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Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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Citation du document :
Phares et sémaphores: systèmes d’approvisionnement de ressources en eau,
énergétiques et gestion de déchet. Société pour la Protection de la Nature du Liban,
2016.
Rédaction du document :
Ce document a été préparé dans le cadre du projet MED-PHARES « Stratégies de
gestion intégrée pour la mise en valeur du patrimoine des phares, sémaphores et
balises de la Méditerranée », financé par l’Union Européenne/Programme IEVP CT
Bassin Maritime Méditerranée.
L’édition de ce document « Phares et sémaphores: systèmes d’approvisionnement
de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet » a été coordonné par la
Société pour la Protection de la Nature du Liban et a été rédigé par le Dr. Mazen
Ghandour Ph.D ing. Université Libanaise, faculté de génie, e-mail :
ghandour@ul.edu.lb – drmazengh@yahoo.com.
Ce document ne peut en aucun cas être considéré comme reflétant la position de
l’Union européenne ou celles des structures de gestion du Programme.
Photo de couverture : Phare de Grand Rouveau @ Agence Conservatoire des Côtes
de Sardaigne
Editeur : Société pour la Protection de la Nature du Liban
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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Phares et
sémaphores :
systèmes
d’approvisionnement
de ressources en eau,
énergétiques et
gestion de déchet
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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Sommaire
PRESENTATION DU PROJET MED-PHARES 7
SYSTEMES D’APPROVISIONNEMENT DE RESSOURCES EN EAU 9
Gestion de l’eau et utilisation de l’eau pluviale 9
1. Description et caractéristiques 9
1.1 Diagnostic 9
1.2 Méthodologie 10
1.3 Recommandations 10
2. Raisons de la réserve des eaux pluviales 11
2.1 L'augmentation des besoins en eau / demandes 11
2.2 Les variations de la disponibilité en eau 11
2.3 Avantages de la réserve et du stockage à proximité du lieu
d'utilisation 11
2.4 Qualité de l'approvisionnement en eau 12
3. Gestion de l’eau sur les sites des phares 12
3.1 Plan de gestion 12
3.2 Rôles des dispositifs de gestion des eaux pluviales (DGE) 13
3.3 Avantages de la réserve de l'eau de pluie 14
3.4 Inconvénients de la réserve de l'eau de pluie 15
3.5 Composants d'un CEP 15
4. La conception d'un système CEP 20
4.1 Première étape : montant total de l'eau de pluie requis et
disponible 20
4.2 Deuxième étape : conception de votre zone de chalandise
(zone de captage) 21
4.3 Troisième étape : conception de votre système de livraison 22
4.4 Quatrième étape : dimensionnement de votre réservoir de
stockage 26
4.5 Cinquième étape : sélection d'un réservoir de stockage
adapté a la conception 27
4.6 Composants optionnels 28
SYSTEMES D’APPROVISIONNEMENT DE RESSOURCES ENERGETIQUES 31
Gestion de l’énergie 31
1. La conception d'un système d’approvisionnement énergétique 32
2. Gestion des énergies renouvelables 33
2.1 Energie solaire 34
2.2 Energie éolienne 41
2.3 Energie hydraulique 51
2.4 Génératrice au diesel 55
2.5 Système hybride 56
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GESTION DE DECHET 59
Gestion et traitement des eaux usées dans un site isolé 59
1. Composition des eaux usées 59
1.1 Méthodes de traitement 60
1.2 Alternatives recommandées sur le site isolé 68
Gestion des déchets solides 72
2. Composition des déchets solides 72
2.1 Gestion des ordures solides 73
GESTION DES ZONES COTIERES 77 Plans écologiques 77
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Présentation du Projet Med-Phares
Le projet MED-PHARES « Stratégies de gestion intégrée pour la mise en valeur du
patrimoine des phares, sémaphores et balises de la Méditerranée » est un projet
de coopération transfrontalière, soutenu par l’Union Européenne à travers
l’Instrument Européen de Voisinage et de Partenariat pour le Bassin Maritime
Méditerranée (IEVP-CT Med).
Il associe des pays du Nord, du Sud et de l’Est de la Méditerranée avec l’Agence
Conservatoire des côtes de Sardaigne (Italie), bénéficiaire du projet, et quatre
partenaires, le Conservatoire du littoral (France), l’Agence de Protection et
d’Aménagement du Littoral (Tunisie), la Société pour la Protection de la Nature au
Liban et la Municipalité de Tyr (Liban) autour de la thématique de la préservation et
de la valorisation du patrimoine bâti maritime.
Le projet MED-PHARES vise à développer un modèle, applicable dans tous les pays
de l’espace méditerranéen, voire au-delà, destiné à mettre en valeur la singularité
du patrimoine, matériel et immatériel, des sites côtiers dotés de signalisation
maritime, dans l’objectif plus général de promouvoir et de contribuer à valoriser
ces territoires uniques à travers le développement d’un tourisme durable.
Aujourd’hui, ce patrimoine se retrouve souvent abandonné et déconnecté du
territoire et de la vie urbaine ou rurale où il est implanté. Une mise en valeur de ces
sites permettra à la population locale de se réapproprier le patrimoine maritime
présent sur son territoire, à travers une participation active au projet et une
connaissance accrue de ce dernier. Au même titre, les visiteurs profiteront d’un
territoire valorisé et enrichi culturellement par un patrimoine unique, et dont
l’intégration et la mise en réseau avec d’autres sites méditerranéens contribueront
à renforcer le partage d’informations sur ces édifices emblématiques.
Dans le cadre du projet, les partenaires ont contribué à la réalisation de ce
document que a pour objectif de donner un cadre commun à tous les partenaires
pour la mise en place des cours des formations relatifs aux thématiques liées aux
Lignes directrices MED-PHARES. Ce document est conçue pour être utilisée par les
décideurs publics et les professionnels qui travaillent dans le domaine de la gestion
des sites côtiers. Consulter les sites web du projet pour plus d’informations
(http://www.medphares.eu et http://www.mediterraneanlighthouses.org).
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Gestion de l’eau et utilisation de l’eau pluviale
L’eau couvre 70% de la surface du globe terrestre, mais seulement 2,8% de cette
eau est douce, dont 1,8% est contenue dans les glaciers et les carottes glaciaires.
L’eau est utilisée dans nos usages domestiques : alimentation, hygiène, irrigation
des jardins et cultures.
Le problème d’accès à l’eau potable est aujourd’hui une réalité quotidienne pour
de nombreuses populations à travers le monde, alors que la qualité de cette
ressource pourrait devenir préoccupante sous nos latitudes.
L’eau est un élément fondamental dans la conception de tout projet, et il est
urgent d’agir pour en économiser l’usage, ce qui permet de réaliser des économies
financières.
1. Description et caractéristiques
1.1 Diagnostic
La quantité et la qualité de l’eau peuvent être étudiées en répondant aux questions
suivantes :
SYSTEMES D’APPROVISIONNEMENT DE RESSOURCES EN EAU
L’eau douce
dans le
monde [1]
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- Quelle est la quantité d’eau consommée sur un site ?
- Quels sont les moyens d’investissement de l’eau ?
- Quel est l’état du réseau ?
- Quel est le système d’assainissement ? Quel est son état ?
(De par leur situation géographique, les sites sont souvent indépendants
d’un point de vue système d’assainissement, ce point mérite donc d’être
étudié précisément).
- Les eaux de pluie sont-elles investies ?
1.2 Méthodologie
- Evaluer les consommations ;
- Etablir un bilan ;
- Vérifier les appareillages et décomposer les usages ;
- Apprécier la qualité en système d'assainissement ;
- Effectuer un bilan de l'existant (consommation, nombre de points d'eau,
usages, eau de pluie) ;
- Envisager des réductions des consommations d'eau potable, gestion des
eaux pluviales de la parcelle de terre ;
- Etudier le type et l'efficacité de l'assainissement ;
- Etudier la méthode de gestion hydraulique (gravitaire, type de pompe,
énergie...).
1.3 Recommandations
Pour réaliser une bonne gestion des eaux sur un certain site qui a une insuffisance
d’eau douce, on peut donner les recommandations suivantes :
- Il est envisageable de réutiliser l’eau de pluie ou des eaux grises pour un
certain nombre d’applications.
- Il est primordial d’être très vigilent par rapport à nos consommations
d’eau, au risque de tarir notre source.
- Il faut bien connaître la durée de saison de pluies.
- Il faut minimiser les surfaces imperméabilisées.
- Il faut récolter l'eau de pluie pour l'utiliser ou bien la restituer au milieu
naturel par infiltration ou la retenir et l'évacuer lentement vers le réseau
d'égouts ou les eaux de surface.
- Une analyse par une autorité reconnue devrait être entreprise une fois par
année au moins.
A défaut, une indication claire doit être apposée aux points de distribution, par
exemple «eau non contrôlée» ou dans de plus rares cas «eau non potable». En cas
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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de non signalement, le gardien et/ou le propriétaire peuvent être rendus
responsables en cas d’indisposition d’un randonneur ayant consommé de cette
eau.
Si l’eau est acheminée par gravité ou par pompage du captage à la place
d’utilisation, il est recommandé de prévoir une zone de décantation (alimentation
du réservoir au milieu, soutirage par le haut), permettant aux particules en
suspension (sable, etc.) de se déposer et de ne pas obstruer les conduites à
l’intérieur du bâtiment.
Les éléments déposés sur le fond doivent être évacués régulièrement pour ne pas
péjorer la capacité de retenue du réservoir et éviter les développements de
bactéries favorisés par la présence de particules organiques.
2. Raisons de la réserve des eaux pluviales
Les raisons de la réserve et l'utilisation de l'eau de pluie à usage domestique sont
nombreuses et variables:
2.1 L'augmentation des besoins en eau / demandes
Le besoin accru pour les résultats de l'eau dans les nappes phréatiques plus bas et
des réservoirs épuisés. L'utilisation des eaux de pluie est une alternative utile.
2.2 Les variations de la disponibilité en eau
La disponibilité de l'eau provenant de sources telles que les lacs, les rivières et les
eaux souterraines peu profondes peut fluctuer fortement. Le stockage de l'eau de
pluie peut fournir de l'eau à usage domestique dans les périodes de pénurie d'eau.
L'eau de pluie peut également fournir une solution lorsque la qualité de l'eau est
faible ou varie pendant la saison des pluies dans les rivières et dans les autres
ressources en eau de surface.
2.3 Avantages de la réserve et du stockage à proximité du lieu d'utilisation
Les sources traditionnelles sont situées à une certaine distance de la communauté.
La réserve et le stockage de l'eau à proximité des ménages améliorent
l'accessibilité et la commodité de l'approvisionnement en eau et ont un impact
positif sur la santé. Ils contribuent à également renforcer le sentiment
d'appartenance.
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2.4 Qualité de l'approvisionnement en eau
L'approvisionnement en eau peut devenir pollué soit par des déchets industriels ou
humains ou par l'intrusion des minéraux tels que l'arsenic, le sel ou le fluorure.
L'eau de pluie est généralement de bonne qualité.
3. Gestion de l’eau sur les sites des phares
3.1 Plan de gestion
La plupart des sites des phares sont dépourvus de tout raccordement au réseau
d’eau potable. Actuellement, un dispositif de réserve et de stockage d’eau de pluie
équipe le phare et ce, depuis son origine, l’eau de la toiture collectée étant stockée
dans des cuves prévues à cet effet, enterrées dans la cour intérieure du phare.
Cette zone ne constitue pas une ressource en eau potable à proprement dit. De
plus, les quantités disponibles sont très largement inférieures aux besoins liés à
l’exploitation tels que définis dans le programme du Maître d’Ouvrage.
La mise en place d’une politique de meilleure gestion de l’eau passe par des efforts
économie d’eau, par un meilleur suivi et entretien du réseau, et la mise en place de
gestes et équipements économes. Cela passe aussi par une surveillance de la
qualité de l’assainissement et l’utilisation de l’eau de pluie.
Dans le cadre d’un projet de gestion d’eau, la collecte, le traitement, le stockage et
la distribution d’eau reprendront le principe de collecte des eaux de pluie des
toitures, mais disposeront de dispositifs de traitement d’eau, d’adaptation et
remise en état des cuves existantes dans la cour intérieure, avec réalisation d’un
stockage complémentaire qui, par pompe de refoulement, remplira des réservoirs
situés en amont du site afin de permettre une distribution gravitaire.
L’implantation de l’ensemble des éléments nécessaires à l’adduction d’eau devront
faire l’objet d’une étude spécifique.
Pour assurer une meilleure alimentation d’eau pour le site d’un phare, on devra
réaliser les étapes suivantes :
- Alimentation d’un réservoir de stockage et mise en charge d’un réseau de
distribution, situé au moins 3 m au dessus du point le plus haut
d’utilisation.
- Traitement de l’eau avant admission dans le réservoir haut.
- Distribution à très faible pression d’eau potable (si elle existe) vers tous les
points d’utilisation d’eau.
