Low Cost Small Wind Turbines Generators for Developing Countries

samani_548x365Thèse réalisée par S.O. Ani au département Electrical Sustainable Energy de l’Université de Delft (Pays-Bas). Un document intéressant qui fait le point sur les petites éoliennes dans les pays en développement avant d’aborder des aspects plus techniques. Nombreuses références en fin de document.

Abstract traduit :

L’énergie éolienne représente un pourcentage croissant de l’énergie fournie au réseau électrique. La production d’électricité à partir du vent est maintenant moins chère que les autres énergies renouvelables et presque compétitive par rapport aux autres sources classiques de production d’électricité. Cependant, cette croissance impressionnante est en grande partie due aux progrès dans les grandes éoliennes, en particulier les éoliennes off-shore. Par contre, les petites éoliennes ne se sont pas développées à un rythme aussi impressionnant. Au cours des dernières années, un taux de croissance annuel d’environ 30% a été enregistré dans la grande puissance éolienne installée alors que la croissance moyenne des petites éoliennes était de 9%. En dépit de leur énorme potentiel pour fournir de l’électricité à plus d’un milliard de personnes vivant principalement dans les pays en développement.

L’objectif de cette thèse est de développer des générateurs à faible coût adaptés aux petites éoliennes. Une solution de générateur à faible coût est nécessaire pour faire des éoliennes de petite taille une option attrayante pour les régions éloignées des pays en développement qui sont considérés comme les zones ayant le plus grand potentiel pour de tels systèmes. Pour atteindre cet objectif, cette thèse aborde trois grands problèmes identifiés comme responsables de la faible pénétration des petites éoliennes dans les pays en développement : 1) coût élevé des systèmes actuels ; 2) maintenabilité des systèmes ;  3) rendement énergétique et fonctionnement à faible vitesse de vent. Pour relever ces défis, cette thèse porte sur le générateur (photo ci-dessus de T. van Dijk) qui est un composant majeur des petites éoliennes.

L’énergie éolienne en Afrique de l’ouest, perspectives de développement du secteur

capverteolienne_5472078Cet article d’un économiste de la Banque Africaine de Développement met en évidence le faible développement de l’énergie éolienne en Afrique sub-saharienne, lié notamment à l’absence de politiques et de cadres juridiques clairs.

Lire cet article en ligne.

Cet article de blog s’inspire d’un article de recherche plus complet paru en janvier 2015 dans la revue Energy Research & Social Science, mais payant ou accessible en bibliothèques de recherches.

 

 

Special Issue on Renewable Energy in Sub-Saharan Africa Contributions from the Social Sciences

Numéro spécial de la revue américaine Energy Research & Social Science consacré aux énergies renouvelables en Afrique sub-Saharienne.

La plupart de ces articles scientifiques sont payants (mais parfois accessibles au niveau des bibliothèques universitaires). Toutefois les résumés et les noms des auteurs permettent de trouver des contacts intéressants.

La liste des articles et les pdf sont accessibles sur le site de l’ERSS.

Wind energy in sub-Saharan Africa: Financial and political causes for the sector’s under-development

Cet article donne une vue d’ensemble du secteur de l’énergie éolienne en Afrique, principalement en Afrique sub-saharienne. Il décrit l’évolution du marché de l’énergie éolienne en Afrique sub-saharienne et les caractéristiques structurelles qui affectent le développement de projets d’énergie éolienne sur le continent. Les auteurs, appartenant tous à la Banque Africaine de Développement, identifient dans la littérature un certain nombre de questions sociales, politiques, économiques et environnementaux qui influent sur l’énergie éolienne. Leur analyse de 94 projets éoliens en Afrique, en se concentrant sur 38 projets situés en Afrique sub-saharienne, suggère que les marchés de l’énergie éolienne en Afrique restent petits, concentrés et naissants. Toutefois ils notent un changement de l’utilisation des financements concessionnels vers un financement non concessionnel et une participation accrue du secteur privé pour financer ces projets. Enfin ils constatent également que le secteur public reste un acteur clé dans le développement du secteur de l’énergie éolienne en Afrique sub-saharienne.

