Investissement privé dans un programme de surveillance des fuites pour faire face à la pénurie d'eau à Lisbonne, au Portugal

Lisbonne devrait faire face à une diminution des précipitations annuelles et à une augmentation de la fréquence et de la durée des périodes de sécheresse, les projections de températures minimales et maximales indiquant une augmentation d'environ 3 °C pour la fin du siècle, comme prévu par les scénarios climatiques régionalisés élaborés par le projetADAPTACLIMA-EPALfinancé par EPAL (Empresa Portuguesa das Águas Livres) et mis en œuvre par le groupe de recherche CCIAM (Climate Change Impacts, Adaptation and Mitigation Research Group) de l'Université de Lisbonne. En raison de son climat subtropical-méditerranéen, la ville connaît généralement des hivers courts et doux et des étés chauds. Le Portugal a connu de graves sécheresses dans le passé. Les sécheresses présentent un risque pour la santé humaine car, combinées à des températures élevées, elles peuvent entraîner une déshydratation.  Il est donc vital pour la ville de prêter attention à l'efficacité de son système d'approvisionnement en eau.

La réduction des fuites du réseau de distribution d’eau et de la quantité d’«eau non payante» peut contribuer de manière significative à la capacité de Lisbonne à faire face aux futures sécheresses en augmentant l’efficacité de l’utilisation de l’eau par la ville. L'eau non payante représente la différence entre le volume total d'eau d'entrée et la consommation facturée autorisée, c'est-à-dire l'eau perdue/fuite dans le système d'approvisionnement en eau. Au cours des années 1990, le niveau annuel des eaux non rentables à Lisbonne se situait en moyenne entre 25 % et 30 %, soit environ 40 millions de mètres cubes. Un autre facteur de stress sur le réseau de distribution d'eau a été la demande croissante d'eau potable due à la croissance de la population urbaine. Le réseau fournit de l'eau à environ 350 000 clients domestiques et commerciaux dans le centre-ville et à environ 2 500 000 personnes (données de 2016) dans la région du Grand Lisbonne (larégion entourant Lisbonne qui comprend des municipalités situées sur la rive nord de la large embouchure du Tage (Tejo).

L’un des principaux défis à relever pour faire face au risque accru de sécheresse est donc de maintenir la proportion d’eau non payante dans le réseau d’approvisionnement en eau de la ville au niveau le plus bas possible. 

La ville de Lisbonne a entrepris de trouver un moyen de réduire le volume d'eau perdu en raison de fuites, également connu sous le nom d'eau non payante. La principale source de ce problème est liée aux défaillances des pipelines dues au vieillissement de l'infrastructure. EPAL dispose en interne de techniciens spécialisés pour effectuer les réparations nécessaires. La difficulté, cependant, réside dans l'identification et la localisation des failles car le réseau est étendu et principalement souterrain. Qu'un technicien ait besoin de rechercher la fuite dans une zone de 1 mètre carré ou de 1 000 mètres carrés peut faire une énorme différence. EPAL a donc décidé de développer le programme de surveillance WONE grâce auquel les fuites d'eau pourraient être identifiées plus rapidement et localisées plus précisément. Son objectif initial était de réaliser une réduction de l'eau non payante de 25% à un niveau inférieur à 15%, afin de fournir un approvisionnement en eau durable à long terme en améliorant l'efficacité et l'efficience au jour le jour. Les résultats obtenus ont été encore meilleurs, atteignant une réduction de l'eau non-recettes à environ 8,5% en 2015.

Les objectifs de ce projet sont conformes au Programme national pour l'utilisation efficace de l'eau (PNUEA) approuvé par la résolution nationale 113/2005, qui est coordonnée par le Laboratoire national de génie civil. Ce programme vise à contribuer à une nouvelle approche pour aborder les questions de l'eau au Portugal dans un cadre de développement durable.

L'initiative renforce la réalisation de deux objectifs de développement durable importants: l’ODD 11 «Villes et communautés durables» renforçant la durabilité de la ville et de ses communautés et l’ODD 13 «Action pour le climat» grâce à la réduction de la consommation d’énergie (émissions de gaz à effet de serre mineures).