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- Au niveau de la collecte, on conserve l’alimentation à partir de la toiture
du bâtiment du phare : vérification et reprise des collectes des eaux de
toiture.
- Changement des descentes de gouttière : le principe d’une vanne
permettant d’en court-circuiter les cuves est à conserver mise en place
d’un filtre accessible sur l’entrée dans la cuve (filtre pour eau de pluie).
C’est préférable de construire une cuve en béton, mais si le poids devient
rédhibitoire on peut examiner d’autres matériaux – qualité alimentaire.
- Prévoir une pompe dans chaque ensemble de cuves car cela parait plus
simple que de créer une liaison par la base.
- Coffret de commande des pompes installé soit à proximité, soit coffret de
commande unique installé près du réservoir. Liaisons à prévoir :
alimentation électrique et commande (arrêt du pompage réservoir plein).
Principe de l’alimentation électrique : le pompage et le traitement vont
fonctionner au maximum 1 heure par jour : alimentation directe sur la
source d’énergie sans passer par les batteries.
3.2 Rôles des dispositifs de gestion des eaux pluviales (DGE)
Les dispositifs de gestion des eaux pluviales ont une grande importance d’après
leurs nécessités pour bien préserver et distribuer l’eau. Ils vont jouer les rôles
suivants :
- La préservation : l'eau est préservée soit par l'intermédiaire de
canalisations ou rigoles dans le cas, par exemple, de récupération des eaux
de toiture et de chaussée, soit par le ruissellement direct vers le DGE via
les surfaces qui lui sont adjacentes.
- La rétention : la fonction essentielle des dispositifs extensifs de traitement
des eaux pluviales est de stocker un épisode pluvieux.
L’eau captée est destinée principalement à deux utilisations : l’eau de
consommation pour la boisson et la cuisine, et celle utilisée pour les
sanitaires et les douches. Dans le deuxième cas, elle n’a pas besoin d’être
potable.
- L'évacuation : l'eau est évacuée par infiltration dans le sol, par
évapotranspiration et/ou vers un exutoire.
- La dépollution : la majorité des DGE participent à dépolluer l'eau de
ruissellement.
Si on veut offrir une eau présentant un risque minime, la désinfection permet
l’élimination des micro-organismes pathogènes (bactéries et virus). On utilise pour
cela soit un désinfectant chimique comme le chlore ou l’ozone, soit des
rayonnements ultraviolets.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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De nombreuses solutions peuvent être utilisées qui limitent le gaspillage d’eau et
en optimisent l’utilisation:
• fermer les robinets qui coulent inutilement,
• éviter les nettoyages à grands jets d’eau,
• installer des économiseurs d’eau sur les robinets,
• éliminer toutes sources de fuites (remplacer les joints défectueux des conduites,
des tuyaux, et des équipements),
• examiner et entretenir régulièrement la tuyauterie…
3.3 Avantages de la réserve de l'eau de pluie
Construction simple. La construction des systèmes CEP est simple, la population
locale peut facilement être formée pour les construire elle-même. Cela réduit les
coûts et encourage une plus grande coopération, l'appropriation et la durabilité au
niveau communautaire.
Bon entretien. Exploitation et entretien d'un système de captage des ménages sont
contrôlés uniquement par le gardien ou le responsable technique du site. En tant
que tel, cela est une bonne alternative à un mauvais entretien et à la surveillance
d'un approvisionnement en eau courante centralisée.
Bonne qualité de l'eau. L'eau de pluie est mieux que d'autres sources disponibles
ou traditionnelles (eaux souterraines peut être inutilisable en raison de fluorure, la
salinité ou de l'arsenic).
Faible impact environnemental. L'eau de pluie est une ressource renouvelable qui
ne produit pas de mauvais effets sur l'environnement.
Commodité au niveau des ménages. Le système fournit de l'eau au point de
consommation.
Non affecté par la géologie locale ou de la topographie. La réserve de l'eau de
pluie fournit toujours une alternative où la pluie tombe.
La flexibilité et l'adaptabilité des systèmes. La disponibilité accrue des réservoirs à
faible coût en tenant compte les budgets locaux (par exemple en Ferro ciment,
plastique ou pierre / briques).
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3.4 Inconvénients de la réserve de l'eau de pluie
Les coûts élevés d'investissement. Le coût des systèmes de captage d'eau de pluie
est presque entièrement engagé au cours de la construction initiale. Les coûts
peuvent être réduits par une construction simple et l'utilisation des matériaux
locaux.
Utilisation et entretien. Le bon fonctionnement et l'entretien régulier est un
facteur très important qui est souvent négligé. Une inspection régulière, un
nettoyage et des réparations occasionnelles sont essentiels pour le succès d'un
système.
Qualité de l'eau est vulnérable. La qualité de l'eau de pluie peut être affectée par
la pollution de l'air, les excréments d'animaux ou d'oiseaux, d'insectes, de la saleté
et de la matière organique.
La source est sensible à la sécheresse. Les périodes sèches longues peuvent causer
des problèmes d'approvisionnement en eau.
Source limitée. L'offre est limitée par la quantité de pluie et la taille de la zone de
captage et du réservoir de stockage.
3.5 Composants d'un CEP
Chaque système de réserve de l'eau de pluie se compose de trois éléments de base :
- bassin versant ou surface de toit pour recueillir l'eau de pluie,
- système de livraison pour transporter l'eau provenant du toit pour le
réservoir de stockage (gouttières et descentes d'eau pluviale),
- réservoir de stockage : il est doté d'un dispositif d'extraction qui peut être,
selon l'emplacement du réservoir, un robinet, corde et godet, ou une
pompe.
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Surface de captage. Le bassin versant d'un système de récupération de l'eau est la
surface qui reçoit directement les précipitations et draine l'eau pour le système.
L'eau de surface est, cependant, dans la plupart des cas, ne convient pas à des fins
de consommation depuis la qualité de l'eau n'est pas assez bon.
Constitution
d’un
système
CEP,
installation
de
récupération
d’eau de
pluie [2]
Trois
composants
de base d'un
système de
collecte des
eaux de
pluie [3] :
(1) Surface
du captage-
toit
(2) Système
de livraison
(3) Réservoir
de stockage
1
2
3
1
2
3
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Tout le matériau de couverture est acceptable pour la collecte de l'eau. Cependant,
pour que l’eau sera potable, elle ne doit pas être recueillie à partir des toits de
chaume ou des toits couverts avec de l'asphalte, de même le plomb. Les feuilles de
tôle ondulées, galvanisées, ou bien du plastique ondulé font de bonnes surfaces de
captage de toit. Le Ciment plat ou toit recouvert de feutre peuvent également être
utilisés à condition qu'ils soient propres. Les Feuilles en amiante-ciment intacte
n'ont pas un effet négatif sur la qualité de l'eau. Petits dommages peut, toutefois,
causer des problèmes de santé.
Système de livraison. Le système de livraison du toit se compose généralement de
captage gouttières pendaison dans les côtés du toit inclinée vers un tube de
descente et réservoir. Ce système de livraison ou de gouttières est utilisé pour le
transport de l'eau de pluie du toit vers le réservoir de stockage. Pour le
fonctionnement efficace d'un système de collecte des eaux pluviales, il est
important d’avoir un système de gouttière bien conçu et soigneusement construit,
car cette partie est souvent le maillon le plus faible dans un système de collecte des
eaux pluviales. C’est possible d’évacuer 90% ou plus de l'eau de pluie recueillie sur
le toit vers le réservoir de stockage si la gouttière et le système de descente sont
correctement montés et entretenus. Les gouttières et les tuyaux de descente sont
de nature métallique et de polychlorure de vinyle.
Système de
livraison [4]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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Réservoir de stockage. Le réservoir de stockage de l'eau représente habituellement
le plus grand investissement en capital d'un système CEP domestique. C'est
pourquoi il exige un soin particulier pour fournir la capacité du stockage optimal et
la résistance structurelle tout en gardant les coûts aussi bas que possible.
Il existe deux catégories de réservoirs de stockage : les réservoirs sur le sol et les
réservoirs sous-sol. Les réservoirs sur le sol sont les plus communes pour la collecte
de l’eau du toit. Les matériaux utilises pour leur fabrication sont : le métal, le bois,
le plastique, fibre de verre, la brique, les blocs de pierre, ferro ciment et béton
armé. Le choix du matériau dépend de la disponibilité locale et de l'abordabilité.
Les réservoirs de surface sont généralement plus coûteux que les réservoirs
souterrains, mais également plus durable.
Le matériel et la conception des murs réservoirs ou citernes de sous-sol doivent
être capables de résister à la pression de l'eau du sol et du sol à l'extérieur lorsque
le réservoir est vide. L’emplacement correct du réservoir est donc important. Un
réservoir de sous-sol ou citerne nécessite un dispositif de levage à l'eau, tel qu'une
pompe ou un godet-système de corde. Pour empêcher la contamination de l'eau
stockée, dispositif de levage de l'eau, un entretien et un nettoyage réguliers sont
importants.
Le choix du réservoir repose sur :
- la quantité d'eau qui doit être stockée,
- la taille du bassin versant,
- emplacement du réservoir (au-dessus du sol, en dessous du sol, à
l'intérieur de l'accueil/ garage),
- la destination de l'utilisation de l'eau (utilisation toute l'année ou de
l'utilisation saisonnière),
- les conditions météorologiques locales (par exemple, dans les zones avec
des températures sous le point de congélation pendant l'hiver, le réservoir
devra être protégé contre le gel ou vidé au cours de l'hiver),
- la disponibilité d'espace pour l'accès et l'installation,
- les normes et les règlements municipaux du code du bâtiment,
- esthétique,
- coûts.
Les matériaux du réservoir et de l'intégrité structurelle sont réglementés par des
normes et des codes du bâtiment.
Réservoirs en polypropylène ou en polyéthylène sont les plus communs. Résistants
et légers, ils sont disponibles dans différente taille et couleur. Selon le modèle, ces
conteneurs en plastique sont généralement adaptés pour être au-dessus ou au-
dessous de la masse de l'installation. Lors de l'achat d'un réservoir en plastique,
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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c’est recommandé choisir un réservoir pigmenté que la peinture n'adhère pas bien
sur les surfaces en polyéthylène ou en polypropylène.
Les réservoirs de béton sont généralement utilisés dans les systèmes de sous-sol.
Ils peuvent être une partie de la fondation du bâtiment. Bien qu'il existe un risque
potentiel de fissures ou de fuites, les réservoirs de béton sont réparables et
proposent généralement un coût moindre par litre que les réservoirs en matière
plastique à de plus grandes capacités de stockage de 10 000 L ou plus.
Des réservoirs en fibre de verre sont légers en comparaison avec ceux en plastique
ou en béton. Ils peuvent durer des décennies sans détérioration, peut être peint et
sont facilement réparable. Selon le modèle, les réservoirs en fibre de verre peuvent
être utilisé au-dessus ou au-dessous du sol.
Réservoirs en acier galvanisé sont peu coûteux, utilisés dans les installations au-
dessus du sol uniquement. Ils peuvent être doublés pour réduire les risques de
corrosion.
Les cuves en acier inoxydable offrent une bonne résistance à la corrosion. Elles sont
plus coûteuses et il serait possible de les installer au-dessus du sol uniquement.
Différents
types des
réservoirs de
stockage [5]
Plastique (a)
Béton de
10600 litres
(b)
Différents
types des
réservoirs de
stockage [5]
Acier de
45500 litres
(c)
Polyéthylène
(d)
a b
c d
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
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4. La conception d'un système CEP
Le calcul correct du volume de la cuve de stockage est la principale condition qu’il
faut prendre en considération dans la conception d’un système CEP. Le réservoir
devrait donner une capacité suffisante de stockage avec le minimum des coûts de
construction. Il y a quelques étapes qui devraient être suivies au cours de la
conception système CEP.
4.1 Première étape : montant total de l'eau de pluie requis et disponible
Estimation de la demande en eau domestique. La première étape de conception
d'un système de collecte des eaux de pluie est de prendre en compte le bilan
annuel de la demande en eau des ménages. Pour estimer la demande en eau on va
utiliser l'équation suivante :
Demande = l'utilisation de l'eau × Les membres éléments du ménage × 365 jours
Les données des précipitations. La prochaine étape consiste à tenir compte du
montant total de l'eau disponible, qui est un produit de la précipitation annuelle
totale avec la surface du toit ou de la réserve. Ces derniers déterminent la valeur
potentielle pour la réserve des eaux de pluie. Il y a habituellement une perte
causée principalement par l'évaporation (soleil), la fuite (surface de toit),
débordement (l'eau de pluie qui éclabousse sur les gouttières) et transport
(gouttières et tuyaux). Les conditions climatiques locales sont le point de départ de
toute conception.
Système de
CEP complet
avec des
valves et un
tuyau de
débordement
[5]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
21
Les conditions climatiques varient largement d’une région à l’autre. La pluviométrie
ou répartition mensuelle, ainsi que le total des précipitations annuelles, servent
souvent à déterminer la faisabilité de la construction d'un système CEP.
Potentiel d'approvisionnement en eau de pluie par l’estimation de ruissèlement.
