutions existantes en matière de production d'énergie renouvelables, un ou deux types d'installation seront ensuite retenus afin d'être étudiés plus précisément.

Énergie éolienne, marée motrice, houlo-motrice, solaire ou valorisation de la biomasse constitueront les premières pistes à étudier. L'utilisation de l'usine de dessalement vendéenne sera à prendre en compte quant au choix de l'énergie. En effet, l'utilisation de l'énergie solaire serait opportune si l'usine ne fonctionne qu'en été par exemple alors que d'autres énergies seraient à privilégier si elle fonctionne toute l'année.

La sélection primaire des sources énergétiques est par ailleurs basée sur les grands critères suivants :

  • Puissance maximale des installations
  • Espace occupé
  • Coûts d'implantation
  • Complexité de l'implantation

     3. Dimensionnement des énergies renouvelables choisies

Le dimensionnement portera sur les énergies choisies lors de l'étape précédente et devra répondre principalement aux objectifs suivants :

  • fournir suffisamment d'énergie au procédé de dessalement
  • optimiser les coûts
  • limiter la consommation d'espace

     4. Mise en place de différents scenarii et étude comparative rentabilité/coûts

Une fois les dimensionnement établis, une analyse de nos solutions sera menée afin de proposer la solution la plus avantageuse en production d'énergie et en coût de l'installation. Plusieurs scénarii seront envisageables couplant ou non différentes énergies.

4. Outils utilisés

Plusieurs outils vont être utilisés lors de la réalisation de notre projet :

 - Des logiciels de la gamme Télémac afin de modéliser les courants pour étudier les énergies houlo-motrices par exemple. Une formation à ces logiciels nous sera d'ailleurs nécessaire : nous serons ainsi aidé par Thomas EXPERT, ancien èlève de l'ENSEEIHT.

-  ArcGis afin de géolocaliser nos différentes propositions d'installations.

De plus, nous utiliserons des travaux de BEI d'années précédentes, dont deux de 2009-2010 à savoir celui sur les Pelamis (Exploitation de l'énergie de la houle au large de la Bretagne: une ferme de Pelamis pour alimenter Brest) et celui sur le dimensionnement d'une usine de dessalement (Tenue structurelle et impacts environnementaux d'une île artificielle "Palm Jumeirah").

5. Liens avec les autres binômes

Nos travaux seront liés avec les autres groupes de notre projet :

- le binôme 1 prendra en compte nos résultats dans le cadre de leur étude de l'état initial et prévisionnel en ce qui concerne les énergies

- le trinôme 3 pourrait nous aider quant à la valorisation énergétique de certains des déchets de l'usine.

6. Incertitudes

Plusieurs incertitudes sont cependant à considérer :

- La première est l'investissement important lié au coût de l'installation d'énergies peu voire pas encore présentes en France. Cet investissement aurait un impact sur le coût de l'eau, déjà élevé lorsque l'eau provient d'une usine dessalement

- La seconde est de savoir si l'usine pourrait générer sa propre énergie sans passer par un distributeur tel qu'EDF. Elle pourrait ainsi amortir plus rapidement son investissement en installations d'énergies renouvelables.   

7. Calendrier prévisionnel

Le diagramme de Gantt suivant résume l'organisation des travaux de notre binôme.

Trinôme 3 : Devenir des rejets

Trinôme 3 : Le devenir des rejets
(Vincent Garnerone - Caroline Sy - Kevin Villeneuve)

 

1. Contexte

La construction d'une usine de dessalement en Vendée est susceptible d'être sujette à controverse. Ce type de controverse a déjà conduit, par exemple, à la suspension d'un projet de dessalement à Belle-Île-en-Mer. Le principal problème soulevé par les associations et les scientifiques est le rejet d'eau deux fois plus salées que l'eau de mer. Ces eaux peuvent contenir des métaux lourds, susceptibles de s'accumuler dans les sédiments, et des biocides néfastes pour l'environnement. D'autres inconvénients sont mis en avant comme la production de boue par les pré-traitements de l'usine.  

2. Objectifs

L'objectif de cette partie est de trouver des solutions pour réduire l'impact environnemental des rejets sur le milieu aquatique.
Dans un premier temps, la modélisation des rejets permettra d'appréhender l'étendue de la zone marine affectée. Des solutions seront ensuite envisagées et étudiées afin de diluer cet effluent et d'améliorer la qualité des eaux rejetées (notamment l'élimination des métaux lourds).

3. Méthodologie/Plan de travail

Afin d'étudier et de réduire les rejets de cette usine, nous allons procéder de la manière suivante:

1. Déchets générés par l'usine:

Nous résumerons dans une première partie les différents déchets générés par cette usine. Nous allons réaliser tout d'abord des recherches bibliographiques et réglementaires pour les rejets de l'usine et la composition de l'eau dans l'océan atlantique. Après avoir dimensionné et fixé les données de l'usine de dessalement avec l'ensemble du groupe, nous partirons de ces données pour étudier plus en détail les rejets de saumures.

2. Rejet des saumures:

Connaissant la quantité de rejet de saumures, cette partie consistera à étudier les différents modes de rejets des saumures :

- Nous étudierons les différentes méthodes de dilution.

- Nous allons ensuite modéliser le rejet de saumures avec des méthodes complémentaires, en champ proche (FLUENT 2D) puis en champ lointain (TELEMAC 3D).

3. Procédés de traitement et de valorisation des déchets:

Cette partie consistera à rechercher les divers procédés de traitements et de valorisations des déchets et de les comparer (coût économique et énergétique)

L'organigramme des tâches suivant résume les tâches que nous effectuerons:

4. Planning prévisionnel

Le diagramme de Gantt suivant résume l'organisation de travail du trinôme:

lien pour agrandir le diagramme

5. Articulation avec le projet de groupe

Nos travaux seront liés avec les autres groupes de notre projet de la manière suivante :

- Nous utiliserons les données du dimensionnement ( 40 000 m3/j d'eau avec une salinité de 0.25 g/L en sortie) et les données de l'étude initiale de l'implantation de l'usine du binôme 1. Le binôme 1 prendra en compte nos résultats dans le cadre de leur étude pour l'état prévisionnel.

- le binôme 2 pourrait nous aider quant à la valorisation énergétique de certains des déchets de l'usine.

6. Outils utilisés et contact:

Les logiciels utilisés sont :

- FLUENT 2D

-TELEMAC 3D

De plus, nous nous sommes inspirés des BEI ERE des années précédentes, à savoir:

- Etude du rejet d'eau de lessivage de diapirs dans les Landes (2011-2012).

​- Tenue structurelle et étude des impacts environnementaux d'une île artificielle : Palm Jumeirah (2009-2010).

- Contact : Thomas EXPERT ( Ancien N7-Hydro, ingénieur EDF).

 

Vers la partie :Le devenir des rejets

Diagramme de Gantt trinôme 3