Thèse sur l’énergie rurale pour le développement en Afrique

Publication d’une thèse « Energie rurale pour le développement, étude de cas africains », par Mlle. Nadia Bentaleb.

Ouvrage, co-édité et commercialisé par ADEME/EDF et Publisud en 2007. Il décrit le contexte de l’accès à l’énergie en Afrique à travers les divers modes de montage de projet.

Dans les pays du Sud, la population rurale demeure encore aujourd’hui importante. Une proportion non négligeable des ménages habite dans des villages isolés ou dans habitations dispersées rendant l’électrification rurale par raccordement au réseau national plus complexe. Les solutions énergétiques décentralisées sont privilégiées à chaque fois que le raccordement au réseau national est jugé coûteux. Mais leur développement nécessite des rythmes de progrès technologique soutenus. Il est vrai que le marché potentiel des énergies renouvelables dans les pays du Sud se caractérise par une demande importante. Il n’en demeure pas moins que les conditions de transferts technologiques du Nord vers les pays du Sud sont loin d’être simples : d’une part, les entreprises doivent mobiliser des moyens logistiques et financiers importants pour permettre les innovations technologiques adaptées au Sud ; d’autre part, les conditions d’accès aux marchés locaux sont d’autant plus délicats que les entreprises du Nord doivent trouver des partenaires locaux.

Ce document propose une vision du coté de la demande, en analysant le contexte économique, social et environnemental des populations à desservir.

Il commence par préciser les différentes énergies d’origine renouvelable utilisées dans le cadre d’une électrification rurale décentralisée (section 1). Puis dans la section 2, il présente les conditions de transfert de technologie. Enfin, dans la dernière section, il montre la difficulté d’inscrire les projets d’électrification rurale dans le cadre du développement durable en raison notamment de l’absence de coordination entre les multiples acteurs présents dans ce secteur.

Un extrait de ce document est disponible sur le site canadien de Vertigo, la revue électronique en science de l’environnement, ou téléchargeable ci-dessous.

Mlle. Nadia Bentaleb est la Directrice Générale de l’ONG Migrations et Développement, Membre du Centre d’économie et d’éthique pour l’environnement et le développement – C3ED.

Noémie Zambeaux

Sites hydroélectriques en République Centrafricaine

Présentation des sites hydroélectriques exploitables en République centrafricaine.

Publication du Ministère de l’énergie de RCA

Auteur : M. Rigobert Gbazi

90 pages.

Octobre 2006.

Ce document est composé de trois parties. Il présente les données caractéristiques connues sur les sites hydroélectriques identifiés en République centrafricaine (RCA).

Après un bref rappel des étapes d’étude d’un site hydro dans la première partie, la seconde répertorie les sites hydro en RCA en differents niveaux : les sites aménagés, les sites ayant l’objet d’étude de faisabilité, de préfaisabilité, ou seulement d’identification. La dernière partie du document analyse la répartition de chacun de ces sites repertoriés par préfecture, par niveau d’identification etc.

Rigobert Gbazi

Espagne : inauguration de la première centrale solaire « à concentration »

La ville de Séville a inauguré vendredi la première centrale solaire « à concentration » destinée à l’exploitation commerciale en Europe. D’une capacité de 11 MW, elle doit produire 23 GWh d’électricité par an, de quoi répondre aux besoins d’une population de 10.000 habitants.

Située à 25 km à l’Ouest de Séville, la centrale solaire baptisée PS10 a été construite par la société Abengoa. Le coût total de l’investissement est de 35 millions d’euros, dont 5 millions financés par le cinquième programme-cadre de l’Union européenne pour la recherche et le développement technologique.

« Grâce à ces nouvelles technologies, l’Europe dispose d’une arme supplémentaire pour lutter contre le changement climatique et améliorer la sécurité énergétique, tout en renforçant la compétitivité de son secteur industriel et en créant des emplois et de la croissance », a déclaré Andris Piebalgs, membre de la Commission chargé de l’énergie, à l’occasion de l’inauguration de la centrale.