La quantité de l'eau de pluie dépend de la quantité de précipitations, la zone du
bassin versant, et son coefficient de ruissellement. Pour un toit ou un bassin
versant en pente c'est la zone de plan horizontal qui devrait être mesuré. Le
coefficient de ruissellement (RC) prend en compte les pertes dues à l'évaporation,
de fuites, de dépassement et de transport. Pour un système de captage bien
construit il est de 0,9. Pour les toits imperméables on aura un rendement élevé de
ruissellement.
Une estimation de l'approximatif, le ruissellement annuel moyen d'un bassin
versant donné peut être obtenu par l'équation suivante :
S = R × A × Cr
Approvisionnement en eau = précipitations × endroit × coefficient de ruissellement
(Cr)
où :
S = alimentation d'eau de pluie annuelle moyenne (m3)
R = les précipitations annuelles moyennes (m)
A = zone de chalandise (m2)
Cr = coefficient de ruissellement.
4.2 Deuxième étape : conception de votre zone de chalandise (zone de
captage)
Les toits offrent une surface de captage idéale pour réserver l'eau, pourvu qu'ils
soient propres. La surface du toit peut être composée de différents matériaux. Des
Feuilles de tôle ondulées galvanisées, du plastique ondulé et carreaux font un bon
toit pour les surfaces de captage. Les toits de ciment plat peuvent aussi être
utilisés.
La taille du toit d'une maison détermine la zone de captage et le ruissellement des
eaux de pluie. La collecte de l'eau est habituellement représentée par un
coefficient de ruissellement (RC). Le coefficient de ruissellement pour n'importe
quel bassin versant est le ratio du volume d'eau qui s'écoule une surface au volume
des précipitations qui tombent sur la surface. Un coefficient de ruissellement de 0,9
signifie que 90% de l'eau de pluie seront recueillis.
Un toit imperméable aura un rendement élevé de ruissellement d'eau de bonne
qualité pouvant être utilisé pour tous les usages domestiques : cuisine, lavage, eau
potable, etc. Depuis les toits sont conçues pour répandre de l'eau, ils ont un haut
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
22
coefficient de ruissellement et ainsi ils permettent de provoquer rapidement le
ruissellement des eaux de pluie. Le matériau du toit n'est pas seulement de
déterminer le coefficient de ruissellement, il influe également sur la qualité de l'eau
de la pluie récupérée. Les toits peints peuvent être utilisé pour la collecte des eaux
de pluie mais il est important que la peinture soit non toxique pour qu’il ne pollue
pas l’eau. Pour la même raison, le plomb ne doit pas également être utilisé pour la
collecte des eaux de pluie. Il n'y a aucune preuve que l'utilisation de fibre
d'amiante-ciment toits pour la collecte des eaux de pluie ne pose aucun risque
pour la santé dus à la pollution de l'eau.
4.3 Troisième étape : conception de votre système de livraison
L'eau recueillie par le toit doit être transporté au réservoir de stockage à travers un
système de gouttières et tuyaux. Plusieurs autres types de vecteurs existent mais
les gouttières sont de loin les plus communs. Les matériaux couramment utilisés
pour les gouttières et les tuyaux de descente RWA sont en métal galvanisé et en
plastique (PVC), qui sont facilement disponibles dans le marché. Il y a une grande
variété des gouttières en plastique préfabriquées ou simples réalisés sur le site à
partir de feuilles de métal.
Les gouttières faites du plastique extrudé sont durables, mais coûteuses. Les
gouttières en aluminium ou en métaux galvanisés sont recommandées en raison de
leur rigidité, tandis que les gouttières en plastique peuvent suffire sous les petites
zones de toit. Presque tous les types en plastique, certainement en PVC, doit être
protégé de la lumière directe du soleil. En général, le coût des gouttières est faible
Zone du plan
horizontal du
toit pour
calculer la
surface de
captage
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
23
comparativement à celle des réservoirs de stockage, qui tend à être la plus grande
partie du coût total d'un système CEP.
Les gouttières sont facilement disponibles dans différentes formes; ils peuvent être
arrondis, carrés, en forme de V, ouverts ou fermés et se termine par un connecteur
incliné vers le bas.
Les gouttières réalisées sur place sont généralement en forme de V. Elles sont très
efficaces mais elles ont la tendance à être bloquées par des débris et des feuilles.
Les gouttières En forme de V sont habituellement attachées directement sous le
toit et continuent souvent leur chemin vers le réservoir sans ajout de la section
descente arrondie habituellement.
L'aluminium est naturellement résistant à la corrosion, ce qui prolonge sa durée.
Le coût d'une tôle d'aluminium de 1,5 fois plus le coût d'acier de même épaisseur
et le matériau est moins rigide. Pour une résistance semblable de caniveau une
plus grande épaisseur de matériau est requise, ce qui se traduit par des gouttières
trois fois plus cher. La production est relativement simple, et la forme semi-
circulaire est extrêmement efficace pour CEP. Le coût de ces gouttières dépend du
coût local de la tuyauterie, ce qui peut coûter plus cher que l'équivalent tôle
gouttière.
La bonne construction des gouttières est importante pour éviter les pertes d'eau.
Les gouttières doivent uniformément être en pente vers le réservoir pour assurer
un débit lent. Les gouttières sont souvent le maillon faible dans un CEP.
Différents
types de
gouttières :
square,
arrondie, en
forme de V
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
24
Les gouttières doivent être correctement dimensionnées et correctement branché
tout autour de la surface du toit. Lorsqu’on a une haute intensité de précipitation,
les gouttières ont besoin d'être équipé de ce qu’on appelle garde boue pour
empêcher toutes les pertes d'eau. Une gouttière correctement installée et
entretenue permet a la descente de diriger plus de 90% des de pluie les eaux de
pluie vers le réservoir de stockage. Bien que la taille de gouttière puisse réduire les
pertes de débordement, un garde-boue supplémentaire devrait être incorporé sur
les toits en fer ondulé.
Un garde-boue consiste en une longue bande de tôle de 30 cm de largeur, plié à un
angle et accroché au-dessus du bord du toit environ 2-3 cm pour garantir que
toutes les allures au pied du toit pénètrent dans la gouttière. La protection anti-
éclaboussure est reliée à la toiture et la moitié inférieure est suspendue
verticalement vers le bas à partir du bord du toit.
Lors de fortes précipitations, une grande quantité d’eau peut être perdue en raison
de débordement et du déversement de la petite gouttière. Pour éviter ce
débordement, il est judicieux de créer une plus grande capacité de gouttière. Une
règle empirique utile pour s'assurer qu’au moins 1 cm2 de section transversale de
gouttière correspond à chaque m2 de la surface du toit. Les gouttières arrondies de
10 cm de largeur ne sont pas généralement assez grand pour les toits de plus de 40
m2. Une gouttière de forme carrée de 10 cm
2 peut être utilisée pour des toitures
mesurant jusqu'à 100 m2 dans la plupart des régimes de précipitations. Pour les
grands toits, comme sur les bâtiments communautaires et les écoles, le 14 × 14 cm
design en forme de V avec une section transversale de 98 cm2 est adapté aux
sections de toit jusqu'à 50 m de longueur et 8 m de large (400 m2).
Les gouttières en forme de V peuvent être face à de fortes pluies sans des petites
pertes. Un gradient de 1:100 assure l'écoulement de l'eau stable et moins de
chance de blocage de gouttière de feuilles ou d'autres débris. Les Tuyaux de
descente RWA, qui relient les gouttières pour le réservoir de stockage, devraient
avoir les mêmes dimensions que les gouttières.
Considérations importantes pour la conception des systèmes de
descente/gouttière :
• la règle de base est de 1 cm2 de section transversale de gouttière par 1 m
2
de surface du toit ;
Une
construction
adéquate de
la gouttière
est
importante !
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
25
• l'aluminium ou le tôle galvanisée sont recommandés pour les gouttières
du fait de leur force et de leur résistance aux rayons du soleil ;
• les gouttières doivent être en pente inclinée vers les réservoirs de
stockage. L'augmentation de la pente de 1:100 à 3:100 augmente le
potentiel de l'écoulement de l'eau à 10 - 20% ;
• un système de gouttière bien conçu peut augmenter la longévité d'une
maison. Les fondations conserveront leur force et les murs restent au sec.
Gouttière
bien conçu
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
26
4.4 Quatrième étape : dimensionnement de votre réservoir de stockage
Il existe plusieurs méthodes pour le dimensionnement des réservoirs du stockage.
Ces méthodes varient en complexité et en sophistication. Deux méthodes seront
illustrées :
• approche du côté de la demande (la demande de saison sèche par rapport
à l'approvisionnement) ;
• approche du côté de l'offre (les méthodes graphiques).
La première méthode est la méthode la plus simple et la plus largement utilisée. La
deuxième méthode utilise des indicateurs statistiques de la pluviosité moyenne
pour un lieu donné. Si la chute de pluie est limitée et présente de grandes
fluctuations, alors une conception basée sur un seul indicateur statistique peut être
trompeuse.
Méthode 1 : approche du côté de la demande (demande en saison sèche). C'est la
méthode la plus simple pour calculer l'exigence de stockage basé sur le volume
d'eau requis (taux de consommation) et de l'occupation de l'immeuble. Cette
approche n'est pertinente que dans les zones avec une saison sèche distincte. Le
réservoir est conçu pour répondre à la demande en eau nécessaire tout au long de
la saison sèche. Pour obtenir le volume de stockage requis les équations suivantes
peuvent être utilisées :
Demande = l'utilisation de l'eau × Les membres du ménage × 365 jours
Cette équation fournit la demande en eau en litres par année. En divisant par 12
mois on obtiendra la quantité d’eau en litres/mois. La demande d'eau mensuelle
requise multipliée par la période sèche donnera la capacité de stockage requise.
Capacité de stockage requise = Demande × période sèche
Cette méthode simple peut être utilisée dans des situations où il y a des pluies
suffisantes et des surfaces de captage. Il s'agit d'une méthode de calcul des
estimations grossières de la taille du réservoir requis et il ne prend pas en compte
les variations entre différentes années, telles que la présence d'années de
sécheresse. La méthode est facile à comprendre et est suffisant dans de nombreux
cas. Il peut être utilisé en l'absence de toutes les données sur les précipitations.
Méthode 2 : approche du côté de l'offre (les méthodes graphiques). Une autre
méthode pour estimer la capacité du réservoir de stockage la plus appropriée pour
maximiser l'approvisionnement est de représenter le ruissellement de toit et la
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
27
consommation quotidienne graphiquement. Cette méthode donne une estimation
raisonnable des exigences en matière de stockage. Les données sur les
précipitations quotidiennes ou hebdomadaires est nécessaire pour une évaluation
plus précise. Dans les zones où la pluviosité est faible lorsque la pluviosité a une
distribution inégale il peut y avoir un excédent d'eau durant certains mois de
l'année, alors qu'à d'autres périodes, il y aura un déficit. S'il y a suffisamment d'eau
pour répondre à la demande tout au long de l'année, alors une espace de stockage
suffisante sera requise pour combler les périodes de pénurie. Comme le stockage
est coûteux, cela devrait être calculé avec soin pour éviter des dépenses inutiles.
Cette méthode donne une estimation de l'espace de stockage requis. Il existe trois
étapes de base à suivre :
• tracer un graphe à barres pour le ruissellement mensuel pour une maison
ou un immeuble spécifique dans un emplacement spécifique. Ajouter une ligne
pour la demande par mois ;
• tracer un graphe cumulatif du ruissellement de toit, en additionnant le
ruissellement total mensuel ;
• ajouter une ligne pointillée montrant l'utilisation de l'eau cumulée (de
l'eau retirée ou de la demande en eau).
4.5 Cinquième étape : sélection d'un réservoir de stockage adapté a la
conception
Les réservoirs de conception appropriée dépendent des conditions locales, les
documents disponibles et budget, etc. Le réservoir de stockage est généralement
l'élément le plus coûteux dans tout le système de captage du toit et c’est important
de choisir le type le plus approprié. Le choix de la cuve dépendra de l'éventail et le
prix des options commerciales disponibles localement et sur le coût et la
disponibilité des matériaux de construction. Ce qui suit résume toutes les étapes de
la construction d'un réservoir CEP.
Liste de contrôle générale pour la construction du réservoir
• choisir entre réservoir de stockage sur la surface ou sous – surface ;
• choisir les matériaux et la conception (fonds et matériel disponibles) ;
• le réservoir de stockage devrait être situé près de la source et les points de
demande pour réduire le transport à distance ;
• la fondation solide est essentielle pour les réservoirs d'eau de pluie sur la
terre, et d'un sol stable pour les réservoirs sous terrain ;
• si les inondations saisonnières sont susceptibles de se produire, c’est
recommandé de construire le réservoir sur un terrain plus élevé pour
prévenir les inondations (et donc la contamination) du réservoir ;
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
28
• protéger le système contre les rayons directs du soleil, les moustiques et
les débris ;
• l’entrée de réservoir doit être inférieure au point le plus bas du toit (zone
desservie) ;
• assurez-vous que le système est facilement accessible pour le nettoyage ;
• assurez-vous que le système a suffisamment de solidité structurale ;
• assurez-vous que le système n'est pas dangereux pour les passants et les
enfants ;
• le système doit comprendre des dispositifs de drainage et de
débordement pour éviter d'endommager la fondation et d'autres
structures avoisinantes ;
• les gouttières et les tuyaux doivent être correctement construits et en
pente uniformément au réservoir ;
• protéger la qualité de l'eau ;
• assurer la bonne utilisation et la maintenance.
