Collecte intelligente des eaux de pluie

Description

Les premières traces manifestes de techniques de récupération des eaux de pluie remontent à près de 4 000 ans. Cependant, le concept même de récupération 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 récupération des eaux de pluie fait partie intégrante de l'histoire et de l'identité de l'humanité. Avec la modernisation et l’urbanisation massive, la récupération des eaux de pluie fait désormais partie intégrante de l’identité de la ville. Afin d’en accroître l’efficacité, le concept de « récupération intelligente des eaux de pluie » est en cours d’introduction dans plusieurs grandes villes. La collecte intelligente des eaux de pluie se caractérise par la collecte de données en temps réel grâce à des capteurs installés au niveau des sources d’eau, des phases de collecte, des phases de stockage et des phases d’utilisation (Behdazian et al., 2018). Ces données sont rassemblées dans une unité centralisée de collecte, où elles sont surveillées et traitées. Les données traitées sont ensuite utilisées pour prendre des décisions et s’adapter à des circonstances spécifiques.

Les systèmes de récupération intelligente des eaux pluviales, grâce à des méthodes automatisées, peuvent évacuer les eaux pluviales avant même que les précipitations ne surviennent, afin d’augmenter les niveaux de rétention d’eau (Behdazian et al., 2018). L’objectif principal des systèmes de récupération des eaux de pluie est de collecter et de stocker les eaux de pluie lors des épisodes pluvieux en vue de leur utilisation dans des applications non potables (Pradhan & Sahoo, 2019). La dimension « intelligente » de ce concept réside dans le développement d’équipements communicants intégrés au système global (Xu et al., 2020). Le système utilise des capteurs à faible coût associés à des technologies de communication innovantes. Cette orientation technologique ouvre plusieurs nouvelles possibilités pour la gestion des infrastructures hydrauliques urbaines dans le cadre d’une ville intelligente. Les performances du système dépendent fortement de la qualité des prévisions météorologiques et sont étroitement liées à celle-ci. Les quantités de précipitations et les régimes pluviométriques sont intégrés dans la stratégie de contrôle afin de déterminer respectivement le volume de déversement et l’heure de fermeture (Pradhan & Sahoo, 2019).

Modèle de valeur

Contexte de la ville

L'urbanisation croissante actuelle exige davantage d'infrastructures et de ressources, ce qui engendre un déséquilibre entre l'offre et la demande. Par conséquent, la gestion des ressources et des infrastructures (par exemple, l'approvisionnement en eau) dans les zones urbaines et rurales devient un véritable défi pour les urbanistes et les collectivités locales. Bien que des solutions innovantes aient été mises au point pour relever certains de ces défis, certaines questions restent encore sans réponse. Par exemple, la plupart des villes fortement urbanisées sont au bord d’une grave pénurie d’eau, qui pourrait s’aggraver dans un avenir proche. Cependant, ces dernières années, les progrès technologiques ont ouvert de nouvelles perspectives aux villes pour gérer l’approvisionnement en eau et la rétention des eaux de pluie en intégrant des méthodes intelligentes de récupération des eaux pluviales dans leurs systèmes de gestion de l’eau. Selon Judeh et al. (2022), les étapes les plus courantes de la récupération intelligente des eaux pluviales en milieu urbain se déroulent comme suit :

1. Phase de collecte : au cours de cette phase, l’ensemble des eaux de ruissellement générées, qu’elles proviennent des toitures ou des surfaces, est collecté.
2. Phase de stockage : les eaux de ruissellement collectées sont stockées dans des réservoirs (pour chaque foyer) et des bassins (aménagés à un emplacement approprié au sein ou à proximité du bassin versant urbain). L’excédent d’eau dépassant la capacité de stockage est soit détourné vers un cours d’eau naturel via le réseau d’assainissement, soit acheminé vers des zones à faible impact afin de favoriser la recharge des nappes phréatiques.
3. Phase d’utilisation : à ce stade, cette 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 des eaux de pluie dans les bassins versants urbains réduit la demande en eau, le volume des eaux de ruissellement, les risques d’inondation et la pollution due aux eaux pluviales.

Les données seront collectées à chaque étape de la récupération des eaux de pluie et transmises à une unité centralisée de stockage des données, où toutes les données collectées seront conservées. Par la suite, ces données seront utilisées dans deux catégories distinctes à des fins de suivi :

• stockage par rapport à la consommation et apports par rapport aux prélèvements
• apports par rapport aux débits sortants et recharge des nappes phréatiques.

Ces données surveillées pourront ensuite être traitées au sein de l’unité de traitement en vue d’une analyse plus approfondie et utilisées pour dégager des conclusions pertinentes. Sur cette base, des décisions pourront être prises en matière de planification future en tenant compte de l’évolution de l’offre et de la demande au fil du temps. Le changement climatique et la croissance démographique devront être pris en compte lors de l’élaboration des stratégies à long terme.

Facteurs de soutien

1. Mise en place d'infrastructures TIC facilitantes, telles que des compteurs intelligents et des capteurs, dans les points de collecte d'eau de pluie existants et nouveaux
2. Favoriser la normalisation et la mise en place de protocoles de communication communs et interopérables pour assurer la coordination entre les opérateurs de réseau
3. Mise en place d’une réglementation rendant obligatoire la mise en œuvre de compteurs intelligents et d’infrastructures de réseau intelligent
4. Établir des règles relatives à la collecte et à la gestion des données
5. Mise en place d’un plus grand nombre de points de collecte des eaux de pluie afin de créer un système intelligent global et plus efficace

Initiatives du gouvernement

• Dans les villes européennes, la mise en œuvre de systèmes locaux de gestion intelligente de l’eau bénéficie du soutien 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 de possibilités de financement tant nationales qu’européennes.
• Au niveau européen, les initiatives et les travaux de recherche sur les « systèmes hydriques intelligents » (Smarter Water Systems), catégorie dans laquelle s'inscrit le système intelligent de récupération des eaux de pluie, sont financés par la subvention « Synergy Grant » du Conseil européen de la recherche. Cette subvention a alloué un montant total de 11 millions de dollars à la recherche sur les systèmes hydriques intelligents.
• Étant donné que le système de récupération intelligente des eaux de pluie réduit le risque de catastrophes naturelles (sécheresses et inondations), il bénéficie également de possibilités de financement au titre de 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 récupération intelligente des eaux de pluie a dépassé les 296 millions de dollars en 2021 et devrait connaître une croissance annuelle de 4 % entre 2021 et 2027 (Oberarscher et al., 2019). La pénurie croissante d'eau, conjuguée à la croissance démographique mondiale, stimulera la demande du marché. La consommation d'eau en forte hausse dans le secteur agricole devrait également favoriser l'expansion du marché de la récupération intelligente des eaux de pluie. On prévoit que ce marché atteindra 328 millions de dollars américains d'ici 2027.

Les gouvernements de nombreux pays ont commencé à mettre en œuvre des politiques de récupération des eaux de pluie (RWH) afin d’encourager la préservation de l’eau. Certains pays, tels que les États-Unis et l’Australie, ont rendu obligatoire l’installation de systèmes intelligents de récupération des eaux de pluie dans les nouvelles constructions (Pradhan & Sahoo, 2019).

Parmi les principaux acteurs présents sur ce marché figurent 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’attachent en permanence à élargir leur gamme de produits et à proposer des solutions innovantes.

La clientèle varie en fonction de 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