Allemagne/Albstadt: Comment Albstadt est devenu un précurseur dans le monde entier avec son approche intelligente de la gestion des pertes de l'eau.

1. la région d’Albstadt en Allemagne

 

Comment ZONESCAN Alpha a aidé Albstadt à réduire son débit minimum de nuit à des niveaux très bas, avec une durée moyenne des fuites de 1,5 jours, coupant le coût total de la recherche de fuites de 98%!

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Introduction

Albstadt est une ville située au sud de l’Allemagne, à environ 80 km  au sud de Stuttgart. Albstadtwerke est le distributeur  de multiples sources d’énergie dans cette région, fournissant de l’eau potable, du gaz naturel et de l’électricité. Tout  en étant chargé de la gestion et de la maintenance des installations à Albstadt, l’opérateur Albstadtwerke s’occupe et  assure l’entretien de deux autres réseaux de distribution d’eau potable, de sept réseaux de distribution de gaz naturel et de la fourniture en électricité d’un autre secteur.

La société Albstadtwerke dispose de 80 agents efficaces pour assurer toutes les opérations  de fonctionnement et de construction de son réseau et de ses installations. Depuis plusieurs années, l’entreprise s’attache à évaluer en continu les appareils mis en place et à mettre en œuvre de nouvelles méthodes d’avant-garde pour la détection des fuites et l’installation de canalisations sans tranchée.

2. le sol calcaire qui domine dans la région

Le défi à surmonter

La photo n°1 montre la région d’Albstadt, qui s’étend sur trois vallées et a un dénivelé de 400 mètres. Cette configuration géographique et géologique est à l’origine d’un certain nombre de défis dans la réalisation des opérations, dont :

  • un grand nombre de zones où le niveau de pression est différent;
  • des tronçons de canalisations principales très longs; et
  • des distances très élevées à parcourir en véhicule par les agents, pour assurer l’entretien d’une extrémité à l’autre du réseau.

Environ 50% de l’eau acheminée provient du captage de l’eau brute, qui est traitée en plusieurs étapes à notre station de traitement, afin d’obtenir de l’eau potable de grande qualité. Les 50 autres pourcent sont achetés à trois autres fournisseurs attitrés. Nous sommes situés à 80 Km du Lac de Constance, l’un des plus grands lacs d’Europe.

L’eau non-génératrice de revenu représente pour nous actuellement 20% de notre production (500 000 mètres cubes), un chiffre qui a augmenté de 10% ces cinq dernières années. L’augmentation  de la part de l’eau non-génératrice de revenu est due à une réduction de 50% de la consommation globale, tandis que notre perte en eau s’est maintenue au même niveau. Le sol est constitué de calcaire, ce qui implique que quasiment aucune fuite n’est visible en surface, puisque cela en garantit le bon drainage. Nous avons vu des fuites très conséquentes de 25 litres/seconde  disparaître dans le sous-sol (photo n°2). Nous avons mené nos premières recherches dans la zone du réservoir du mont Braunhartsberg. Celle-ci est constituée de 52 km de canalisations faite à la fois en fonte, en PVC rigide (non plastifié) et en fer ductile, et accumule donc tous les facteurs propres à rendre difficile notre tâche de détection des fuites.

3. installation d’un compteur de débit
4. images de l’installation de l’enregistreur de bruit, du relais-radio et de l’unité de collecte des données GPRS

Les innovations dans le domaine de la perte d’eau

Notre premier pas dans notre stratégie destinée à améliorer l’efficacité du réseau  a été d’installer  un compteur de flux sur le débit  du réservoir et de faire envoyer tous les jours les données recueillies à notre bureau en mettant en place des alertes, afin de nous prévenir d’une éventuelle augmentation du flux minimal nocturne (FMN). C’est ce que montre la figure n°3.

Leak detection was performed by sending a team out in a van to deploy
noise loggers with radio communication (Figures 4) and then download the data in a driveby survey the following day to localise the leak position and use a ground microphone and correlator to pinpoint the leak. We have been using this equipment for many years and we have found that only loggers with radio communication could be used efficiently. The loggers are mounted directly on the pipeline with a magnetic connection to provide a good sound recording. It would often take this two-man crew five to ten days to find the leak in this large zone, driving an hour each way every day.

The next strategy made to improve efficiency was to install additional flow meters within the zone to localise the leak position to a smaller area within the zone, and reduce the amount of time spent searching for the leak. 

We were not measuring or analysing total flow into sub-zones, we were just looking at significant changes in daily water flows to localise the leak positions.

5. la zone de pression du mont Braunhartsberg, telle qu’elle apparaît sur le logiciel connecté à Internet du Zonescan.

Nos progrès subséquents: s’agit-il de la solution optimale?

Grâce au matériel susmentionné, nous parvenions à de bons résultats. Toutefois, il fallait fournir encore des efforts supplémentaires pour acheminer les données enregistrées vers le bureau, de façon à y procéder à une analyse détaillée et d’envoyer une équipe pour circonscrire la fuite, avant que celle-ci soit réparée. En raison de notre situation géographique, nous perdions  beaucoup de temps à rentrer au bureau pour faire l’analyse des données et retourner sur le terrain pour circonscrire la fuite.  Par voie de conséquence, nous avons pris la décision de mettre en place un équipement permettant de transmettre chaque jour les données aux décideurs qui se trouvaient au bureau, afin de diminuer le temps de réaction, ainsi que celui pour se rendre sur place. Des enregistreurs de bruits ont été installés sur l’ensemble du réseau : comme auparavant, ceux-ci enregistrent les niveaux de bruits et le fond sonore. Si les limites prédéfinies sont dépassées, l’enregistreur envoie une alerte au quartier général. Chaque enregistreur est relié à un relai  radio. Tous les relais radio sont connectés à un collecteur de données (ALPHA), en se servant des ondes radio pour recueillir les données à partir des relais radio et d’un GPRS pour renvoyer les données au serveur. Nous pouvons alors avoir immédiatement accès aux données des mesures prises et sommes en possibilité d’évaluer l’importance de la fuite.