4.6 Composants optionnels
Dispositifs de pré-filtration. Selon l'endroit où vous vivez, votre toit peut recueillir
une variété de contaminants comme :
• feuilles, brindilles ;
• poussières atmosphériques, pollens ;
• résidus de pesticides, d'insectes, de déchets d'animaux et d'oiseaux.
La contamination variera en fonction de l'agriculture ou des activités industrielles
dans la région, le nombre de jours secs entre les pluies, la localisation des
autoroutes, la présence d'arbres en surplomb et la saison.
Les dispositifs de pré-filtration (situé dans le système de transport avant le
réservoir) peuvent aider à éliminer ces contaminants recueillis sur le toit. Selon la
taille de votre toit, certains dispositifs de pré-filtration peuvent être plus
économiques que d'autres.
Les plus couramment utilisés en pré-filtration ses composants sont les suivants :
garde de gouttière fixé sur la partie supérieure de la gouttière pour empêcher les
débris d'entrer et de s’accumuler dedans, causant le blocage de la gouttière.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
29
Les filtres de descente, installés en ligne avec chaque descente, sont connectes au
système de stockage des eaux pluviales. Ces filtres servent à recueillir les déchets
après son entrée dans des gouttières et l'empêchent d'entrer dans le réservoir.
Selon le modèle de filtre, ils peuvent être attachés à la partie élevée de la descente
(dans les gouttières), n'importe où que soit de la descente, ou dans le sol, au-
dessous de la descente.
Première chasse périphérique, installé en ligne avec chaque descente, est
connectée au système de récolte. Elle détourne ou rince les premières litres d'eau
de pluie contenant de la poussière, le pollen et les déchets d'origine animale lavés
du toit lors de la précipitation. Le plus simple est un dispositif de système de
dérivation qui s'appuie sur une rehausse qui se remplit avec les eaux pluviales
contaminées et ensuite, une fois qu'elle est pleine, permet le nettoyant de l'eau de
pluie qui s'ensuit de s'écouler dans le système de stockage.
Une simple première chasse périphérique : comme la chambre de dérivation se
remplit par l'eau contaminée, cette balle s'élève éventuellement pour sceller le
tuyau et laissez le nettoyant de l'eau de pluie s'écouler vers le système de stockage;
l'eau contaminée peut plus tard être évacuée.
Garde de
gouttière [6]
Dispositif de
système de
dérivation
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
30
Bibliographie
[1] FAO-Aquastat 2014
[2]http://www.bioaddict.fr/article/recuperation-des-eaux-de-pluie-mode-d-
emploi-a1449p1.html-
[3] www.wateraid.org/ technologies
[4] Rainwater harvesting for domestic use.
http://journeytoforever.org/farm_library/AD43.pdf
[5] Collecting and Using Rainwater at Home: A Guide for Homeowners.
https://www.cmhc-schl.gc.ca/odpub/pdf/67925.pdf
[6] www.mastermylist.com/gutters/
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
31
SYSTEMES D’APPROVISIONNEMENT DE RESSOURCES ENERGETIQUES
Gestion de l’énergie
Le phare peut être toujours en service et son fonctionnement relève du service des
Phares pour lequel une servitude reste d’actualité tant par la présence
d’installations techniques en fonctionnement que pour l’accès aux vérifications et
maintenance des dites installations.
De part sa localisation, l’accessibilité au site n’exploite pas les moyens de liaisons
conventionnels. En effet, seuls les accès piétons et maritime sont usuellement
pratiqués.
Il s’agit donc d’un site sans présence permanente pour lequel est envisagée une
exploitation saisonnière en complément des présences ponctuelles liées à la
gestion et à la maintenance du site. La fréquentation touristique des lieux peut être
considérée comme importante au regard de l’éloignement et des particularités de
ses accès.
La majorité des phares sont dépourvus de liaisons électriques raccordées au réseau
général, d’où la nécessité de la mise en place d’une production autonome
d’énergie électrique dimensionnée, afin de satisfaire aux besoins d’exploitation des
nouvelles installations.
Pour ce faire, le chef technique doit mener les études d’investigation et de
prospection de sorte à appréhender les solutions techniques, la compatibilité et
leur impact sur l’environnement.
La majorité des sites (phares) ne dispose pas de liaisons téléphoniques raccordées
au réseau général. Il faut contrôler si le site bénéficie d’une couverture de réseau
GSM et de la qualité du signal.
La fiabilisation d’un dispositif d’appel, notamment d’appel d’urgence, sera un point
à prendre en compte dans le cadre de la future exploitation du site, d’autant que
celle-ci prévoit en phase exploitation, l’accueil et l’hébergement du public.
Le phare avec le bâtiment technique nécessite de l’énergie pour son
fonctionnement. Sa consommation énergétique est principalement due à
l’éclairage, la cuisson, le froid, la production d’eau chaude sanitaire et le chauffage
(cas d’un gardien permanent).
Il est important de maîtriser et d’économiser l’énergie dans ce site car les sources
d’énergie doivent être acheminées par des moyens lourds occasionnant des rejets
de CO2.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
32
L’objectif prioritaire doit donc consister à concevoir des systèmes les plus sobres et
les plus simples possibles.
1. La conception d'un système d’approvisionnement énergétique
Après avoir optimisé l’isolation de l’enveloppe construite (toit, façades, sol,
fenêtres), la deuxième étape de l’approche énergétique est la définition des
besoins poste par poste : l’éclairage, la cuisson, la production d’eau chaude, le
chauffage, l’alimentation du téléphone, autres…
D’où c’est bien recommandé la production d’énergie électrique par des sources
d’énergie renouvelable : panneaux solaires avec dispositif par batterie à
accumulation, complété par une génératrice éolienne et une génératrice diesel
dont la puissance satisfait uniquement les besoins de signalisation des phares et du
service général.
Il comprendra l’ensemble des canalisations/câblages nécessaires au raccordement
et à l’amenée de l’énergie électrique sur le tableau électrique général. Celui-ci sera
implanté dans le local technique duquel partiront les alimentations de l’ensemble
des bâtiments.
Chaque bâtiment disposera d’un tableau divisionnaire de protection regroupant
l’ensemble des protections électriques et départ de chaque circuit de distribution.
Les installations électriques seront distribuées par un ensemble de
canalisations/câblages encastrés ou circulant dans les vides de construction.
Le projet d’agencement prévoira un ensemble d’équipements compatibles avec la
nature et la puissance du courant produit. En effet, il sera privilégié les luminaires à
faible consommation et les espaces communs disposeront de détecteurs de
présence. L’ensemble des installations seront conçues afin de permettre la prise en
compte de la particularité énergétique du site.
Un éclairage extérieur sera néanmoins prévu, limité à la seule enceinte du phare et
disposera d’un fonctionnement solaire à accumulation autonome.
L’ensemble des dispositions de régulation avec convertisseur et accumulation de
l’énergie électrique produite par les systèmes d’énergie renouvelable et l’ensemble
des canalisations/câblages nécessaires pour le raccordement de l’énergie
électrique sur le tableau électrique général seront implantés dans le local
technique duquel partiront les alimentations de l’ensemble des bâtiments.
Chaque bâtiment (le phare avec les bâtiments du service et du séjour) disposera
d’un tableau divisionnaire de protection regroupant l’ensemble des protections
électriques et départ de chaque circuit de distribution.
Il est à noter :
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
33
- l’ensemble des installations électriques créées prendront en compte les
installations techniques nécessaires à l’adduction, au stockage et à la
distribution de l’eau ;
- toutes les lampes de la zone doivent être à basse consommation ;
- programmer l’horaire de fonctionnement de quelques appareillages
électriques ;
- utilisation des appareils électriques peu énergivores.
Les installations électriques doivent être complétées par :
- protection contre les contacts indirects ;
- protection contre les contacts directs ;
- éclairage de sécurité.
Les locaux d’hébergement et accessibles au personnel disposeront d’une alarme
incendie réglementaire. Enfin, les installations électriques seront complétées par
un ensemble d’alarmes techniques de nature à renseigner l’exploitant sur l’état de
fonctionnement de l’installation, de production électrique et d’adduction d’eau.
2. Gestion des énergies renouvelables
Les énergies renouvelables représentent aujourd’hui la solution viable pour
répondre à la demande énergétique tout en respectant l’environnement. Les
énergies renouvelables sont durables, inépuisables à l’échelle humaine, gratuites et
locales.
Les énergies renouvelables à finalité électrique les plus utilisées en ce moment sont
l’hydro-électrique, le solaire thermique, le photovoltaïque et l’éolien.
Dans notre zone, il faut faire une étude environnementale concernant les énergies
renouvelables possibles à exploiter.
Leur exploitation génère un impact faible voire inexistant sur l’environnement. Bien
que les installations qui les utilisent soient souvent onéreuses à l’achat, elles sont
relativement économiques à l’usage. Elles permettent d’alimenter complètement
ou partiellement un site en énergie, avec une grande efficacité puisque l’énergie
produite ne subit pas de pertes liées au transport. De même leur intégration
paysagère et architecturale est à soigner. Plusieurs sources d’énergies
renouvelables sont mobilisables sur les bâtis et leur environnement immédiat en
fonction des caractéristiques du site.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
34
2.1 Energie solaire
L’énergie solaire est l’énergie la plus répandue et la plus répartie dans le monde. En
une année, l’humanité entière consomme 10 milliards de Tonnes équivalent
pétrole. Cette quantité représente moins de 3% de ce que le Soleil nous envoie
gratuitement chaque jour. Cette énergie est renouvelable tant que le soleil brillera,
soit encore 4,5 milliards d’années. Et on cite un autre avantage : leur utilisation ne
rejette pas de gaz à effet de serre. Le rayonnement solaire est récupéré par les
panneaux solaires.
Le plan du travail a réaliser :
- faire une étude du besoin énergétique dans la zone : éclairage intérieur et
public, installation de l’appareillage électrique ;
Puissance
globale
installée des
ressources
renouvelables
(GW) [1]
Puissance
globale
installée des
ressources
renouvelables
(GW) [1]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
35
- étude du rayonnement solaire (nombre de jours et d’heures) ;
- possibilité d’installer des systèmes PV de production de production
d’électricité pour alimenter la charge ;
- l’utilisation des lampes alimentées par des panneaux PV indépendantes ;
- intégration de l’énergie solaire thermique pour le réchauffement de l’eau ;
- contacter des entreprises et des experts en énergie solaire pour résoudre
la question d’installation et d’entretien des systèmes de production
d’énergie par les panneaux solaires.
Panneaux solaires. Il existe essentiellement deux types de panneaux solaires : les
panneaux solaires photovoltaïques, appelés modules photovoltaïques qui
convertissent la lumière en électricité, et les panneaux solaires thermiques, appelés
capteurs solaires, qui convertissent la lumière en chaleur.
Dans les deux cas, les panneaux sont habituellement plats, avec une longueur et
une largeur de quelques mètres, ils sont dimensionnés pour faciliter leur
installation et leur prix dépend des caractéristiques désirées et du type
d’application, soit domestique ou industrielle. Les panneaux solaires thermiques
sont actuellement plus viables économiquement que les modules photovoltaïques.
Les panneaux solaires sont les composants de base de la plupart des équipements
de production d'énergie solaire.
Panneaux
solaires
photovoltaïques
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
36
Puissance
solaire
thermique
mondiale
installée
Puissance
globale
photovoltaïque
installée (GW)
Panneaux
solaires
thermiques
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
37
Fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques. Les panneaux solaires
photovoltaïques transforment la lumière en électricité. Ces panneaux sont donc les
plus répandus, mais aussi les plus complexes.
Ils sont tout simplement un assemblage de cellules photovoltaïques, chacune
d'elles délivrant une tension. Elles sont assemblées pour créer des modules
photovoltaïques de tension normalisée comme 12V. La puissance produite dépend
de l’intensité de l’ensoleillement et des caractéristiques du panneau.
Un panneau solaire récupère le rayonnement solaire pour le convertir en énergie
électrique. Les cellules photovoltaïques exploitent l'effet photoélectrique pour
produire du courant continu par absorption du rayonnement solaire qui permet de
convertir directement l’énergie lumineuse des photons en électricité. Le matériau
semi- conducteur comporte deux parties, l’une présentant un excès d’électrons et
l’autre un déficit en électrons, dites dopées respectivement de type n et de type p
(1 m² de cellules photovoltaïques délivre une puissance d'environ 100 à 200 W).