Cet article est publié dans la revue Energy Research & Social Science, numéro spécial sur les énergies renouvelables en Afrique sub-Saharienne de janvier 2015.

The Wind Power, une base de données mondiale sur l’énergie éolienne

The Wind Power est un site indépendant qui fournit une base de données sur les éoliennes et les parcs éoliens. La base contient des données relatives aux parcs, machines, constructeurs, développeurs, opérateurs et propriétaires éoliens : plus de 16000 centrales éoliennes, 1362 machines, 170 pays, …

On y trouve également une liste de rapports techniques ou économiques sur l’énergie éolienne dans le monde, mais également sur l’énergie solaire.

Leurs résumés sont accessibles en ligne mais les rapports eux-mêmes sont, en général, payants.

A noter toutefois que le petit éolien et les éoliennes de pompage (mécaniques) ne sont pas pris en compte ici.

Site disponible en français, anglais, allemand, espagnol.

 

Resouth, Electrification rurale décentralisée au sud de Madagascar

Dans le sud de Madagascar, entre 2008 et 2012, le programme Resouth a permis l’électrification de deux localités, Ambondro et Analapatsy, grâce à l’énergie éolienne et solaire. Quelque 200 abonnés domestiques, sociaux et économiques et plus de 5000 personnes bénéficient, de manière directe ou indirecte, de l’électricité grâce à ce programme d’électrification rurale décentralisée par énergies renouvelables. A Ambondro, située dans la région d’Androy, l’électricité est produite par une centrale éolienne et un réseau local de distribution ; à Analapatsy, dans la région d’Anosy, l’électricité est fournie par des kits solaires photovoltaïques individuels.
Une expérience riche d’enseignements pour les acteurs impliqués et qui profitera à d’autres projets. C’est l’objectif de ce document de capitalisation.

Electricité éolienne pour le Centre de production de semences d’Agnarafaly (Madagascar)

MADAGASCAR, extrême Sud

  • ONG/Collectivité : GRET www.gret.org
  • Partenaire local : collectivités
  • Aide fondation POWEO : 20000 €
  • Autres financeurs : Union européenne

Contexte

Située dans le district d’Amboasary, la station d’Agnarafaly produit des semences adaptées (maïs, sorgho, légumineuses) pour les agriculteurs de l’extrême sud de Madagascar. Elle est équipée d’un système d’irrigation, d’un magasin de stockage de 60 tonnes et d’une maison pour le personnel. Objectif : électrifier la station de semences par l’installation d’une éolienne de 1,4 kW

Résultats :

L’éolienne FORTISS Passaat 1.4 kW a été installée début 2010 sur un mât haubané de 18m de haut. L’installation et la maintenance sont assurées par le représentant local de l’entreprise malgache The Sun and Wind Factory. Une petite formation technique théorique a été donnée pour la gestion de l’installation en cas de cyclone (abaissement de l’éolienne) et dans les opérations courantes de charge.

La force du vent fait tourner les pales de l’éolienne et produit de l’électricité triphasée en 24 V. La puissance varie avec le vent et peut atteindre 1400 W. Ce courant est stocké dans 6 batteries de grande capacité (autonomie de 7 jours de consommation d’électricité). Le boîtier de contrôle réceptionne le courant en 24 V et affiche le niveau de charge venant de la turbine et celui dans les batteries. Ensuite le convertisseur convertit le courant 24 V et délivre une puissance atteignant 800 W en 220 V.

