Afin de résoudre ce problème, le gouvernement de Malte a décidé en 1982 de se doter de la plus grande unité mondiale de production d'eau douce à partir d'eau de mer par le procédé d’osmose inverse, laquelle a été réalisée par la société américaine Polymetrics.
Les performances énergétiques de ce procédé, déjà très élevées, ont été encore améliorées par l'utilisation d'un système moderne de récupération d’énergie, grâce à la TPMDX, motopompe intégrée fabriquée par notre société.
Dès 1978, nous avions mis au point un premier prototype de turbopompes intégrant un système de récupération d’énergie, dessiné et étudié spécialement pour le dessalement d’eau de mer par osmose inverse. Cette réussite technologique était le résultat d'une synthèse de notre expérience acquise dans des domaines variés :
- - pompage d’eau de mer (depuis l’origine de la société) ;
- — pompage à haute pression (depuis plus de 25 ans dans les industries nucléaires et pétrole offshore) ;
- - machines à moyenne vitesse entraînées par l'intermédiaire de multiplicateurs (4 000 à 100 000 tours/mn).
La TPMDX
La spécificité du marché de dessalement : faibles coûts énergétiques et d’investissement, court délai de réalisation, fiabilité (sites où les équipes n’accèdent pas facilement et souvent dépourvus de toute industrie) ont entraîné notre département Recherche à mettre en pratique l'idée nouvelle de l'intégration, en une seule machine, d'une pompe et d'une turbine de récupération d’énergie. Ainsi est née la TPMDX, composée d’une pompe et d’une turbine multi-cellulaires, montées dos à dos sur le même arbre et dans le même corps, entraînées par l'intermédiaire d'un démultiplicateur à des vitesses comprises entre 4 500 et 9 000 tours/minute.
La turbine, dans le cas particulier de l'osmose inverse, est entraînée sous une pression de 70 bars par le débit de l'eau résiduelle, après extraction d'un volume d’eau douce représentant environ 30 % de l'eau de mer traitée ; il en résulte une économie de 40 % (qui peut atteindre 50 % dans des cas particuliers).
La machine, très compacte (figure 1), est équipée d'un palier hydrostatique, à lubrification forcée, utilisant l'eau pompée sous une différence de pression variable selon les cas. Ce type de palier ne nécessite donc aucun équipement extérieur à la pompe, et il présente l’avantage de conférer une grande rigidité à l’arbre, ainsi qu'un positionnement à faible excentricité. Ceci permet de maintenir un jeu important entre le stator et le rotor, ce qui prévient les risques de détérioration dus à d’éventuelles particules, tout en assurant un meilleur refroidissement des faces en regard, avec comme résultat un amortissement très sensible des vibrations. D’autre part la vitesse de fonctionnement reste inférieure (d’au moins 20 %) à la première vitesse critique. Il en résulte une durée de vie accrue de l’ensemble et l'espacement des opérations d’entretien.
Une amélioration complémentaire a été apportée du fait du remplacement des garnitures mécaniques par un labyrinthe à fuite contrôlée, assurant une perte de charge dans l'espace compris entre une pièce statique
[Photo : Photographie de la pompe.]
[Photo : Coupe schématique de la TPMDX.]
et une chemise sur l’arbre, ce qui assure une étanchéité partielle, sans contact entre partie fixe et partie tournante (avec réduction corrélative des opérations de maintenance).
La TPMDX utilise de nouvelles hydrauliques de turbines-pompes de haut rendement qui comportent une standardisation de leurs éléments constitutifs, utilisables indifféremment dans les versions pompes ou turbines. Une politique rationnelle de gestion des stocks permet ainsi d’assembler rapidement les divers modèles.
Les installations de Malte
Les deux unités de production de Malte sont équipées de TPMDX.
À Ghar Lapsi une usine de 10 lignes produit 20 000 m³ par jour d'eau douce, à partir de 60 000 m³ d'eau de mer (figures 2 à 5).
L'utilisation de nos turbo-pompes ramène à environ 6 kWh par m³ d’eau douce produite la consommation d’électricité de l’usine (dont 4,5 pour le pompage) (la même usine, équipée d'un système à haute pression classique, consommerait 8,5 kWh). Le gain annuel, compte tenu du coût élevé de l’énergie, ressort ainsi à 10 millions de francs (à rapprocher du coût de l’installation, soit 120 MF à l’époque). Ces éléments font de Ghar Lapsi l’unité de dessalement la plus performante du monde.
[Photo : Plan général de l’usine de Ghar Lapsi.]
[Photo : Plan de l’usine de dessalement.]
[Photo : Schéma du procédé.]
[Photo : Situation de la TPMDX dans le procédé.]
[Photo : L'usine de dessalement de l’eau de mer de Ghar Lapsi dans l’île de Malte fournit 20 000 m³ d’eau potable par jour.]
À Marsa, le même type d’installation produit, dans les mêmes conditions, 4 500 m³/j à partir d'une eau saumâtre.
Nous avons fourni toutes les pompes nécessaires au fonctionnement de ces usines et, en raison des conditions sévères de fonctionnement (pompage d'eau de mer très corrosive), la réalisation de ces équipements a requis toute l'expérience de notre société, tant dans le choix des matériaux que dans leur mise en œuvre.
Il faut noter que les douze machines des installations de Malte n’ont nécessité que trente heures de maintenance (limitées à la vidange de l'huile et à l’échange de filtres) durant les deux dernières années d’exploitation où elles ont fonctionné 24 heures sur 24.
Ces deux unités de production ont fourni à ce jour plus de 17 millions de m³ d’eau douce à l’île dont le développement touristique est lié à une disponibilité suffisante d'eau de bonne qualité. L'intérêt économique de ces installations est donc fondamental pour Malte, qui base son développement sur l'accroissement du tourisme.
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Cette technologie nous a donné l'occasion d'équiper onze usines de dessalement d’eau de mer dans des régions aussi variées que l'Arabie Saoudite, la Grèce, les Canaries, les Caraïbes.
Trente-six machines sont maintenant installées depuis 1978 dans le monde, totalisant près de 350 000 heures de fonctionnement avec des temps de maintenance qui n’ont pas dépassé 0,5 % de cette durée.
La turbo-pompe TPMDxX a ainsi permis en quelques années de donner à l'industrie française une place prépondérante sur le marché de dessalement d'eau de mer par osmose inverse.
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