Evolution du
prix d’un KWh
produit par un
système
photovoltaïque
[2]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
38
Constitution
d’un panneau
solaire PV [3]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
39
Formules à utiliser
Puissance maximale totale de l’installation (Pc)
Pc= Bj/(Rb*Ri*Ej)
où :
- Bj =Besoins Energetiques (Wh/jour)
- Rb =Efficacite energetique des batteries
- Ri =Efficacite energetique de la reste des installations
- Ej = Rayonnement solaire quotidien moyen du pire mois (Wh/m2/jour).
Nombre des panneaux photovoltaïques :
Np= Puissance totale de crete de l’installation/Puissance de crete du modele choisi
Capacité minimale de la batterie :
C = (Bj * autonomie)/(DOD * V batterie)
où :
- autonomie= auto-stockage pour des jours désirés, dépend du nombre maximal
des jours consécutifs sans soleil (moyen : 3 jours, mais ce n’est pas une règle).
- Bj = besoins énergétiques (Wh/jours)
- DOD = Décharge maximale autorisée
Système
solaire avec
stockage en
batterie [4]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
40
- V batteries = 12 VDC, 24 VDC ou 48 VDC suivant la tension d’entrée de l’onduleur.
Fonctionnement des panneaux solaires thermiques. L’énergie solaire est
principalement utilisée pour le chauffage de l’eau sanitaire et le chauffage de
bâtiments.
Le rayonnement solaire est reçu par un absorbeur qui à son tour chauffe soit un
fluide caloporteur soit l’eau directement. Un vitrage est placé devant l’absorbeur,
ainsi le rayonnement est «capturé» : en d’autres termes, c’est l’effet de serre.
N.B. les apports solaires peuvent représenter entre 40 et 60% des besoins de
chauffage et d’eau chaude naturelle.
Système
solaire
thermique [5]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
41
Avantages et inconvénients des panneaux solaires.
AVANTAGES INCONVÉNIENTS
- Énergie verte.
- Ressource renouvelable et
Inépuisable.
- Potentiel énergétique élevé.
- Rentable.
- Entretien relativement facile.
- Aucune émission de gaz à effet de
serre.
- Dépendance aux conditions
météorologiques.
- Stockage dans des batteries.
- Investissement considérable.
- Pollution visuelle.
- Rendement presque nul en hiver à
moins d’être continuellement
déneigés.
2.2 Energie éolienne
L'énergie éolienne est une source d'énergie qui dépend du vent. Le soleil chauffe
inégalement la Terre, ce qui crée des zones de températures et de pression
atmosphérique différentes tout autour du globe. De ces différences de pression
naissent des mouvements d'air, appelés vent.
Cette énergie permet de fabriquer de l'électricité dans des éoliennes, appelées
aussi aérogénérateurs, grâce à la force du vent.
Le plan du travail a réaliser :
- étude du potentiel éolien dans la zone (vitesse moyenne, direction, rose
du vent). La zone maritime est une zone ouverte ; il serait possible d’avoir
un bon potentiel éolien,
Système
solaire
thermique
complet [6]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
42
- étudier l’infrastructure de la zone pour réaliser les installations électriques
nécessaires,
- possibilité d’installer des turbines éoliennes de petite puissance suivant la
géographie de la zone autour du phare,
- étudier l’influence environnementale et visuelle de l’éolienne sur le site,
- contacter des entreprises et des experts en énergie éolienne pour
résoudre et planifier l’installation et l’entretien d’une turbine éolienne.
Les éoliennes. Les éoliennes sont actuellement un mode de production d’énergie
en plein essor où la recherche et le développement ne cessent de croître. Les
principales composantes d’une éolienne sont présentées ci-dessous.
Ce sont des machines de petite ou moyenne puissance (0,1 à 36 kW) montées sur
des mâts de 10 à 35m. En site non raccordé au réseau, pour nos besoins (hors
chauffage), une éolienne de 3 à 5 kW convient généralement. On remarque Une
évolution très importante de l’énergie éolienne dans le monde, on atteint une
génération de 18% de l’électricité mondial par des systèmes éoliens en 2050, ce qui
va réduire l’émission de 4.8 gigatonnes dues émissions du CO2.
Schéma
d’une
éolienne
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
43
La turbine éolienne comporte en général une hélice à trois pales reliée à un rotor.
Les pales s’orientent en direction du vent. Le rotor est relié à un multiplicateur qui
est un système d’engrenages augmentant la vitesse de rotation. L’alternateur
demande en effet une vitesse de rotation élevée pour produire de l’électricité de
façon significative. Il existe 2 types d’éolienne soit à axe vertical ou à axe
horizontal.
Puissance
éolienne
globale
cumulative
installée
(Data:
GWEC) [7]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
44
Constitution
d’une turbine
éolienne [8]
Comparaison
entre les
turbines a
axe
horizontal et
a axe vertical
[9]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
45
Turbines à axe vertical.
Avantages :
- éoliennes lentes (faible bruit) ;
- machinerie et génératrices au sol ;
- pas de dispositifs d’orientation.
Inconvénients :
- profils symétriques et donc moins performants ;
- faible rendement aérodynamique ;
- manque de couple au démarrage ;
- effet important du sillage du rotor ;
- couple moteur cyclique et donc fatigue ;
- vitesse de rotation lente et donc couple important ;
- grande sensibilité de Cp avec la vitesse.
Turbines à axe horizontal (les dispositifs les plus fréquents).
Avantages :
- possibilité d’accéder des fortes vitesses du vent. Dans certains sites, tous
les dix mètres de hauteur fait augmenter la vitesse du vent de l’ordre de
20% ET ainsi la puissance extraite de 34% ;
- un rendement élevé. Le vent est toujours perpendiculaire aux pales du
rotor.
Inconvénients :
- construction massive de la tour pour soutenir la boite de vitesse, les pales
et la génératrice ;
- ils ont besoin d’un système de freinage pour protéger la turbine contre les
damages avec des grandes vitesses du vent.
Eolienne à
axe vertical
(a)
Eolienne à
axe
horizontal (b)
b a
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
46
La production d’une éolienne dépend de la vitesse du vent, du rendement du rotor
et de la surface balayée par les pales. Si on augmente leur longueur de 40%, la
puissance disponible double. Si la vitesse du vent double, la puissance disponible
est multipliée par 8.
L’alternateur génère ensuite une tension alternative sinusoïdale à sa sortie.
L’éolienne est raccordée à un redresseur et un hacheur, pour transformer la
tension produite à la tension nécessaire pour recharger les batteries. Ensuite, on
raccorde le banc de batteries à un onduleur qui va transformer la tension continue
en tension alternative désirée.
L’onduleur permet d’obtenir un courant aux qualités constantes malgré les
variations du vent. En site isolé, il est indispensable de disposer d’un générateur
d’appoint (installation photovoltaïque ou petit moteur Diesel) pour compenser une
longue période sans vent, au cours de laquelle les batteries servant au stockage du
courant excédentaire pourraient se décharger.
La durée de vie d’une éolienne est de l’ordre de vingt ans.
Fonctionnement d’une éolienne. Formules utilisées.
• Transformation de l’énergie par les pales.
• L’accélération du mouvement de rotation grâce à un multiplicateur.
• La production d’électricité par le générateur.
• Le traitement de l’électricité par le convertisseur et le transformateur.
Puissance disponible dans le vent P= 0,5·ρ·A·v3
où :
ρ (densité de l’air) = 1,23 Kg/m3,
A (surface balayée par le rotor) = π·D2/4,
D = diamètre de la turbine,
v = vitesse du vent en m/s.
Relation entre la vitesse du vent et la hauteur :
En U.S.A : (v/v0) = (H/H0)
En Europe : (v/v0) = ln(H/z)/ln(H0/z0)
où :
α = coefficient de friction pour différents terrains,
z = classe de rugosité,
v = vitesse du vent,
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
47
v0 = vitesse du vent initiale,
H = hauteur du vent,
H0 = hauteur du vent initiale.
Zones de fonctionnement d’une éolienne.
Zone I : v < v1. La vitesse du vent est trop faible. La turbine peut tourner mais
l’énergie à capter est trop faible.
Zone II : v1 < v < v2. Le maximum de puissance est capté dans cette zone pour
chaque vitesse de vent. Différentes méthodes existent pour optimiser l’énergie
extraite. Cette zone correspond au fonctionnement à charge partielle (CP).
Zone III : v2 < v < v3. La puissance disponible devient trop importante. La extraite
est donc limitée, tout en restant le plus proche possible de (P)n. Cette zone
correspond au fonctionnement à pleine charge (PC).
Zone IV : v > v3. La vitesse du vent devient trop forte. La turbine est arrêtée et la
puissance extraite est nulle.
Rapport des vitesses (Tip Speed Ratio) TSR = ω·D/v
où :
ω = π n/30 et n-vitesse de rotation du rotor en Tr/min.
Zones de
fonctionnem
ent d’une
turbine
éolienne
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
48
Cp = coefficient de puissance (de Betz) plus petit que 0.593. C’est le rendement
aérodynamique.
Puissance maximale extractible par une éolienne :
Pext_max = ½ ·ρair· Cp_max · (π·D2/4)·v
3
Puissance électrique produite par une éolienne :
Pelectric = ξturbine total · Pw
où :
ξ turbine total = ξ rotor ·ξ gear box · ξ generator
ξ rotor = rendement du rotor,
ξ gear box = rendement de la boite de vitesse,
ξ generator = rendement de la génératrice.
Relation
entre le
coefficient de
puissance Cp
et le TSR
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
49
Calcul de
l’energie
electrique
produite par
une turbine
eolienne
Evolution du
prix d’un
KWh produit
par un
système
éolien [10]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
50
Avantages et inconvénients des éoliennes.
AVANTAGES INCONVÉNIENTS
- Énergie verte.
- Ressource renouvelable.
- Potentiel énergétique élevé.
- Rentable.
- Entretien relativement facile.
- Aucune émission de gaz à effet de
serre.
- Problème de régulation, constance de
production.
- Dépendance aux conditions
météorologiques.
- Stockage dans des batteries.
- Investissement considérable.
- Pollution visuelle et auditive.
- Durée de vie limitée.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
51
2.3 Energie hydraulique
L'énergie hydraulique est directement obtenue par l'eau, que ce soit à partir des
marées et courants marins, des vagues, de la rencontre de l'eau douce et de l'eau
salée. L'énergie thermique des mers, qui provient de la différence de température
entre les eaux profondes et les eaux de surface, est aussi utilisée.
L'énergie hydraulique (hydrolienne) est l’énergie mise en jeu lors du déplacement
ou de l'accumulation d'un fluide incompressible telle que l'eau douce ou l'eau de
mer. Ce déplacement va produire un travail mécanique qui est utilisé directement
où converti sous forme d'électricité.
Le plan du travail a réaliser :
- étudier la possibilité et la faisabilité d’installation d’un microsystème
hydraulique ;
- stockage de l’eau dans un certain bassin (réservoir) ;
- créer une certaine chute d’eau pour faire tourner une turbine électrique
de petite puissance ;
- étudier la faisabilité d’installation d’une turbine hydrolienne surtout que le
site est une zone maritime et c’est possible d’avoir des courants marins
dans la zone.
- contacter des entreprises et des experts en énergie hydroélectrique pour
résoudre et planifier l’installation et l’entretien d’une turbine hydraulique
ou hydrolienne.
Energie
hydraulique
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
52
La microcentrale hydroélectrique. Si une chute d’eau se trouve à proximité du site
(avec un débit suffisant même en période d’étiage), l’installation d’une
microcentrale hydroélectrique permet de rendre la zone du phare autonome en
termes d’énergie électrique.
L’énergie hydrolienne et marémotrice. Les courants marins représentent une
énergie fabuleuse qui contrairement aux vents, sont constants et prévisibles. Dans
ces systèmes, l'énergie électrique produite à partir de la circulation de l'eau, les
rivières et le mouvement des vagues et des ruisseaux dans les mers.
Evolution de
l’énergie
hydroélectrique
(TWh)
Eléments d’une
microcentrale
hydroélectrique
[11]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
53
Exploiter la puissance des marées peut être obtenue en plaçant des turbines
bidirectionnelles dans le chemin de l'écoulement de l'eau-de-marée dans les baies
et les estuaires des rivières. Pour être viable, on a besoin d'une large gamme de
marée, ce qui consiste à créer une barrière à travers la baie ou un estuaire pour
canaliser l'eau à travers les turbines.
L'énergie marémotrice est la plus proche de toutes les sources renouvelables
intermittentes qui peut être en mesure de fournir une puissance illimitée, continue
et prévisible. Mais malheureusement, les sites appropriés dans le monde ne sont
pas nombreux et les contraintes environnementales ont empêché leur large
propagation. Les turbines hydrauliques placées les courants de marée en eau
profonde montrent un meilleur potentiel pour l'exploitation, bien que les travaux
de génie civil associés soient plus complexes, et plusieurs projets sont en cours
d'élaboration.
A noter que, la puissance est disponible pour seulement six à douze heures par
jour, selon le flux et le reflux des marées.