Le courant 220 V passe par le disjoncteur et va alimenter les 5 pièces du bâtiment du personnel (6 prises, 5 ampoules intérieures et 3 ampoules extérieures) 24h sur 24. De ce fait, le personnel peut travailler avec un ordinateur et une imprimante sans compter les autres avantages (chargement batteries téléphones portables des équipes). Toutes les données brutes de la station de semences, relevées manuellement, peuvent être désormais saisies et traitées par ordinateur sur place.

Les besoins de la station sont estimés à 2000 Wh/ jour pour une production du système de 2880 Wh/jour en janvier-décembre à 5000 Wh/jour en octobre. Il était prévu la vente des excédents d’énergie aux 5000 habitants de la zone sous forme de recharge de batteries mais cela n’a pas encore été mis en place en raison de l’insécurité qui règne dans cette région.

www.gret.org

Salon international des énergies renouvelables- Dakar -07 au 10novembre 2012

Le Groupe Expo Carrefour Afrique (EXCAF) organise en collaboration avec le Fonds Africain des Biocarburants et des Energies Renouvelables (FABER),du 07au 10 Novembre 2012 à Dakar, un Salon International des Energies Renouvelables.

Le Salon qui sera ainsi un cadre Africain de promotion,des nouvelles technologies dans les différentes filières des énergies renouvelables, comprendra essentiellement trois(3)volets :

* Une exposition internationale ouverte aux entreprises,aux organisations internationales, aux organismes et structures de recherche et d’études, provenant d’horizons divers et évoluant dans les différentes filières ;

* Un colloque international dont les thèmes seront axés sur les préoccupations majeures des pays africains face à la situation énergétique et sur les solutions alternatives adaptées au contexte africain ;

* Des rencontres de partenariat dont l’objectif principal est de promouvoir les investissements dans les filières des énergies renouvelables.

Jacques Monvois

Là où les énergies renouvelables et l’investissement se rencontrent en Afrique

Avec un degré d’innovation et des investisseurs bien disposés, les petites entreprises énergétiques en Afrique sont révélatrices du potentiel croissant du secteur des énergies renouvelables sur le continent.

Avec un climat favorable aux énergies éolienne et solaire, son grand potentiel hydroélectrique et ses réserves de biomasse durable, l’Afrique est idéalement placée pour le développement de projets énergétiques écologiquement durables et économiquement viables. L’innovation et l’adaptation des technologies existantes au contexte local peuvent non seulement être la clé de la capacité énergétique croissante, mais aussi améliorer l’accès à l’eau et à la santé tout en réduisant la pauvreté et favorisant la croissance économique.

Dans le cadre de son engagement à améliorer l’accès à l’énergie pour les entreprises et les particuliers sur le continent, GVEP a fait équipe avec la Barclays Bank et l’investisseur social Sir Ronald Grierson, pour soutenir un portefeuille de petites et moyennes entreprises en Afrique de l’Est ayant une idée ou un produit innovateur. Le mélange de financement par subventions et investissements fourni par la Barclays Bank et Sir Ronald, et canalisé par GVEP, a été utilisé pour alimenter les entreprises énergétiques qui démarraient, avec pour but ultime d’attirer l’investissement à partir d’un réseau de plus de 100 investisseurs sociaux.

Les entreprises soutenues par ces fonds ont été identifiées grâce à un concours de business plans organisé par une ONG hollandaise appelée le Réseau de Développement des Affaires (Business in Development Network). Cette compétition, qui s’est produite à la fin de 2009 et jusqu’à la mi-2010, a abouti à des subventions et des investissements accordés à huit entreprises sociales.