Pour remédier aux fuites d'eau, EPAL a entrepris de développer le programme de détection des fuites d'eau WONE. Le programme est basé sur un système de surveillance capable d'identifier et de localiser les fuites d'eau dans le réseau de distribution. Le système de surveillance permet de comparer les données attendues sur la consommation d'eau à la consommation d'eau en temps réel. Cette comparaison est réalisée par un logiciel spécialement développé pour le programme. Lorsqu'un écart est trouvé entre les deux ensembles de données, il alerte l'équipe de surveillance qu'il y a une fuite potentielle dans le système. L'emplacement de la fuite est identifié en retraçant le compteur d'eau qui a fourni les données qui ont montré une déviation. Une fois l'emplacement de la fuite identifié, des techniciens spécialisés, connus sous le nom de mécaniciens de détection des fuites, sont envoyés pour effectuer une détection des fuites sur le terrain et réparer le problème. Le programme a permis de réduire le volume d’eau non génératrice de recettes, qui est passé de 23,5 % en 2005 à environ 8,5 % en 2015 (sitewebEPAL), avec une économie cumulée d’environ 135 millions de m3 depuis 2005.

Le système de surveillance WONE repose sur un cloisonnement de Lisbonne dans des zones aquatiques définies en fonction du nombre d’habitants, également connues sous le nom de zones de mesure de district (DMA). Chaque zone se compose de 3 000 à 5 000 clients et fonctionne comme une zone de comptage stratégique. Dans chaque zone, la pression de l'eau est surveillée en continu par un système passif avec alarmes actives. Le logiciel WONE effectue une évaluation continue des performances des DMA en combinant les données de plusieurs bases de données et calcule des indicateurs de performance pour contrôler l'eau non payante.

Le projet a été développé en tant que projet interne de R&D. Elle a débuté en tant que projet pilote dans un certain nombre de zones «simples». D'après les résultats de ce projet pilote, le programme a été perfectionné et étendu à un plus grand nombre de zones. Au cours de la première année de développement, 20 zones ont été incluses dans le programme. Au cours des années suivantes, le programme a été élargi à 30 à 40 zones par année. D'ici 2016, le système fonctionnera dans les 158 zones. À côté du compteur d'eau dans ces zones, les clients peuvent recevoir des compteurs d'eau supplémentaires via le programme sur demande. Ces compteurs d’eau «privés» ont permis à EPAL de mieux comprendre la consommation d’eau de ses clients, sur la base desquels l’entreprise peut désormais fournir des services de conseil supplémentaires. Ces services peuvent inclure la détection sur place de fuites ou des conseils aux clients pour améliorer l'efficacité de l'approvisionnement en eau.

Outre le suivi du programme WONE,EPAL a mis en œuvre un ensemble de mesures visant à préparer le système à faire face aux réductions de la qualité de l’eau associées à des périodes de sécheresse plus intenses et au ruissellement des contaminants, à des températures plus élevées et à une réduction du débit annuel moyen, prévues par les scénarios de changement climatique. Par exemple, les actions comprenaient la rénovation de l'usine de traitement des eaux de Vale da Pedra, afin d'adapter les processus de traitement, afin de répondre à un plus large éventail de variations de la qualité de l'eau.

Le programme WONE a été développé et continue d'être géré par Empresa Portuguesa das Águas Livres (EPAL), qui est la plus ancienne entreprise de distribution d'eau au Portugal. EPAL est le principal opérateur du réseau de distribution d'eau dans le pays et est une entreprise publique entièrement détenue par la société holding publique nationale Áquas de Portugal (AdP) depuis 1993. EPAL est responsable de la gestion des activités de distribution d'eau ainsi que de la maintenance des réseaux de distribution.

L'équipe de surveillance du logiciel WONE joue un rôle clé dans le succès de son application. Cette équipe a été créée en recrutant 4 diplômés universitaires. Chaque technicien de détection de fuites a reçu une formation spécialisée en interne et sur le terrain (qui comprenait 2 semaines de formation en cours d'emploi avec des entreprises étrangères). Toutes les connaissances subséquentes ont été développées sur le tas. L'uniformité de l'équipe a contribué à la constitution réussie d'une vaste base de connaissances interne sur la surveillance de l'efficacité de l'eau au cours des 10 années de fonctionnement du programme. À cet égard, les processus et compétences internes renforcés d’EPAL ont permis à l’entreprise d’établir un ensemble d’indicateurs critiques des changements climatiques et de les surveiller périodiquement dans une perspective de vulnérabilités du système.