Système
hydrolienne
Système
hydrolienne
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
54
Formules utilisées.
Pu=μt· ·Q·Hn
où :
Pu = puissance utile de la turbine de l'eau
μt = rendement de la turbine
= poids spécifique de l’eau (N/m3) ( = ρ·g)
Q = débit volumétrique de l'eau à travers la turbine (m3/s)
Hn = tête hydraulique nette (m) (Hn =v2/2g)
Pu = ½·μt·ρ·Q·v2
où :
ρ = densité de l’eau (Kg/m3)
Q = A·v
A = surface balayée par les aubes de la turbine
v = vitesse d’écoulement de l’eau (m/s)
P = ½·μt·ρ·A·v3
Fu_max= force hydrodynamique maximale = 2·ρ·Q·v
Pu = M·ω
où :
M = couple sur l’arbre de la génératrice
ω = vitesse angulaire ω =π·n/30 en rd/s et n en Tr/min.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
55
Avantages et inconvénients d’une microcentrale hydraulique
AVANTAGES INCONVÉNIENTS
- Indépendante des conditions
météorologiques.
- N’émet pas de fumée.
- Ne rejette pas de dioxyde de carbone,
ni de dioxyde de soufre.
- Ne consomme pas d’eau.
- S’intègre relativement facilement au
paysage.
- Peut être source de nuisances
sonores.
- Impact sur le tronçon de rivière
depuis la prise d’eau jusqu’à
l’installation de production et les
investissements à consentir peuvent
être importants.
- Les pico centrales (de moins de 1 kW
de puissance).
- Impactent très peu sur les rivières ou
les torrents tout en apportant un
confort accru dans l’exploitation de la
zone du phare.
2.4 Génératrice au diesel
Lorsque les demandes en énergie sont trop importantes, lorsque le système est en
maintenance ou en réparation, une génératrice devient très importante pour
répondre au besoin énergétique pendant ce temps. Cet équipement est donc un
élément important du système.
La génératrice est un élément sécuritaire et facile d’utilisation avec un rendement
élevé. De plus, il est possible de récupérer un maximum de puissance lors de son
fonctionnement en rechargeant les batteries ou en créant. Par contre, au point de
vue de l’environnement, le générateur diesel est à éviter. Il provoque de réelles
pollutions (production de gaz à effet de serre), surtout s’il est mal entretenu et s’il
est en voie de vieillissement. Il doit être utilisé comme énergie d’appoint. Il
nécessite un entretien régulier : vidange de l’huile lubrifiante, changement des
filtres et contrôle des niveaux tous les ans.
Génératrice
diesel
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
56
Fonctionnement. Le principe de fonctionnement d’une génératrice à combustion
est plutôt simple, il y a un moteur thermique fonctionnant au diesel qui fait tourner
un alternateur qui crée un courant électrique alternatif.
Il y a des disjoncteurs protégeant le système d’une surcharge ou de l’arrêt en
charge lors d’épuisement de carburant.
Les installations modernes sont conçues pour fonctionner sur de longues périodes.
Un groupe électrogène bien dimensionné consomme peu de carburant même si sa
durée de fonctionnement est relativement longue.
Avantages et inconvénients de la génératrice au diesel.
AVANTAGES INCONVÉNIENTS
- Potentiel énergétique élevé.
- Source d’énergie fiable et constant.
- Besoin d’entretien presque inexistant.
- Transportable.
- Polyvalent.
- Pollution visuelle et sonore.
- Émission de gaz à effet de serre.
- Approvisionnement en combustible
peut être difficile en région éloignée.
2.5 Système hybride
Le système hybride de production de l’énergie dans sa vue la plus générale est celui
qui combine et exploite plusieurs sources disponibles facilement mobilisables.
Le système qui nous intéresse regroupe deux ou trois sources renouvelables :
l’énergie solaire, l’énergie éolienne et l’énergie hydraulique avec stockage et un
groupe électrogène de secours en fonction des profils d’utilisation au niveau de la
charge. Le système hybride sert à compenser une longue période sans vent ou sans
soleil, au cours de laquelle les batteries servant au stockage du courant
excédentaire pourraient se décharger. De plus, le groupe électrogène doit être
toujours prêt pour fournir l’énergie électrique nécessaire en cas d’absence d’autres
alternatives.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
57
Système
hybride
d’énergies
renouvelables
[12]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
58
Bibliographie
[1] REN Global Status Report – REN21 Renewable Energy Policy Network for the
21st Ceentury-2014.
[2] http://www.futurepundit.com/archives/004418.html
[3] http://solarcellcentral.com/solar_page.html
[4] http://www.energiedouce.com/content/15-conseils-faq-panneaux-solaires-
photovoltaiques-faq
[5] http://www.gamco-energy.com/nos-solutions/energie-
solaire/thermique/systeme- force
[6] http://www.solar-is-future.com/solar-energy-source/how-solar-thermal-
energy-works/heat-from-light/
[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power_by_country
[8] http://www.gdiy.com/projects/producing-energy-from-wind/index.php?lang=fr
[9] Wind Energy Explained – Theory, Design and Application Authored by J.F.
Manwell, J.G. McGowan and A.L. Rogers Copyright © 2002 John Wiley & Sons Ltd-
ISBNs: 0-471-49972-2 (Hardback); 0-470-84612-7 (Electronic)
[10] http://rameznaam.com/blog/page/3/
[11] http://www.init-environnement.com/fiche-14-energie-hydraulique.html
[12] http://www.eolienne-particulier.info/eolienne-hybride/
[13] Renewable Energy,Technology,economics and environment. M.Kaltschmitt,
W.Streicher, A.Wiese, Springer 2007.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
59
GESTION DE DECHET
Gestion et traitement des eaux usées dans un site isolé
Les eaux usées sont un mélange de déchets domestiques et industriels porteurs de
maladies et de toxines.
Elles sont constituées de plus de 99% d'eau, mais le reste contient des ions, des
solides en suspension et des bactéries nocives qui doivent être éliminés avant que
l'eau ne soit rejetée dans l'entourage environnant. Le traitement sécuritaire des
eaux usées est donc critique pour la santé de toute communauté.
Depuis 20 ans, la Méditerranée ne cesse d’être l’espace ou de maladies et de
troubles affectant non seulement le tractus gastro-intestinal (comme le choléra, la
typhoïde et les maladies entérovirus), mais aussi la peau, les yeux, les oreilles et les
voies respiratoires supérieures.
Les estimations montrent que les millions de tonnes d'eaux usées - 129 000 tonnes
d'huile minérale, 60 000 tonnes de mercure, 3 800 tonnes de plomb et 36 000
tonnes de phosphates - sont déversés dans la mer Méditerranée chaque année
selon le rapport du PNUE (Programme des Nations Unies pour
l'Environnement).Plus de 50% des eaux usées non traitées débouchent sur la mer
Méditerranée sachant que les lois européennes ont mis fin aux traitements des
eaux usées dans les pays de l’Union.
Le traitement des eaux usées est devenu une nécessité pour la consommation de
l'eau, et ce, pour des considérations écologiques et économiques. Le traitement
des eaux usées et la possibilité de leur réutilisation permettent de se procurer des
ressources en eau supplémentaires durables, ainsi que de protéger
l'environnement et de favoriser un renforcement économique.
Dans ce projet, nous sommes concernés par les sites isolés qui forment l’objet de
traitement des eaux usées et de gestion des déchets solides, c’est une manière de
sauver la Méditerranée d’autres pollutions et de sensibiliser aux technologies de
traitement des eaux usées et de leur importance.
1. Composition des eaux usées [1]
- Solides en suspension: lorsqu'elles sont rejetées dans le milieu aquatique,
elles conduisent à la formation de dépôts de boue et de conditions
anaérobies.
- Pathogènes: causer des maladies infectieuses.
- Métaux lourds: ajoutés par les activités commerciales et industrielles.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
60
- Organiques biodégradables : composés de protéines, de glucides et de
graisses. Ils sont mesurés par les indicateurs "BOD" et "COD". Leur
stabilisation biologique dans les rivières et les cours d'eau conduisent à
l'épuisement des ressources naturelles de l'oxygène.
- Constituants inorganiques dissous: tels que le calcium, le sodium et le
sulfate d'abord ajouté à l'approvisionnement en eau domestique.
Le tableau ci-dessous présente les variations du débit des eaux usées au sein d'une
communauté [2].
Taille de la communauté
(population)
Ecoulement des eaux usées (% du taux
d'écoulement quotidien moyen)
1000 20-400
1000-10 000 50-300
10 000-100 000 Jusqu'à 200
1.1 Méthodes de traitement
Le traitement des eaux usées est le processus d'élimination des contaminants des
eaux usées, principalement des eaux usées domestiques.
L'objectif principal du traitement est de permettre aux effluents humains et
industriels à être éliminés sans danger pour la santé humaine ou dommages
inacceptables pour l’environnement.
Les technologies de traitement des eaux usées sont généralement classées dans les
processus biologiques comprenant chacun les opérations suivantes physiques,
chimiques et biologiques.
Opérations unitaires physiques Dépistage
Broyage
Sédimentation
Flottage
Filtration
Opérations unitaires chimiques Précipitation chimique
Désinfection
Déchloration
Opérations unitaires biologiques Procédé par boue activée
Lagon aéré
Filtres
Digestion anaérobique
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
61
Unité physique. Les opérations unitaires physiques sont celles dans lesquelles les
forces physiques sont appliquées pour éliminer les contaminants. Elles forment la
base de la plupart des systèmes de flux de processus pour le traitement des eaux
usées.
a) Dépistage. Il élimine les polluants bruts du flux de déchets pour protéger les
équipements en aval de dommages, éviter toute interférence avec les opérations
des plantes et empêcher les matières flottantes de pénétrer dans les bassins de
décantation primaire. Les dispositifs de dépistage peuvent consister en des barres
parallèles, barres ou fils, grille, treillis métallique, ou des plaques perforées.
Le matériau retenu à partir des écrans est appelé «projections», il est éliminé soit
par enfouissement ou incinération, ou renvoyé dans le flux des déchets après
broyage [3].
b) Broyage. Les dilacérateurs sont utilisés pour pulvériser les matières flottantes
dans l'utilisation des déchets. Ils réduisent les odeurs, les mouches et les choses
désagréables.
Sédimentation. La sédimentation se passe par gravité des particules lourdes en
suspension dans un mélange. Ce procédé est utilisé pour l'élimination des
gravillons et des matières particulaires dans le bassin de décantation primaire. Il
existe trois modèles principaux: écoulement horizontal, solide contact et surface
inclinée.
Dans la conception d'un bassin de sédimentation, il est important de noter que le
système doit produire à la fois un effluent clarifié et une boue concentrée.
Un système de sédimentation est montré dans la figure suivante [4].
Catégorie de filtres Taille de l’ouverture (mm) Applications
Grosfiltres ≥6 Supprimer gros solides, des
chiffons et les débris
Filtres fins 1.5-6 Réduire les matières en
suspension à des niveaux de
traitement primaire
Filtrestrès fins 0.2-1.5 Réduire les matières en
suspension à des niveaux de
traitement primaire
Micro-filtres 0.001-0.3 Effluent secondaire de mise
à niveau aux normes
tertiaires
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
62
d) Flottage. C’est une opération utilisée pour éliminer les particules solides ou
liquides en introduisant un gaz fin (bulles d'air) dans la phase liquide, et ainsi
éliminer les matières en suspension et en augmenter la concentration des boues
biologiques. Le flottage dispose d’un avantage concernant la sédimentation: des
particules très légères peuvent être complètement éliminées dans un laps de
temps court.
e) Filtration granulaire moyenne. C’est un retrait supplémentaire des solides en
suspension dans les eaux usées en plus de l'élimination du phosphore précipitée
par voie chimique. L'opération complète de filtration comprend deux phases: la
filtration et le nettoyage ou le rétrolavage. Dans la filtration, les eaux usées sont
passées à travers un milieu de filtration granulaire (sable ou grenat) lorsque les
Composition
d’un réservoir
fosse
septique
Unité de
flottation
typique-[5]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
63
solides en suspension sont éliminés par des moyens de déformation,
d'interception, d’inclusion, de sédimentation, de floculation et d'absorption. Dans
le rétro lavage, la filtration peut être continue ou semi-continue.
Unité chimique. Les opérations chimiques sont utilisées pour modifier la forme de
l'eau en induisant des changements chimiques par l'ajout d'additifs chimiques.
Grâce à ce processus, une augmentation nette des constituants dissous se produit
en diminuant la possibilité de réutilisation des effluents. Parmi ces opérations, on
a:
a) Précipitation chimique. Elle implique la coagulation chimique des eaux usées
brutes avant la sédimentation favorisant la floculation des particules finement
divisées en flocs décantables améliorant par là l'efficacité du traitement.