PS10 est un exemple de centrale solaire dite « à concentration » : la centrale produit de l’électricité au moyen de 624 miroirs mobiles (héliostats) de 120 m2 chacun, qui suivent le soleil et concentrent de façon continue le rayonnement solaire au sommet d’une tour de 115 m de hauteur. Au haut de cette tour se trouvent le capteur solaire et la turbine à vapeur.

Cette production d’électricité solaire évitera le rejet dans l’atmosphère de près de 16.000 tonnes de CO2 par an. La réalisation du projet s’est déroulée sur 54 mois, du 1er juillet 2001 au 31 décembre 2005. PS10 est la première d’une série de centrales de production d’électricité solaire qui seront construites dans la même zone et totaliseront une capacité de plus de 300 MW d’ici à 2013.

René Massé

M. Gnanga Gomou Komata, nouveau ministre de l’Energie et de l’Hydraulique en Guinée

M. Gnanga Gomou Komata succède à Elhadj Thierno Habib Diallo.

Le ministre sortant Elhadj Thierno Habib Diallo, qui était à ce poste de responsabilité depuis seulement six mois a rappelé que la difficulté de ce secteur « où tout pousse à l’urgence, alors que les véritables solutions s’inscrivent dans le temps« .

Le ministre entrant, M. Gnanga Gomou Komata, a invité « tous et toutes, à cultiver partout, une nouvelle culture de travail et de progrès fondée sur l’efficacité, l’intérêt général dans la transparence et l’équité« . Il a poursuivi en indiquant sa volonté de « poursuivre et de renforcer les mesures d’amélioration de la gestion dans les secteurs de l’eau et de l’énergie, et de mettre en œuvre les mesures de réformes pour apporter les solutions durables aux problèmes structurels qui bloquent depuis longtemps leur développement« .

Source : Aminata, les nouvelles de la République de Guinée.

René Massé

Table Ronde des Bailleurs de Fonds sur le Financement du secteur de l’électricité en Centrafrique

Cette table ronde s’est tenue à Bangui, dans la salle de conférence de la Résidence Hôtelière Jean Michel, du 21 au 23 mars 2007.

Avant de s’engager, les bailleurs de fonds ont précisé les conditions à remplir pour créer un environnement institutionnel approprié au développement de l’électrification en RCA.

Cette table ronde a été organisée par le Gouvernement centrafricain, avec la collaboration de la Banque de Développement des Etats de l’Afrique Centrale (BDEAC). Y ont participés la Banque Africaine de Développement (BAD), la Banque de Développement des Etats de l’Afrique Centrale (BDEAC), l’Union européenne (UE), l’Agence française de Développement (AfD), le NEPAD-IPPF, le Pool énergétique de l’Afrique Centrale (PEAC), la Communauté Economique et Monétaire de l’Afrique Centrale (CEMAC), les Banques primaires de la place, des Représentants de certaines sociétés basées en République Centrafricaine ainsi que des organisations non gouvernementales.

Lors de cette table ronde, la partie centrafricaine a présenté un tableau synoptique des programmes et projets du secteur de l’électricité qui s’articule de la manière suivante :

  • les Programmes d’urgence ;
  • les Programmes de développement ;
  • les Projets de mini centrale hydroélectrique ;
  • les Projets d’appui institutionnel à la planification du secteur électrique pour un coût global d’environ 193 milliards de francs CFA.

Les représentants des bailleurs de fonds ont examiné ces programmes et projets et ont confirmé leur intention d’approfondir le dialogue avec le Gouvernement afin de conclure les procédures nécessaires pour l’ensemble de ces programmes et projets. Ils ont formulé les conditionnalités suivantes :

  • Que le Gouvernement parachève la réforme du secteur par les textes d’application du Code de l’Electricité ;
  • Que la Société Nationale d’Electricité (ENERCA), opérateur historique du secteur, clarifie l’évolution de son statut au regard des dispositions du code de l’électricité la concernant et définisse son plan de restructuration et d’assainissement financier ;
  • Que le Gouvernement traduise sa politique et sa stratégie de développement des infrastructures énergétiques dans le cadre de la réduction de la pauvreté dans un plan directeur du secteur d’électricité ;
  • Que le Gouvernement adopte de concert avec les Gouvernements des pays voisins d’Afrique Centrale (Cameroun, République du Congo, Tchad), les aménagements hydroélectriques à développer en RCA dans le cadre des projets d’intégration régionale en Afrique Centrale.