Simon Collings, Directeur des Opérations de GVEP, explique le concept de base derrière le programme : « Nous prenons sous notre aile les entreprises à fort potentiel afin de les renforcer pour qu’elles puissent fonctionner de façon rentable et devenir attractives pour les investisseurs. Cette initiative est différente des subventions de bienfaisance typique : Barclays offre un financement d’amorçage pour les entrepreneurs dont l’objectif est de créer des entreprises financièrement autonomes, qui offrent des avantages sociaux et environnementaux, par exemple : les services énergétiques, le recyclage des déchets, et la création d’emplois. En plus du financement, GVEP apporte des conseils techniques et commerciaux et un soutien aux entreprises pour leur donner les meilleures chances de succès. »

S’appuyant sur son expertise du secteur, GVEP a examiné les plans d’affaires et sélectionné les entrepreneurs qui recevront un soutien financier. L’équipe de GVEP a également joué un rôle de coaching d’affaires. « Le manque d’expérience entrepreneuriale parmi les bénéficiaires a fait que nous avons eu à investir dans la construction de leurs compétences et leurs connaissances, explique Simon Collings. Plusieurs de ces entreprises prises en charge ont le potentiel de devenir des entreprises florissantes. Au cours des prochaines années, nous estimons le potentiel au nombre de 25.000 personnes pouvant bénéficier de produits et services fournis par ces entreprises. Ces entreprises devraient également créer 400 nouveaux emplois. »

Les huit entreprises sélectionnées ont reçu jusqu’à 75.000 US dollars de financement par le biais d’un système de « subventions intelligentes ». Peter George, Directeur du service Finance & Energie de GVEP, explique : « Nous sommes convaincus que ce programme démontre qu’il y a une place pour une subvention au stade de démarrage des entreprises, à condition que le financement soit accompagné de coaching et de soutien technique. Cela étant dit, ces entreprises et leurs modèles d’affaires sous-jacents doivent être évalués dans le contexte d’un certain niveau de diligence raisonnable, sinon vous ne serez pas en mesure de déterminer quelles entreprises sont susceptibles d’atteindre le succès avec les ressources que vous avez engagées. »

AAES, une récente start-up axée sur le marché ougandais, a été une des entreprises considérées comme présentant un potentiel significatif. Son fondateur et CEO, Harry Nielsen, bénéficie de 40 ans d’expérience comme entrepreneur en technologie de l’information. Après avoir travaillé en tant que bénévole en Ouganda, il a décidé d’utiliser son énergie pour trouver une solution aux problèmes de délestage chronique du pays : le résultat fut « l’auto station électrique », un produit qui permet à l’électricité générée à partir de l’alternateur d’une voiture d’être stockée pour être utilisée à la maison lors d’une panne du réseau. L’objectif à long terme d’AAES est d’élargir et d’établir une usine de production en Ouganda – permettant à l’entreprise de fournir des systèmes d’approvisionnement et de formation pour les pays voisins, tout en augmentant l’emploi localement.

Une subvention initiale de 15000 US $ du Fonds a été utilisée pour financer une campagne de marketing et l’achat d’un véhicule de démonstration qui a permis à AAES de participer lors du Salon de l’Association des Fabricants Ougandais, à une réception de haut niveau. AAES a ensuite reçu un versement supplémentaire de 25 000 US $, lui permettant d’acquérir des ordinateurs et des biens d’équipement, d’améliorer son site Internet et de développer une nouvelle gamme de produits.

Depuis le début des opérations, l’entreprise a introduit de nouveaux systèmes solaires et des onduleurs, qui ont permis de doubler les ventes à chaque trimestre au cours de la dernière année. Au troisième trimestre de 2011 l’entreprise a réalisé un chiffre d’affaires de 84 522 US$, dégageant un bénéfice en septembre et affichant un seuil de rentabilité durant le trimestre.

Alors que certains clients sont situés hors du réseau, la demande est restée plus élevée chez les particuliers des zones urbaines et périurbaines et chez les entreprises cherchant une source d’énergie alternative pendant les périodes de délestage.