Le traitement chimique implique trois opérations unitaires: un mélange rapide, une
floculation et une décantation. Tout d'abord, le produit chimique est ajouté et est
complètement dispersé par agitation rapide pendant 20-30 secondes avec un
mélangeur à turbine. Les particules coagulées sont ensuite réunies par floculation
qui dure de 15 à 30 minutes dans un bassin contenant de la turbine ou quelque
type mélangeur manuel. La dernière étape est la clarification par gravité.
b) Désinfection. Elle est la destruction sélective des micro-organismes pathogènes.
Les moyens couramment utilisés dans la désinfection sont:
- Les agents physiques tels que la chaleur et de la lumière.
- Les moyens mécaniques tels que le criblage, la sédimentation, la filtration...
- Le rayonnement, principalement les rayons gamma.
- Les agents chimiques, y compris le chlore et ses composés, tels que le brome,
l'iode, l'ozone ; le phénol et les composés phénoliques, tels que les alcools ; les
métaux lourds, les colorants, les savons et les détergents synthétiques ...
Système
chimique de
traitement-
[6]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
64
En appliquant des agents désinfectants, plusieurs facteurs doivent être pris en
considération: le temps de contact, la concentration et le type d'agent chimique,
l'intensité et la nature de l'agent physique, la température, le nombre d'organismes
et la nature de la suspension liquide.
c) Déchloration. Il s’agit de l'élimination des résidus de chlore combiné libre et total
de chlorée effluents d'eaux usées avant leur réutilisation ou de rejet dans les eaux
réceptrices.
Il peut être réalisé par l'utilisation de charbon actif ou par l'addition d'un agent
réducteur tel que le dioxyde de soufre (SO2), le sulfite de sodium (Na2SO3) ou du
métabisulfite de sodium (Na2S2O5).
Unité biologique. Dans ces procédés, les organismes convertissent la matière
organique colloïdale, dissoute charbonneuse dans divers gaz et dans le tissu
cellulaire qui est ensuite éliminé dans les bassins de décantation. Les processus
biologiques sont généralement utilisés en conjonction avec des processus
physiques et chimiques, avec l'objectif principal de réduire la teneur en matières
organiques (mesurées en DBO, COT ou COD) et la teneur en éléments nutritifs
(azote et phosphore) des eaux usées.
L'unité biologique est constituée de plusieurs processus:
a) Procédé de boues activées. Le procédé consiste à délivrer des eaux usées
clarifiées après décantation primaire dans un bassin d'aération où elles sont
mélangées avec des micro-organismes, principalement des bactéries et des
protozoaires, qui se dégradent par voie aérobie des matières organiques en
dioxyde de carbone, d'eau, des nouvelles cellules et d'autres produits finis.
Un milieu aérobie est maintenu dans le bassin au moyen d'une aération diffuse ou
mécanique qui sert également à maintenir le contenu du réacteur (ou de la liqueur
mixte) complètement mélangé. Le processus recycle une partie des boues
décantées vers le bassin d'aération pour maintenir la concentration des boues
activées nécessaire. Les principaux facteurs de contrôle du processus de boues
activées sont les suivants:
- maintien des niveaux d'oxygène dissous dans les bassins d'aération,
- régulation de la quantité de boues de retour,
- contrôle des déchets de boues activée.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
65
b) Lagons aérés. Un lagon aéré est un bassin entre 1 et 4 mètres de profondeur
dans lequel les eaux usées seront traitées. Des eaux usées sont oxygénées par la
surface, par la turbine ou par l'aération diffuse. La turbulence créée par l'aération
est utilisée pour maintenir le contenu du bassin en suspension.
Les bactéries aérobies ont besoin de deux ressources, l'air pour respirer et pour se
multiplier et ont besoin de matières organiques (alimentaires) à consommer.
Lorsque les ventilateurs d'aération fournissent l'air dans la chambre, le résultat est
présent sous forme d'augmentation d'oxygène dissous (DO) dans l'eau. La gamme
optimale de DO dans les bassins d'aération est décidée sur la base des
caractéristiques de l'effluent d'eaux usées, de la taille du bassin d'aération et du
débit des eaux usées.
Organigram
me typique
pour une
boue de
boues
activées
Organigram
me typique
pour un
lagon aéré
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
66
Le système montre dans la figure suivant est un système de traitement aérobie [8].
Effet des
conditions
atmosphériques
différentes sur le
processus
d'aération [7]
Composition
d’un system
de traitement
aérobie :
réservoir de
sédimentation
(a), chambre
d’ aération (b),
chambre de
décantation
(c)
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
67
c) Filtres ruisselant. Ils se composent d'un milieu à haute perméabilité à laquelle les
organismes sont fixés pour former une couche de boue biologique. Le milieu
filtrant est constitué de roche ou de matière plastique d'emballage. La matière
organique présente dans les eaux usées est dégradée par adsorption sur la couche
de boue biologique. Dans la partie externe de cette couche, elle est dégradée par
des micro-organismes aérobies. Comme les micro-organismes se développent,
l'épaisseur de la couche augmente et l'oxygène est épuisé avant qu'elle n’ait
pénétré la profondeur de la couche de boue. Un milieu anaérobie est ainsi établi à
proximité de la surface du milieu filtrant. Lorsque la couche de boue augmente en
épaisseur, la matière organique est dégradée avant d'atteindre les micro-
organismes près de la surface du support. Privés de leur source organique externe
de l'alimentation, ces micro-organismes meurent et sont éliminés par lavage par le
liquide en écoulement. Une nouvelle couche de boue se développe à leur place.
d) Digestion anaérobie complètement mixte. La digestion anaérobie implique la
conversion biologique de matière organique et inorganique, en l'absence
d'oxygène moléculaire à une variété de produits finaux, y compris du méthane et
du dioxyde de carbone.
Le processus se déroule dans un contenant hermétique réacteur. Les deux types de
digesteurs anaérobies les plus largement utilisés sont à taux standard et à haut
débit. Dans le processus de digestion des taux standard, les contenus du digesteur
sont généralement non chauffés et sans mélange, et sont conservés pendant une
période allant de 30 à 60 jours.
Dans le processus de digestion à haut débit, les contenus de l'autoclave sont
chauffés et mélangés complètement, et sont retenus, en général, pendant une
période de 15 jours ou moins.
Organigram
me typique
pour des
filtres
ruisselant
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
68
Pour les stations d'épuration des eaux usées, les opérations décrites ci-dessus sont
regroupées en différentes combinaisons pour produire des différents niveaux de
traitement.
Il existe de nombreuses formes de configurations qui peuvent être faites en
fonction des limitations et des exigences d'un site donné.
Ayant travaillé sur des sites isolés, il est préférable d'utiliser des systèmes qui ne
nécessitent pas beaucoup d'espace pour l'installation, et de ne pas avoir des
impacts environnementaux tels que les odeurs, les sons, les émissions...
Ce qui suivra formera des exemples de tels systèmes qui utilisent les opérations
décrites ci-dessus.
1.2 Alternatives recommandées sur le site isolé
1) Méthode de traitement de l’eau noire: toilettes sèches. Une toilette sèche est
une toilette qui fonctionne sans eau de rinçage. Il peut être un piédestal surélevé
sur lequel l'utilisateur peut s'asseoir, ou d'un pan squat sur lequel l'utilisateur se
met en position assise. Dans les deux cas, les excréta (urine et fèces) tombent à
travers un trou de chute.
Les toilettes sèches sont utiles dans tous les domaines et peuvent être
particulièrement appropriées dans des situations où les toilettes d'eau vidées ou
des systèmes d'assainissement à base d'égout et leur infrastructure requise ne sont
pas réalisables.
Elles sont utilisées pour trois raisons principales:
- pour économiser de l'eau quand il y a soit de la pénurie d'eau, de l'eau
coûteuse ou parce que l'utilisateur veut économiser l’usage de l'eau pour
des raisons environnementales.
- pour éviter la pollution de l'eau les toilettes sèches ne se mélangent pas
avec les excrément set ne polluent pas les eaux souterraines.
- pour permettre la réutilisation sûre des excréta dans le jardinage ou
l'agriculture, après avoir subi un traitement supplémentaire soit par
séchage ou par compostage.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
69
2) Stations d'épuration biologiques [10].
Caractéristiques :
- non électriques ;
- opération silencieuse et inodore ;
- gèrent la charge intermittente ;
- gèrent les périodes d'absence ;
- gèrent les pannes de courant ;
- produisent la plupart des nettoyants ménagers ;
- pas besoin d'entretien intensif ;
- relativement petite production de boues ;
- faibles coûts opérationnels.
Mode de fonctionnement :
Initialement, les eaux usées brutes pénètrent dans un réservoir primaire pour
assurer la séparation et la répartition des solides organiques (traitement primaire).
Les eaux usées passent ensuite à travers un filtre d'effluent avant de décharger
dans l'unité de traitement qui intègre le processus de digestion aérobie bien
éprouvée (traitement secondaire) et le processus de filtration (traitement
tertiaire).
Opération
d’une toilette
sèche [9]
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
70
3) Stations d'épuration par aération [11].
Caractéristiques:
- pas d'odeurs : aucun règlement nécessaire, dans un réacteur aérobie
entièrement mélangé. Ventilation correcte exigée ;
- sous terre pour un faible impact visuel ;
- facile à installer avec un minimum de travail: conception compacte, ce qui
réduit les coûts d'excavation de maniement. Profondeurs d'entrée variables
disponibles choix avec des kits d'extension ;
- jusqu'à intervalles de-boues 3 ans sur la gamme DMS : efficace, continue, un
processus de digestion bactérienne ;
- faibles coûts de fonctionnement et d'entretien de l'utilisateur : aucune pièce
mécanique interne mobile, opérationsûre et entretien minimal.
Entrée
Diffuseur
d’air
Décantats
Arrivee d’air
Tube plongeur
sortie
Regard
Circulation du
fluide
Chambre d’aeration
Clarificateur
Tube de tirage
Démonstration
du
fonctionnement
du système
Système
d’épuration
par aération
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
71
b) Mode de fonctionnement:
- les eaux usées se déversent dans les principaux réservoirs, directement dans le
tuyau d'admission de la bio-chambre où le processus biologique commence ;
- la bio-chambre est une zone aérée où les solides circulent et sont traités
biologiquement. Une partie des solides se stabilise puis re-circule via le tube de
tirage et se retire ;
- le liquide clarifié passe à travers le tube plongeur et vers l'environnement.
4) Station compacte de traitement des eaux usées par aération [12].
Caractéristiques :
- elle génère beaucoup d'eau pour une utilisation non potable, comme
l'irrigation, le jardinage.
- la capacité varie de 800 à 6.000 l/j.
- l'élimination des boues a lieu une fois par an.
- une bonne isolation thermique et pas d'odeurs.Facile à installer/transport et
design compact sans sol en-dessous des pièces en mouvement.
Mode de fonctionnement :
- zone de la séparation des solides : dans cette zone, les solides influents sont
transformés en solides décantés en écume flottant à la surface. C’est une zone
septique dans laquelle la boue décantée est stabilisée par la digestion
anaérobie. L'efficacité de la chambre de traitement est dans la gamme de 30-
40% élimination de la DBO.
- zone d’aération : c’est la zone aérobie dans laquelle les bulles d'air passent et
retiennent les micro-organismes suffisamment longtemps pour digérer la
matière organique restée. L’air est fourni par des ventilateurs. L’élimination de
la DBO est d'environ 60 à 70%.
Station
compacte de
traitement
par aération
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
72
Gestion des déchets solides
La production mondiale actuelle de déchets solides est de 1,3 milliards de tonnes
par an et devrait devenir 2,2 milliards de tonnes en 2025. Cela représente une
augmentation significative des taux de production de déchets par habitant, de 1,2 à
1,42 kg par personne et par jour au cours des quinze prochaines années.
La production de déchets est influencée par le développement économique, le
degré d'industrialisation, les habitudes publiques, et le climat local. En général, plus
le développement économique et le taux d'urbanisation sont élevés, plus la
quantité de déchets solides est produite.
Production de déchets actuelle par habitant par région [13].
Région
Production de déchets (kg/habitant/jour)
Limite
minimale
Limite
maximale
Moyenne
Afrique 0.09 3.0 0.65
Asie de l’Est et les régions du
Pacifique 0.44 4.3 0.95
Asie central et oriental 0.29 2.1 1.1
Amérique latine et les Caraîbes 0.11 5.5 1.1
Moyen-Orient et Nord de
l’Afrique 0.16 5.7 1.1
OCDE (Organisation de
coopération et de
développement économique)
1.10 3.7 2.2
Asie du Sud 0.12 5.1 0.45
2. Composition des déchets solides
Les sources des déchets solides comprennent les déchets résidentiels,
commerciaux, institutionnels et les activités industrielles. Les déchets solides non
dangereux d'une communauté qui nécessitent la collecte et le transport vers un
site de traitement ou d'élimination sont appelés déchets solides municipaux
(MSW), et comprennent les ordures et les déchets. Les ordures sont les déchets
alimentaires principalement décomposable, alors que les déchets est un matériau
généralement sec tel que le verre, le papier, le tissu, ou de bois qui ne sont pas
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
73
décomposable. L’ordure est un déchet qui comprend des objets encombrants tels
que les vieux réfrigérateurs, des canapés, ou de grosses souches d'arbres qui
nécessite la collecte et un traitement spécial.
