Récupération intelligente de l'eau de pluie

Description

Des preuves évidentes de l'utilisation de techniques de collecte de l'eau de pluie remontent à près de 4000 ans. Cependant, le concept de collecte des eaux de pluie pourrait remonter à près de 6 000 ans dans la Chine ancienne(Che-Ani et al., 2009). Il est évident que la collecte de l'eau de pluie fait partie de l'histoire et de l'identité de l'humanité. Avec la modernisation et l'urbanisation massive, la collecte des eaux de pluie fait désormais partie de l'identité de la ville. Pour accroître l'efficacité, le concept de collecte intelligente des eaux de pluie est en train d'être introduit dans les villes responsables. Le Smart Rainwater Harvesting se caractérise par la collecte de données en temps réel via des capteurs dans les sources d'eau, les phases de collecte, les phases de stockage et les phases d'application (Behdazian et al., 2018). Les données sont rassemblées dans une unité de collecte de données centralisée où elles sont contrôlées et traitées. Les données traitées sont ensuite utilisées pour prendre des décisions et s'adapter à des circonstances spécifiques.

Les systèmes intelligents de collecte des eaux de pluie peuvent, grâce à des méthodes automatisées, libérer les eaux pluviales avant les précipitations afin d'augmenter les niveaux de captivité de l'eau(Behdazian et al., 2018). L'objectif principal des systèmes de collecte des eaux de pluie est de collecter et de stocker l'eau de pluie pendant les précipitations afin de l'utiliser dans des applications d'eau non potable(Pradhan & Sahoo, 2019). La partie intelligente de ce concept consiste à développer des actifs communicants intégrés au système global(Xu et al., 2020). Le système utilise des capteurs peu coûteux associés à des technologies de communication innovantes. L'orientation technologique permet plusieurs nouvelles possibilités de gestion des infrastructures d'eau urbaine dans le cadre d'une ville intelligente. Les performances du système dépendent fortement de la qualité des prévisions météorologiques et sont liées à celle-ci. La quantité de précipitations et les modèles de précipitations sont intégrés dans la stratégie de contrôle pour déterminer le volume de décharge et l'heure de fermeture respectivement(Pradhan & Sahoo, 2019).

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Modèle de valeur

Contexte de la ville

L'urbanisation croissante actuelle exige davantage d'installations et de ressources, ce qui crée un déséquilibre entre l'offre et la demande. Ainsi, la gestion des ressources et des installations (par exemple, l'approvisionnement en eau) dans les zones urbaines et rurales devient une tâche difficile pour les urbanistes et les organes de gouvernance locaux. Bien que des solutions novatrices aient été mises au point pour relever certains de ces défis, certaines questions n'ont pas encore été abordées. Par exemple, la plupart des villes fortement urbanisées sont sur le point de connaître une grave pénurie d'eau qui pourrait s'aggraver dans un avenir proche. Toutefois, ces dernières années, les avancées technologiques ont redéfini les possibilités pour les villes de gérer l'approvisionnement en eau et la rétention d'eau en adaptant des méthodes intelligentes de collecte des eaux de pluie à leurs systèmes de gestion de l'eau. Selon Judeh et al (2022), les phases les plus courantes de la collecte intelligente des eaux de pluie utilisées dans le contexte urbain sont les suivantes :

1. Phase de collecte : Dans cette phase, toutes les eaux de ruissellement générées par le toit ou la surface sont collectées.
2. Phase de stockage : Les eaux de ruissellement collectées seront stockées dans des réservoirs (pour chaque ménage) et des étangs (construits à un endroit approprié dans le bassin versant urbain ou à proximité). L'eau excédentaire qui dépasse la limite de stockage est soit déviée vers un cours d'eau naturel par le biais d'un système de drainage, soit acheminée vers des zones à faible impact pour favoriser la recharge de la nappe phréatique.
3. Phase d'application : À ce stade, l'eau stockée peut être utilisée à des fins potables et non potables telles que l'usage domestique, l'industrie, le jardinage, l'aménagement paysager, etc. La réutilisation de l'eau de pluie dans les bassins versants urbains réduit la demande en eau, la quantité d'eau de ruissellement, les inondations et les polluants dus aux eaux pluviales.