Simon Collings explique la relation avec AAES développée grâce à la subvention : « Avec une entreprise comme AAES, qui est à un stade précoce, nous avons contribué à une subvention de démarrage, suffisante pour leur permettre d’être en mesure de générer des revenus, et amener l’entreprise à un point de rentabilité durable. Le financement est limité et l’entreprise a dû travailler très dur pour financer sa croissance à partir des flux de trésorerie. »

Récemment, AAES a signé des protocoles d’accord avec les deux principaux employeurs locaux, la Société Nationale d’Eau et d’Assainissement (NWSC) Ougandais et l’Autorité des Revenus Ougandais. Grâce à ces accords, les employés des deux sociétés seront en mesure d’acheter une gamme de produits AAES à des conditions préférentielles. Deux banques locales ont offert de financer les arrangements de crédit.

Harry est à la recherche d’investissements pour l’aider à étendre l’entreprise pour pouvoir répondre à la demande croissante. « Dans toutes mes années en affaires, je n’ai jamais vu de telles opportunités », dit-il. « Nous avons besoin de fonds de roulement supplémentaires pour profiter de la demande. »

L’équipe de GVEP travaille avec Harry pour essayer de l’aider à trouver cet investissement.

La Société Clean Energy au Mozambique a été également une autre entreprise choisie pour recevoir des fonds de démarrage. Le but de la société est de fournir de l’énergie éolienne à des zones éloignées du réseau dans le nord de la Mozambique avec des micro turbines éoliennes, développées et produites localement en utilisant des matériaux recyclés. Le fondateur de l’entreprise, Jason Morenikeji, se passionne pour l’utilisation des ressources éoliennes abondantes du Mozambique et pour la technologie appropriée à utiliser pour relever les défis de la pauvreté énergétique et du changement climatique, en offrant des opportunités sociales et économiques pro-pauvres.

À cette fin, le projet cherche à promouvoir une croissance locale durable et à apporter un impact social à long terme par le développement des chaînes d’approvisionnement locales et la formation des personnes des communautés conduisant à une amélioration des compétences de base.

La société a utilisé les subventions du GVEP pour équiper un atelier, acheter un véhicule et élargir son réseau de distribution dans la région. Jason a positionné son entreprise pour s’attaquer au problème de l’insécurité alimentaire chronique dans une région où 22,5% des enfants âgés de moins de cinq ans sont mal nourris.

Au Mozambique, plus de 80 % des ménages pauvres vivent en milieu rural et dépendent de l’agriculture, avec 95% des cultures vivrières produites dans des conditions pluviales insuffisantes. Les moyens de subsistance de ces agriculteurs sont rendus encore plus précaires en raison d’une baisse de la disponibilité de l’eau : le taux moyen des précipitations au Mozambique est en baisse, atteignant un taux de 2,5 mm par mois (3,1%) par décennie de 1960 à 2006.

Jason explique la situation sur le terrain : « La production alimentaire est caractérisée par des exploitations agricoles à petite échelle qui produisent des récoltes modestes, entraînant des pénuries alimentaires cycliques. Les sources de revenus en dehors de l’agriculture sont rares, ce qui accroît la vulnérabilité des populations rurales pauvres face aux catastrophes naturelles. En période de pénurie, ils ont peu de marge vis-à-vis de l’insécurité alimentaire. D’octobre à janvier – saison connue comme la période de la faim – de nombreux agriculteurs finissent leurs réserves alimentaires familiales et appliquent des stratégies de survie, par exemple en réduisant le nombre de repas quotidiens, en diminuant la qualité de leur régime alimentaire et en vendant leurs biens de production ».

L’irrigation des légumes nécessite d’importantes quantités d’eau pour éviter une utilisation inefficace du travail, et l’eau doit être relativement proche de la surface. Environ 70% de cette eau douce est perdue de diverses manières. Pour remédier à cela, la société Clean Energy est en train de construire et d’installer une éolienne et un système d’irrigation fonctionnant au solaire pour permettre à l’Association des agriculteurs Mipandi dans la région de Cabo Delgado de maximiser les rendements agricoles pendant la saison de croissance principale et permettre une culture de rente durant la hors saison.