Rigobert Gbazi

Eskom et les énergies renouvelables en Afrique du Sud

Eskom, société nationale de production et de distribution de l’électricité en Afrique du Sud, vient de passer un accord avec le WWF (Worldwide Fund for Nature) pour soutenir le développement des énergies renouvelables, par des entreprises ou des centres de recherche, à hauteur de 330.000 euros/an pendant les trois prochaines années.

Eskom s’intéresse sérieusement aux énergies renouvelables pour compenser le déficit prévisible de la production électrique conventionnelle en Afruque du Sud et comme moyen de limitation des émissions de dioxyde de carbone.

Eskom a initié le programme SABREGen (South African Bulk Renewable Energy Generation)en 1998, pour évaluer si la production d’électricité à partir de ressources renouvelables offre une option viable pour alimenter le réseau électrique en Afrique du Sud. La valorisation des différents sources d’énergies renouvelables sont actuellement à l’étude :

Bioénergie
La production d’énergie à partir de végétaux ou de déchets est en phase initiale : Eskom étudie avec le Ministère des Mines et de l’Energie comment pourrait être commercialisée l’énergie d’origine biologique.

Energie éolienne
L’unité de démonstration de Klipheuwel a été mise en place en 2003. Depuis, elle a permis de produire 12,2 GWh et d’obtenir des informations pour mettre au point une technologie susceptible d’être dupliquée économiquement. L’un des problèmes inhérents aux éoliennes résulte de l’énergie perdue lorsque celle-ci est distribuée sur de larges territoires. Les éoliennes ne sont pas, en effet, conçues pour supporter de nombreux arrêts d’urgence lors des défaillances du réseau. En février 2006, lors des coupures résultant des dommages subis à la centrale nucléaire de Koeberg, les éoliennes ont été souvent stoppées manuellement. Les recherches se poursuivent sur les paramètres conditionnant le rendement des éoliennes.

Energie solaire
Eskom estime que la technologie du photovoltaïque direct n’est pas commercialement viable. Par contre, la production d’électricité par voie indirecte (héliothermique) semble beaucoup plus prometteuse : une étude de faisabilité pour une centrale solaire de 100 MW a proposé d’installer une centrale héliothermique à Upington, l’un des points du monde où la radiation solaire est la plus élevée. Eskom entame la seconde phase qui comporte une étude d’impact et l’ingénierie proprement dite de l’unité. Enfin, des essais pilotes de production d’eau chaude par chauffage solaire sont en cours sur des édifices résidentiels et commerciaux et sur site industriel.

Energie des océans
Eskom s’intéresse aux différentes expériences d’utilisation de l’énergie des océans à travers le monde. Une fois cette étude terminée, Eskom pourrait envisager des essais en Afrique du Sud.

Piles à combustible
Eskom s’est associé, pendant les trois dernières années, à l’Université du Western Cape pour des recherches sur les piles à combustible, l’objectif étant de développer des composants potentiellement commercialisables pour des piles à méthanol. Les essais effectués concernent toute une gamme de catalyseurs et d’électrodes poreuses et de membranes à protons, aussi bien commerciales que spécialement développées pour ce projet.

Source : Bulletins électroniques.com, le site de veille technologique internationale du ministère français des Affaires étrangères.

Pour en savoir plus :

Le site de ESKOM, en anglais ;

Eskom Group Communication : Tél : +27 11 800 2323

René Massé

Les Cahiers de l’énergie du Sahel

Publication périodique sur l’énergie de l’IAVS, Institut d’applications et de vulgarisation en sciences.