En modélisant le système avec les données géographiques du réseau, les enregistreurs sont capables  d’identifier leur emplacement sur le réseau et de faire le rapport avec les enregistreurs « voisins ». Cette avancée permet d’établir une corrélation directe entre les enregistreurs, et ainsi de déterminer  avec une grande exactitude l’endroit de la fuite. Cette installation s’est révélée rapide et économique, et n’a pas occasionné de changements structuraux dans la distribution du matériel. Quatre-vingt enregistreurs, 42 relais radio et deux Zonescan ALPHA ont été mis en place dans la zone de pression du mont Braunhartsberg, permettant la surveillance totalement automatisée de l’intégralité de la zone composée de 52 km de conduites.

L'Evaluation

  • La fiabilité des moyens de communication: nous avons constaté que la communication était très bonne, et ce sans avoir besoin d’installer une antenne près de la surface. 
  • La durée de vie des batteries: nous travaillons sous des températures qui oscillent entre -30°C en hiver et +30°C en été. Après avoir utilisé le Zonescan depuis 12 mois, nous n’avons connu aucun problème.

La Plateforme de Surveillance

Les données sont hébergées sur le serveur Internet de Gutermann et sont accessibles en se connectant au logiciel Internet du Zonescan. On trouve sur cette plateforme la cartographie établie, les graphiques de distribution de l’amplitude,  le spectre des fréquences et les données de corrélation. La figure n°5 montre une carte dans le logiciel Internet du Zonescan : les points verts, oranges et rouges représentent les enregistreurs selon un code, le vert indiquant l’absence de fuite, l’orange une fuite possible et le rouge une fuite probable. Le point flou orange est l’emplacement corrélé d’une fuite.

Il est également possible d’obtenir une photo prise par satellite des enregistreurs, ce qui facilite l’orientation. Quand cette fuite en particulier s’est manifestée, elle a été identifiée grâce au recoupement des corrélations réalisées par plus de 15 enregistreurs, ce qui nous a permis de procéder aux réparations en un temps record: elle s’est déclarée le 9 février et était colmatée le 10.   

Nous sommes en mesure de  reconnaître les bruits mécaniques, ce qui réduit la perte de temps passé à rechercher des bruits qui ne correspondent pas à des fuites. 

graphique de corrélation et graphique transversal du spectre.

La figure 6 (partie supérieure)  est le graphique de corrélation qui montre l’origine du bruit sur les canalisations, indiquant  d’où provient le bruit sur la conduite pour localiser l’endroit où se trouve la fuite grâce à la grande crête, laquelle fuite se situe à 22,90 mètres de l’enregistreur n° 1 et à  63,60 mètres de l’enregistreur n°2.

La figure 6 (partie inférieure) montre le spectre de fréquences du bruit détecté. De fausses alertes peuvent se produire à cause des bruits de basses fréquences dans la zone des 50 à150Hz, tandis que les fuites émettent des bruits qui ont généralement des fréquences plus élevées.

Toute cette analyse est réalisée avant même qu’un technicien ne soit dépêché sur place.

On peut voir une fuite dans la figure n° 7: la corrélation effectuée par l’installation du Zonescan se situait à moins de 50 centimètres de l’emplacement avéré.

7. une fuite détectée grâce au Zonescan

Conclusion

Grâce à cette nouvelle technologie, nous avons été en capacité de maintenir notre FMN à 0,4 litre/seconde, avec un temps d’écoulement de la fuite de 1.5 jours, ce qui nous a permis de réduire nos pertes en eau à des niveaux jamais atteints auparavant. Par ailleurs, nous sommes parvenus à réduire de 98% les efforts déployés et le coût de la localisation.

Grâce à de très bonnes cartes du réseau de canalisations, le Zonescan fournit l’emplacement précis de la fuite. Au regard des coûts de travaux de creusement qui s’élèvent à 3 000 €, nous préférons avoir confirmation de l’emplacement de la fuite à l’ide d’un micro de sol avant d’intervenir.

Nous n’avons connu aucune avarie dans le système de communication, malgré un hiver particulièrement rigoureux et une épaisse couche de neige recouvrant le sol.

Nous avons repéré des fuites que notre équipe expérimentée n’aurait pas pu déceler, et ces chasseurs de fuites me racontent qu’ils parviennent à entendre les vers tousser!

L’auteur

Frank Tantzky (adresse électronique: frank.tantzky @albstadtwerke .de) est  Directeur des opérations sur le réseau  chez Albstadtwerke. L’article original a été présenté au Sommet mondial sur les fuites à Londres en 2011. Cette version remaniée a été préparée par Andrew Clark, qui est Directeur international des ventes et du marketing chez Gutermann, une entreprise spécialisée dans la gestion  intelligente des fuites.

Depuis la présentation de cet article au Sommet mondial sur les fuites, Albstadtwerke a débuté l’installation des appareils sur l’ensemble de son réseau.