2.1 Gestion des ordures solides
L'élimination inadéquate des déchets solides municipaux conduit à la pollution de
l'environnement et à des épidémies de maladies transmises par les rongeurs et les
insectes. Les tâches de gestion des déchets solides présentent des défis techniques
complexes. Ils posent également une grande variété de problèmes administratifs,
économiques et sociaux qui doivent être gérés et résolus.
La gestion des déchets solides est une question vitale à discuter dans les régions
isolées en raison de l'augmentation des niveaux de déchets produits par ces sites
où le tourisme est un aspect principal. Voilà pourquoi il est important de traiter
cette question pour obtenir un environnement sain et durable.
Une fois collectés, les déchets solides peuvent être traités afin de réduire le volume
et le poids total du matériel qui nécessite l'élimination finale. Le traitement change
la forme des déchets et le rend plus facile à manipuler. Il peut également servir à
récupérer certains matériaux, ainsi que l'énergie thermique, pour le recyclage ou la
réutilisation.
Dans notre projet, nous essayons de présenter des conditions saines pour la vie.
Voilà pourquoi la gestion des déchets est une question vitale qui doit être traitée et
prise comme un exemple pour résoudre ce problème.
Dans l'île, nous avons les déchets provenant de gîtes, de maisons de gardien et des
touristes. Donc, la plupart du temps les déchets sont composés de papiers, de
plastiques, de verres, de canettes et de réservoirs, de l'herbe, de feuilles mortes
(déchets de jardin) et de la nourriture. Évidemment, l’utilisation des vieux
téléviseurs, des téléphones portables, des piles et d'autres appareils et dispositifs
est rare du fait que l’île n’est pas un lieu de résidence permanente, mais plutôt un
lieu touristique où les visiteurs séjournent à court terme. Le fait que l’île soit isolée
doit être envisagé pour chaque petit détail, y compris la gestion des déchets
solides.
Une façon habituelle pour se débarrasser des déchets de toutes sortes est de les
déverser dans des décharges. Mais l'analyse des sols a montré que la
décomposition des objets comme le tissu et l’aluminium nécessite environ entre
100 et 400 ans, alors que le verre a été trouvé en parfait état après 4000 ans dans
la terre. Il n'y a pas plus d'espace pour garder les déchets.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
74
Il y a plusieurs façons de gérer les déchets solides, y compris l'incinération
(fonctionnement du four + récupération d'énergie), le compostage (tri et
déchiquetage + digestion et traitement de matières décomposables), les décharges
sanitaires bien construites et la méthode du 3 R.
Parmi ces méthodes, il est préférable dans des sites isolés à adopter la méthode du
3 R: Réduire, Réutiliser et Recycler comme un acte de sensibilisation à propagation.
Réduire. Réduire la quantité de déchets que vous produisez est le meilleur moyen
pour protéger l'environnement. Il y a beaucoup de façons de le faire. Par exemple:
- lancer un bac à compost. Réservez-lui une place dans leur jardin où il dispose de
certains produits alimentaires et de plantes. Au fil du temps, les matériaux se
décomposent par un processus naturel appelé décomposition (décompostage).
Le compost est bon pour le sol dans votre jardin : moins de déchets iront à la
décharge ;
- acheter des produits qui ne possèdent pas beaucoup d'emballage. Certains
produits sont enveloppés dans de nombreuses couches de plastique et de
carton, même si elles ne doivent pas l’être.
Réutilisation. Au lieu de vous débarrasser des objets, essayez de les réutiliser. Par
exemple:
- utilisez l'argenterie et la vaisselle au lieu des ustensiles jetables en plastique et
des assiettes. Stocker la nourriture dans des contenants en plastique
réutilisables ;
- les boîtes de café, les boîtes à chaussures, les contenants de margarine et
d'autres types de conteneurs que les gens jettent peuvent être utilisés pour
stocker plusieurs objets.
Système
trois R
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
75
Recyclage. Beaucoup d’objets que nous utilisons tous les jours, comme des sacs en
papier, des canettes de soda et des cartons de lait, sont fabriqués à partir de
matériaux qui peuvent être recyclés. Les articles à recycler sont soumis à un
processus qui permet de créer de nouveaux produits sur les matériaux des anciens.
Pour atteindre cela, les poubelles séparées sont utilisées avec des étiquettes
spéciales pour chaque groupe de chalets, et périodiquement un camion d'ordures
ramasse les déchets séparément vers les centres de recyclage ou d'élimination des
décharges.
Lorsque les déchets verts peuvent être réutilisés dans le jardin comme garniture du
sol en raison de leurs vertus après décomposition, les matières recyclables sont
envoyées dans des centres de recyclage spéciaux, et les déchets sont envoyés dans
la décharge.
Poubelles
séparées
Séparation
simple
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
76
Bibliographie
[1] Adapted from Metcalf and Eddy, Inc., Wastewater Engineering, 3rd edition
[2] Adapted from D.H.F. Liu and B.G. Lipták, Wastewater Treatment (Boca Raton:
Lewis, 1999)
[3] Adapted from Liu and Lipták, Wastewater Treatment, and Water Environment
Federation (WEF) and American Society of Civil Engineers (ASCE), Design of
Municipal Wastewater Treatment plants (Volume 1), WEF Manual of Practice No. 8
and ASCE Manual and Report on Engineering Practice No. 76 (Vermont: Book Press
Inc., 1992)
[4]https://www.gov.mb.ca/conservation/envprograms/wastewater/pdf/homeown
ers_dis_manual_hr.pdf
[5] Adapted from Liu and Lipták, Wastewater Treatment
[6] Adapted from Liu and Lipták, Wastewater Treatment
[7]http://www.controleng.com/single-article/vfd-application-in-wastewater-
treatment-aeration-control/5eb5cfd6e583c67a2da98141fd4b5ed9.html
[8]https://www.youtube.com/watch?v=gcHKCHKEB8o&index=12&list=LLGC1mDL8
bpIImt8JgrrHp8Q ( from 9:30->10:50)
[9]https://www.google.com.lb/search?q=composting+toilet&espv=2&biw=1366&bi
h=583&site=webhp&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjAoseG0O3NAh
WLDcAKHYYSBAsQ_AUIBigB&dpr=1#tbm=isch&q=composting+toilet+diagram&img
rc=Fsw8--00y8MNwM
[10]http://www.biorock.com/_files/file/biorock_brochure%20_professionals_en_%
E2%82%AC.pdf
[11]http://www.wplinternational.com/product/wpl-diamond-dms/
[12]http://www.navyaawatertechsolutions.com/sewage%20_treatment_plant.html
[13]http://siteresources.worldbank.org/INTURBANDEVELOPMENT/Resources/3363
87-1334852610766/Chap3.pdf
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
77
Gestion des zones côtières
Plans écologiques
L’écotourisme offre une combinaison de protection écologique et culturelle qui
augmente la prise de conscience locale sur la préservation des milieux naturels et
culturels et des aides dans le développement économique. Elle repose sur les
principes d'espaces naturels et de leur protection, les caractéristiques d'éducation
et d'interprétation et le tourisme en petits groupes.
En ce qui concerne les sites isolés, ce type de tourisme a une valeur spéciale. A
partir de plans d'accessibilité et de transport, puis l'aménagement paysager, la
distribution de l'activité, assurer les besoins de base sont tous organisés dans ces
sites en tenant compte des aspects écologiques et économiques.
Tout d'abord, le transport vers et à l'intérieur du site devrait être organisé. Selon
son emplacement, l'accessibilité du site pourrait être fait par les ferries de la mer,
des hélicoptères et des autobus de transport en commun selon que le site est sur
une île, ou un endroit sur les montagnes.
Ensuite, les moyens de transport et les routes sont organisées en veillant à assurer
la voie la plus appropriée pour tous les touristes si à mobilité réduite ou non, les
bébés, les adultes ou les personnes âgées.
Ensuite, les petits kiosques sont distribués à travers le site pour vendre les
principaux besoins pour les touristes.
Les bungalows sont construits, appropriés pour les touristes séjournant de nuit en
tenant compte des impacts écologiques de l'intégration des blocs sur le site.
Les espaces verts et les régions d'aménagement paysager doivent être appliqués
dans des projets d'éco-tourisme. De plus, avoir des régions déterminées pour les
activités et les sports doit être pris en compte dans la planification du site.
À ces fins, nous allons discuter de certains plans écologiques qui peuvent être
conçus pour les sites isolés touristiques.
A. Transport sur le site. Les sites isolés pourraient être atteints par des ferries (îles)
ou par des hélicoptères (île, montagnes ... ).
Considérant une île isolée, un départ et un point du voyage d'arrivée doivent être
travaillés. Ce qui suit montre un exemple d’un plan de transport compte tenu d’une
île dans la Méditerranée.
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
78
B. Transport sur le site.
Les piétons (pas de véhicules) : un sentier en bois léger sans béton de base ou
d'autres fondations. C’est un type d'espaces entre pièces en bois qui sont
suffisamment petites pour réduire l’effet de perturbation sur les fauteuils roulants
personne à mobilité réduite et bébés dans les voitures. Les pentes sont faites avec
un maximum de 7 à 8% de la longueur du chemin, pour lequel il reste confortable
pour le passage des fauteuils roulants.
Sentier des
points de
départ et
d’arrivée
Sentier en
bois adapté
pour
personnes à
mobilité
réduite
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
79
Les véhicules écologiques: bicyclettes et tricycles solaires. Les E-bike
fonctionnant à l'énergie solaire est l'un des moyens de transport qui
peuvent être utilisés dans des sites isolés mettant l'accent sur l'aspect
respectueux de l'environnement [1].
Ces vélos sont composés d'un petit moteur placé sur la roue avant ou arrière, une
batterie placée pour atteindre l'équilibre du système et le contrôle des outils
électroniques. L'énergie solaire est utilisée pour recharger les batteries du vélo.
Ils sont utilisés pour faire relativement de longs voyages et réduire l'effort humain
nécessaire pour la propulsion.
Il a le même concept que l’E-bike démontré ci-dessus, mais cela fonctionne sur
trois roues appropriées pour les personnes à mobilité réduite [2].
E-Bike
Tri-cycles
fonctionnant
sur l'énergie
solaire pour
personnes à
mobilité
réduite
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
80
C. Bungalows.
Les bungalows qui peuvent être construits sont des blocs légers sans fondations en
béton. Ils sont constitués de panneaux sandwich qui sont de bons isolants
thermiques.
D. Plantation.
Dans le but d'accroître les espaces verts et d'encourager la réserve naturelle, les
arbres peuvent être plantés dans tout le site. Ces arbres ont besoin d'être arrosées
régulièrement.
A cet effet, un bassin circulaire peut être fait pour recueillir l'eau de pluie. Aussi un
perméable léger caillou pavage est fait pour permettre à l'eau de pluie de passer à
travers. L'eau recueillie est acheminée dans un réservoir spécifique pour l'irrigation
des plantations.
Exemple
d’un
bungalow
Bassin
circulaire
avec
plantation
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
81
E. Tentes de plage.
Les tentes peuvent être fournies avec des panneaux solaires sur leur sommet,
comme indiqué ci-dessous.
Les bancs peuvent aussi être équipés de panneaux solaires appropriés pour les
didacticiels extérieurs éducatifs qui nécessitent des ordinateurs portables. Ils sont
également utilisés pour charger les téléphones cellulaires.
Galets de
pavage
perméable
Tentes de
plage avec
des
panneaux
solaires
Bancs avec
des tentes
solaires
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
82
F. Le terrain de jeu vert [3].
Le terrain de jeu vert traite de la relation entre l'énergie, l'interaction et le plaisir en
créant l'électricité à travers le jeu. Elle encouragerait les enfants à être plus
conscients de leur consommation d'énergie et les encourager à produire leur
propre électricité pour l'éclairage électrique de jeux.
Dans cette aire de jeux, des pneus de voiture indésirables peuvent être utilisés en
encourageant le principe de réutilisation et de recyclage.
Le terrain de jeu comprend des sièges de filature, des balançoires, des cordes à
sauter, ronds-points et une nouvelle prise sur une bascule.
Terrain des
jeux verts
Exemples
des jeux
verts
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
83
De nombreux terrains de jeux de récupération d'énergie reposent sur des plaques
piézoélectriques pour produire de l'énergie, mais ici, ils comptent sur des dynamos
pour produire de l'électricité. Comme ils tournent pendant la lecture, les unités
peuvent générer jusqu’à 31,5 watts d'énergie pour chaque heure de jeu.
Exemples
des jeux
verts
Phares et sémaphores : systèmes d’approvisionnement de ressources en eau, énergétiques et gestion de déchet
84
Bibliographie
[1]http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/200760/200760.pdf
[2]http://iosrjournals.org/iosr-jmce/papers/vol5-issue2/C0521124.pdf?id=2484
[3]http://www.energyharvestingjournal.com/articles/4393/playground-produces-
energy