Étant donné que le comportement des consommateurs est l'un des principaux moteurs de la réduction de la consommation d'eau, avec le logiciel WONE, EPAL fournit des services de conseil aux clients qui souhaitent améliorer leur efficacité hydrique. Par exemple, elle a créé des applications et des outils pour la maîtrise de soi des consommateurs, afin d’accroître l’efficacité de l’eau dans les ménages (par exemple, l’application Waterbeep).

Les services de conseil supplémentaires comprenaient la fourniture d'un système de surveillance, l'identification des fuites sur le site ou des conseils sur l'utilisation rationnelle de l'eau. L’amélioration de l’efficacité de l’utilisation de l’eau grâce à des changements dans le comportement des consommateurs a une incidence limitée sur le revenu annuel de l’EPAL, qui dépend davantage du coût du service fixe inclus dans chaque facture d’eau. Chaque mètre cube d’eau vendu doit couvrir les coûts de préparation et de distribution, ce qui signifie que sa rentabilité est limitée. Une réduction de la consommation d'eau par les clients présente donc un intérêt à la fois pour le client et pour EPAL.

Enfin, l’EPAL a promu le projet ADAPTACLIMA-EPAL, qui a été soutenu scientifiquement par le groupe de recherche CCIAM (Climate Change Impacts, Adaptation and Mitigation Research Group) de l’université de Lisbonne. Cette étude, entièrement financée par EPAL, a fourni à l'entreprise une stratégie d'adaptation pour réduire les vulnérabilités de ses activités au changement climatique. Le projet était axé sur les options d’adaptation visant à accroître la résilience des systèmes de l’EPAL face aux risques liés au changement climatique. L'une des options présentées était la promotion d'actions pour l'utilisation efficace de l'eau, ce qui soutient les objectifs du programme WONE. La propriété des données et des documents du projet de recherche a été transférée à EPAL à la fin du projet.

EPAL a mené des actions pertinentes pour sensibiliser les citoyens aux questions de l'efficacité de l'eau et de la gestion de la demande. Par exemple, elle a lancé plusieurs campagnes de promotion de l'utilisation correcte et responsable de l'eau.

Les principales parties prenantes du programme WONE sont les citoyens et les entreprises privées qui sont les clients d'EPAL et bénéficient ainsi d'éventuelles réductions des factures d'eau. En effet, outre l'entretien du réseau de distribution d'eau, le comportement des consommateurs est l'un des principaux moteurs de la réduction de la consommation d'eau. Par conséquent, EPAL fournit plusieurs services aux clients qui souhaitent améliorer leur efficacité hydrique (voir Solutions).

Bien que la municipalité de Lisbonne n'ait pas été directement impliquée dans le fonctionnement du programme WONE, la ville a reçu des conseils de l'EPAL sur la façon d'améliorer l'efficacité de l'eau et a fait d'importants investissements pour réaliser ces améliorations. Comme les activités du programme WONE ont lieu dans la zone de la ville, la ville agit également en tant que facilitateur pour les travaux de construction qui doivent être exécutés sur place. En outre, la municipalité de Lisbonne facilite toute communication nécessaire sur le programme WONE entre EPAL, les citoyens et les entreprises de Lisbonne.

Le programme WONE s'est avéré efficace pour améliorer la résilience du réseau de distribution d'eau, tout en réalisant une activité rentable grâce à des économies de coûts considérables. Le programme WONE ne doit donc pas être considéré comme un simple investissement dans l'adaptation au changement climatique. Il offre également une opportunité très intéressante en tant qu'investissement commercial (co-bénéfice économique) qui a fourni à EPAL une forte incitation économique pour assurer la résilience à long terme de son réseau de distribution.

Le soutien du conseil d'administration de l'entreprise s'est avéré être un facteur de succès important, ainsi que l'implication d'autres parties clés de l'entreprise, à savoir l'exploitation du réseau, la maintenance et la relation client. Ces opérations visent à favoriser un changement de mentalité au sein de l'entreprise. Le développement du programme WONE a reçu beaucoup de soutien au sein de l'entreprise dès le début.

