Intelligence artificielle, Machine Learning ou Deep Learning. Autant de nouvelles manières d'améliorer les opérations de traitement de l'eau, notamment grâce aux jumeaux numériques. Ces solutions digitales s'inscrivent dans des objectifs d'optimisation des performances de traitement, mais aussi dans une perspective d'efficacité énergétique. Grâce à une analyse des données, les installations et systèmes informatiques qui supervisent le traitement ou la production d'eau verront leur fonctionnement bouleversé. Reste un aspect à ne pas négliger et abordé au Carrefour des gestions locales de l'eau 2022, en juin dernier, à Rennes : la nécessaire généralisation de ces outils.

Des jumeaux numériques pour quoi faire ?

Un jumeau numérique est une réplique virtuelle d'un objet physique. Les équipements simulés peuvent se limiter à une simple étape du processus de traitement de l'eau, mais ils peuvent aussi reproduire la totalité d'une usine. À travers les différentes mesures de paramètres physiques relevées, comme le débit, la qualité de l'eau ou encore la température à l'entrée du site, le double numérique anticipe les réglages à effectuer afin d'optimiser les opérations. Grâce à des algorithmes intelligents, le jumeau numérique est programmé pour apprendre et s'améliorer au fil du temps. Pour Jean-Christophe Hostachy, directeur de l'innovation, des technologies de purification et désinfection chez Suez WTS, il s'agit « de prédire les épisodes qui arrivent ». Dans le cas des stations d'épuration (Step), la technologie anticipe de quelques heures les volumes d'eau en entrée et en sortie de site, surtout en cas de fortes précipitations.

“ Si personne n'ose trop, c'est parce que ça demande des moyens ” Jean-Christophe Hostachy, Suez WTS

Ce système fonctionne automatiquement et sans arrêt en collectant les données afin de construire des modèles, pour ensuite entrer dans « une phase d'apprentissage », puis « prévoir différents scénarios, notamment les risques de pollutions », explique Victor Philippon, expert performance opérationnelle chez Xylem. Pour l'ingénieur, le but est « d'agir grâce à une optimisation holistique », qui passe par une combinaison de consignes plus efficace débouchant sur une réduction de la consommation énergétique. En effet, au-delà des simplifications opérationnelles, les jumeaux numériques permettent de réduire la consommation énergétique. Dans les stations d'épuration, où l'étape d'aération représente environ la moitié des factures d'énergie, ces outils digitaux peuvent déboucher sur des économies de 20 à 30 % par rapport à la situation de référence. Ainsi, dans le cas du réseau d'assainissement de la ville de Colombus (Ohio), aux États-Unis, les jumeaux numériques de Xylem ont réussi à réduire les volumes d'eau non traités et rejetés dans le milieu en cas de débordement de 660 000 m³. Ces outils apportent également des réponses aux opérateurs quant à ces rejets excessifs.

Un manque d'investissement collectif pour une technologie encore rare

Si les Step répliquées numériquement existent depuis une dizaine d'années, aucun site français important n'a encore eu recours à l'intégralité de la technologie. Les jumeaux numériques demandent en effet de gros investissements pour couvrir l'ensemble des opérations. Néanmoins, pour bénéficier de la technologie, une installation sur des équipements précis est possible. Ainsi, Rennes Métropole a collaboré avec l'entreprise Purecontrol sur trois stations d'épuration. Centrée sur la gestion de l'énergie et la détection des pannes, l'application numérique a permis de « détecter des incohérences entre le fonctionnement de moteurs et la consommation d'énergie », d'après Boris Guéguen, directeur assainissement de la métropole. Il ajoute que la solution a induit « une baisse de 15 à 20 % des factures d'électricité ». La métropole et la société réfléchissent à poursuivre leur partenariat en matière gestion des réseaux et, éventuellement, sur des jumeaux numériques à l'échelle urbaine.

À cela s'ajoute la dimension de la transition numérique des équipements de l'eau qui, selon Jean-Christophe Hostachy, de Suez WTS, « fait peur ». « Si personne n'ose trop, c'est parce que ça demande des moyens », explique-t-il. Le coût varie en fait selon le secteur d'activité et ses particularités. Au-delà de l'aspect financier, il s'agit d'inciter à « intégrer le numérique » dans les infrastructures, notamment grâce à l'action de l'État « qui doit être un moteur », toujours selon le spécialiste. Pour lui, il faut promouvoir les innovations qui permettent de se « diriger vers une société moins énergivore et plus rationnelle dans l'utilisation des ressources ».