Les données seront collectées à chaque étape de la collecte de l'eau de pluie et envoyées à une unité de stockage de données centralisée, où toutes les données collectées seront stockées. Par la suite, ces données seront utilisées dans deux classes différentes pour la surveillance :

• Le stockage par rapport à la consommation et le débit entrant par rapport au débit sortant
• Flux d'entrée contre flux de sortie et recharge de la nappe phréatique.

Ces données surveillées peuvent ensuite être traitées par l'unité de traitement en vue d'une analyse plus poussée et utilisées pour obtenir des résultats significatifs. Ensuite, la décision peut être prise pour la planification future en tenant compte de la variation de la demande et de l'offre au fil du temps. Le changement climatique et la croissance démographique doivent être pris en compte lors de l'élaboration de stratégies à long terme.

Facteurs de soutien

1. Déployer une infrastructure TIC habilitante telle que des compteurs intelligents et des capteurs dans les points de collecte existants et nouveaux de la collecte des eaux de pluie.
2. Encourager la normalisation et les protocoles de communication communs et interopérables pour la coordination entre les opérateurs de systèmes
3. Introduire des réglementations pour rendre obligatoire la mise en œuvre de compteurs intelligents et d'infrastructures de réseaux intelligents
4. Établir des règles pour la collecte et la gestion des données
5. Introduire davantage de points de collecte de l'eau de pluie pour un système intelligent holistique et plus efficace.

Initiatives du gouvernement

• Dans les villes européennes, la mise en œuvre de systèmes locaux de gestion intelligente de l'eau est soutenue par de nombreuses initiatives aux niveaux européen et national. Les projets axés sur les réseaux intelligents, l'efficacité énergétique, la gestion intelligente des réseaux et la gestion de l'eau bénéficient d'opportunités de financement nationales et européennes.
• Au niveau européen, les initiatives et la recherche sur les systèmes de gestion intelligente de l'eau, catégorie dans laquelle s'inscrit la collecte intelligente de l'eau de pluie, sont financées par la subvention Synergy du Conseil européen de la recherche. Cette subvention a alloué un total de 11 millions de dollars à la recherche sur les systèmes d'eau intelligents.
• Étant donné que le système Smart Rainwater Harvesting réduit la possibilité de catastrophes naturelles (sécheresses et inondations), il bénéficie également de possibilités de financement pour la gestion des risques de catastrophes dans le cadre de la politique de cohésion de l'UE.

Cartographie des parties prenantes

Potentiel du marché

Le marché de la collecte intelligente des eaux de pluie a dépassé les 296 millions USD en 2021 et connaîtra une croissance annuelle de 4 % entre 2021 et 2027(Oberarscher et al., 2019). La pénurie croissante d'eau associée à une population en augmentation dans le monde entier stimulera la demande du marché. L'augmentation de la consommation d'eau dans l'agriculture est également susceptible de propulser l'expansion du marché de la collecte intelligente de l'eau de pluie. On prévoit que le marché de la collecte intelligente des eaux de pluie atteindra 328 millions USD d'ici 2027.

Les gouvernements de tous les pays ont commencé à mettre en œuvre des politiques de récupération de l'eau de pluie afin d'encourager la conservation de l'eau. Certains pays, comme les États-Unis et l'Australie, ont rendu obligatoire l'installation de systèmes intelligents de collecte de l'eau de pluie dans les nouvelles constructions (Pradhan & Sahoo, 2019).

Les participants responsables opérant sur le marché comprennent GRAF Group, Kingspan Group, Heritage Tanks, Watts Water Technologies, Inc, Innovative Water Solutions LLC, Stormsaver, Water Field Technologies Pvt. Ltd, HarvestRain, WISY AG, D&D Ecotech Services, Rainharvesting Systems Ltd, et Climate, Inc. Ces acteurs s'efforcent constamment d'élargir leur portefeuille de produits et de proposer des produits innovants.

Les clients diffèrent selon l'échelle d'application. Toutefois, ce sont principalement les villes et les régions qui investissent dans la collecte intelligente des eaux de pluie.

Structure des coûts

Modèles d'exploitation