Lors de la grande sécheresse survenue en 2005, les consommateurs de Lisbonne n'ont pas subi de conséquences majeures en raison de la résilience de la disponibilité des sources d'eau. L'extrême sécheresse de 2005 a conduit à une plus grande prise de conscience des risques liés aux sécheresses. C'est ce qu'illustre la création d'une Commission de la sécheresse au sein du Ministère de l'environnement et de l'action pour le climat immédiatement après l'événement de 2005, qui a souligné l'importance de la coopération entre les entités nationales et entre le Portugal et l'Espagne.

Le programme WONE se concentre uniquement sur la détection des fuites. Par conséquent, les résultats de l'analyse des données doivent être bien adaptés aux pratiques des techniciens, qui doivent trouver des solutions sur mesure pour réparer la fuite réelle. Cette traduction des données en action nécessite encore un acte humain, ce qui signifie que son succès dépend beaucoup de la connaissance de l'équipe qui l'opère. Au sein du programme WONE, un environnement de travail agréable a été réalisé et cela a jusqu'à présent abouti à une équipe opérationnelle stable.

Le réseau de distribution d'eau doit être surveillé et amélioré en permanence. L'utilisation du système de distribution d'eau signifie que ses tuyaux seront usagés et devront éventuellement être remplacés. La durée de vie moyenne du réseau est de 50 à 60 ans. L'avantage du système WONE est que les problèmes peuvent être identifiés plus efficacement, ce qui signifie que le remplacement du réseau peut effectivement avoir lieu en plusieurs phases. Le renouvellement et la réparation des conduites d'eau est donc un processus continu. Le programme WONE le rend gérable en se concentrant sur la réparation continue de petites parties du réseau, plutôt que de le remplacer toutes en même temps.

Les premières preuves de succès ont été recueillies dans la première zone pilote où le système a été testé. Des résultats positifs ont permis d'étendre le programme de surveillance à l'ensemble de la ville de Lisbonne.

Outre le système WONE, des produits similaires ont été vendus à d'autres organismes de gestion de l'eau au Portugal et à l'étranger, ce qui montre la facilité d'application de ce produit dans des cas similaires. À titre d'exemple, on peut citer: AQUAmatrix®, le système de gestion de la clientèle pour le secteur de l'eau et waterbeep®, un service de contrôle de la consommation d'eau pour les clients domestiques et professionnels, les aidant à devenir plus efficaces.

Il peut être difficile pour les villes de prendre l'initiative de réaliser un programme d'efficacité de l'eau, car le rôle des villes se limite à être un facilitateur et un client de la compagnie de l'eau. Pour mener à bien un programme d'efficacité de l'eau est en premier lieu une décision d'investissement qui doit être prise par la compagnie de l'eau elle-même. D’autres villes pourraient stimuler ce type de développement grâce à une approche «donner l’exemple» en améliorant leur propre efficacité en matière d’utilisation de l’eau. Ils peuvent également contribuer à la communication entre une compagnie des eaux et les citoyens en sensibilisant les citoyens au projet et en proposant des options de contact pratiques.

Le développement initial du programme a été financé par les ressources financières internes d'EPAL. Le retour sur investissement pour la réparation des fuites a été très rentable pour l'entreprise et pourrait donc être considéré comme un investissement de R&D. L'investissement total pour le développement du logiciel était d'environ 1 000 000 €, ainsi qu'un montant similaire qui a été investi dans les systèmes de surveillance du réseau dans la ville. Les coûts opérationnels du programme s'élèvent à environ 500 000 euros par an.

Grâce au programme, la quantité d'eau non payante est passée de 23,5 % en 2005 à environ 8,5 % en 2015. Cela s'est traduit par des économies cumulées d'environ 68 millions d'euros au cours des dix dernières années. Le programme d'efficacité de l'eau est donc très bénéfique en termes de rapport coût-bénéfice. EPAL a ensuite décidé de réinvestir les économies réalisées dans la réduction de l’impact environnemental de l’entreprise.