Le projet de Jason comprendra la construction d’une éolienne de 1 kW produite localement et un panneau solaire de 200 W pour produire assez d’énergie pour pomper 5500 litres d’eau par jour et par 1000 m² de terrain auparavant alimenté par l’eau de pluie seulement. Les 22 agriculteurs de l’Association Mipandi seront formés à l’entretien de base du système et paieront un tarif de location pour son usage pour couvrir les coûts d’entretien supplémentaires. Les agriculteurs seront également formés aux approches des meilleures pratiques agricoles telles que les techniques de conservation des sols et celles de l’agroforesterie pour assurer la durabilité des récoltes. L’énergie excédentaire produite par le système sera utilisée pour fournir un éclairage pour la communauté et pour alimenter un congélateur permettant la conservation des aliments.

Une fois terminé, le projet permettra aux agriculteurs de Mipandi de s’adapter aux impacts du changement climatique en passant de la dépendance à l’irrigation pluviale, situation très vulnérable vis-à-vis des variations des précipitations, à une source constante d’eau grâce à un système d’irrigation goutte à goutte. Les agriculteurs auront également l’avantage de passer moins de temps dans les champs, ce qui leur permettra d’irriguer 5 fois plus de surface et d’accroître leur production alimentaire. En outre, ils seront plus en mesure de préserver leurs cultures, augmentant la sécurité alimentaire pendant la période sèche.

La société a également fourni des séchoirs solaires pour les agriculteurs. Cet appareil, développé en collaboration avec Helvetas et la Fondation NEMA, applique une température constante et un flux d’air adéquat pour éliminer l’humidité le plus rapidement possible de la gamme des cultures en utilisant un collecteur thermo-siphon et une chambre de séchage séparée.

Le dispositif a permis aux agriculteurs de la région de sécher de très grandes quantités de produits dans des conditions hygiéniques – réduisant des déchets dûs à la détérioration et permettant de vendre des cultures de fruits à des marchés plus éloignés.

Selon Jason, « Créer des liens entre mes micro-éoliennes de fabrication locale et la sécurité alimentaire grâce à la technologie appropriée permet aux petits agriculteurs qui sont traditionnellement dépendants des méthodes agricoles établies depuis longtemps et des techniques de culture manuelle de pouvoir cultiver toute l’année. J’ai créé la société Clean Energy pour développer l’innovation intelligente dans les énergies renouvelables et une technologies appropriée pour créer un prototype pouvant être utilisé partout au Mozambique et dans d’autres pays d’Afrique de l’Est pour relever ce défi ».

Où tout cela pourrait déboucher dans l’avenir ? Peter George a de grands espoirs pour l’énergie renouvelable sur le continent – et le large éventail d’impacts positifs sur les communautés. Il déclare : « Pour quelqu’un comme moi venant du monde de financement et d’investissement traditionnel de l’énergie, ce type de travail est particulièrement intéressant car le potentiel dans ces marchés en général est énorme – nous avons atteint un point où il ya beaucoup de dynamisme qui n’existait pas jusqu’à maintenant. Il y a plus de gens et d’organisations qui tentent d’atteindre à la fois l’impact et la viabilité financière, à travers le spectre commercial et philanthropique…

Il y a tellement de personnes qui sont intéressées à travailler dans les régions en développement, et en particulier en Afrique, et je pense que c’est excitant que nous ayons le potentiel pour lever des capitaux et avoir un impact sur tellement d’entreprises qui, autrement, n’existeraient pas ou ne pourraient pas se développer, car ils ne sont pas en mesure d’accéder au financement traditionnel. Grâce à notre combinaison de se concentrer sur les aspects financiers, sociaux et environnementaux, je pense que nous pouvons soutenir efficacement de nombreuses entreprises qui, autrement, n’atteindraient pas leur potentiel et, plus important, ne verraient pas les impacts générés par ce soutien. »

Laure Ego, GVEP