Les fuites peuvent affecter à la fois les gazoducs «publics» et les gazoducs «privés» détenus par les clients. Dans le premier cas, cela signifie que la perte d'eau est imputable à EPAL. L'entreprise économise donc directement des coûts en réparant les fuites. Dans le cas de pipelines privés, les coûts économisés par la réparation de la fuite sont au bénéfice du client uniquement, sans augmentation de bénéfice pour EPAL. Cependant, la réduction de la facture d'eau pour les clients en raison de la consommation mineure est limitée, car les frais de service fixes restent inchangés.

Le coût du programme WONE n’inclut pas les coûts de renouvellement du réseau de distribution d’eau, qui sont considérés comme des coûts d’«entretien régulier». Pour financer ces coûts, l'AdP et l'EPAL bénéficient depuis 1993 d'un soutien financier sous la forme de prêts à taux d'intérêt avantageux de la Banque européenne d'investissement (BEI). Leur soutien a été utilisé pour financer des extensions et des mises à niveau de l'approvisionnement en eau, des mesures de gestion des déchets, des réseaux d'assainissement et des améliorations de l'efficacité. La BEI a soutenu des prêts d'un montant de près de 2 500 000 000 EUR en faveur des réseaux d'eau portugais. La BEI entretient depuis longtemps une relation de confiance avec EPAL depuis qu'elle a commencé à financer ses projets. Cette relation est maintenue grâce à la fourniture à la BEI de rapports d'avancement annuels sur les nouveaux concepts et méthodologies par l'EPAL, ainsi que de mises à jour sur les programmes internationaux et nationaux connexes.

Des avantages environnementaux connexes sont obtenus grâce à la réduction des émissions associée à la réduction de la consommation d’énergie et à la préservation des ressources en eau. En effet, le projet montre d'importantes synergies avec l'atténuation du changement climatique. Tant le fonctionnement des pompes à eau que la purification de l'eau nécessitent de l'électricité, utilisant ainsi une ressource qui, dans ses phases de production, émet des gaz à effet de serre. Les pompes à eau assurent un flux continu d'eau propre à travers le système. Lorsqu'un plus petit volume d'eau propre est nécessaire en raison de la réduction des fuites, moins d'eau doit circuler et donc la quantité totale d'énergie nécessaire pour maintenir le système de distribution d'eau en fonctionnement est réduite.

Le projet WONE est conforme au Programme national pour l'utilisation efficace de l'eau (PNUEA, 2012),coordonné par le Laboratoire national de génie civil. Ce programme vise à contribuer à une nouvelle approche pour aborder les questions de l'eau au Portugal dans un cadre de développement durable. Dans le cadre de ce programme, il a été déterminé que les déchets d'eau associés aux systèmes de distribution d'eau étaient encore très élevés en 2009. À cette époque, EPAL avait déjà acquis une expérience considérable dans la réduction de l'eau non payante et a donc été un chef de file dans les efforts d'efficacité de l'eau grâce à son programme WONE. Dans sa dernière version (2012), le PNUEA a renforcé l'objectif de réduction pour 2020 pour l'eau non payante de 20 % à 25 %. Cette réduction a déjà été réalisée à Lisbonne avec des niveaux d'eau non rentables constamment inférieurs à 10%.

L’alignement de la loi nationale sur l’eau (décretno 58/2005 mis à jour par la DL no 130/2012) sur la directive-cadre sur l’eau a conféré à l’EPAL le droit de percevoir une taxe sur les ressources en eau. Cette taxe est destinée à couvrir les coûts liés auxactivités de planification, de protection et de gestion des ressources en eau.

Le programme WONE a commencé en 2005 et est toujours en cours d'exécution.

La nécessité de détecter les fuites dans le réseau d'eau est continue tant que le réseau est utilisé. Le programme n’a donc pas de fin, mais plutôt des cycles qui représentent la durée de vie des conduites et permettent de s’adapter à la dynamique du réseau.

Generic email: geral.epal@adp.pt

Nuno Medeiros

Director of Asset Management, EPAL

nuno.goulartt.medeiros@adp.pt

Maria João Capela 

Head of Planning and Investment Department, EPAL

maria.joao.capela@adp.pt

Rui Mira

Climate Change Specialist, EPAL

rui.mira@adp.pt

Sectorisation du réseau & Surveillance pour le contrôle de l'eau non-recettes