Institut d’applications et de vulgarisation en sciences (IAVS)

01 BP 6269 – Ouagadougou – Burkina Faso.

Courriel : iavs@refer.ne

Le Cahier de l’énergie du Sahel est l’outil d’information et de communication de l’Institut d’applications et de vulgarisation en sciences (IAVS). Ce mensuel couvre les thèmes suivants :

  • Les politiques énergétiques au Sahel ;
  • Les sources d’énergie au Sahel ;
  • L’éducation relative à l’énergie ;
  • Sciences et technologies de l’énergie au Sahel ;
  • L’énergie et ses interrelations avec les autres secteurs socio-économiques.

Les deux premier Cahiers sont proposés en téléchargement ci-dessous. A leurs sommaires :

-1. Cahier de l’énergie au Sahel n°1, d’avril 2006 :
- > Energie et désertification au Sahel,

- > Politique des énergies renouvelables au Niger,

- > Inventaire et analyse des pratiques en matière d’énergie dans les activités à faible génération de revenus en milieu urbain au Burkina Faso : cas des villes de Ouagadougou et de Bobo-Dioulasso.

 

- 2. Cahier de l’énergie du Sahel n°2, décembre 2006 :

- > Renforcement des capacités institutionnelles et scientifiques des états du Sahel à formuler des politiques énergétiques en relation avec les objectifs de réduction de pauvreté,

- > Développement et gestion rationnelle des ressources énergétiques au Sahel dans le cadre du programme d’action sous-régionale de lutte contre la désertification en Afrique de l’Ouest et au Tchad (PASR/AO),

- > Stratégie nationale des énergies domestiques au Niger.

Pour plus d’information, voir le site de l’IAVS.

René Massé

Définitions des différents taux d’électrification en usage en Côte d’Ivoire

Les taux qui caractérisent le degré d’électrification dans un pays portent des qualificatifs nombreux, qui ne recouvrent pas toujours la même réalité physique pour leurs utilisateurs. Cet article récapitule les définitions mathématiques de chaque taux utilisé en Côte d’Ivoire.

Volontairement ou involontairement, le taux d’électrification rurale n’est pas toujours utilisé pour caractériser le nombre de familles qui bénéficie de l’électricité dans sa maison…

Ce document définit précisément le mode de calcul des différents taux utilisés en Côte d’Ivoire pour mesurer le niveau d’électrification d’une entité géographique ou sociale en zone rurale.

Chaque degré d’électrification d’un pays ou d’une région est synthétisé par un indicateur qui peut être Global ou Partiel d’une part, Potentiel ou Effectif d’autre part.

  • Global, lorsque l’indicateur est relatif à l’ensemble du pays ;
  • Partiel, lorsque l’indicateur est relatif à une zone déterminée ;
  • Potentiel, lorsque l’électrification se rapporte à des grandeurs potentielles ;
  • Effectif, lorsque l’électrification se rapporte à des bénéficiaires effectivement électrifiés.

Les principaux indicateurs utilisés dans les pays africains sont le taux d’électrification, le taux de couverture géographique et le taux d’accès.
Chaque pays choisi son indicateur en fonction des objectifs recherchés et des usages de ses principaux Bailleurs de Fonds.

Voir le site de la SOPIE

Serge Ahoussou

Etude comparative de chaînes de conversion d’énergie dédiées à une éolienne de petite puissance

Thèse soutenue par M. Adam Mirecki, Laboratoire d’électrotechnique et d’électronique industrielle (LEEI), Institut national polytechnique de Toulouse (INPT), 2005.

Nous disposons de ressources en énergie renouvelable inépuisables, que nous sommes en mesure d’exploiter de plus en plus facilement et proprement. Néanmoins, longtemps négligées, les techniques d’extraction de la puissance de ces ressources demandent des recherches & développements plus approfondis, pour accroitre leur fiabilité, réduire leurs coûts (de fabrication, d’usage et de recyclage) et augmenter leur efficacité énergétique.

Introduction : « grand et petit éolien », rapide état des lieux

Cette étude s’intéresse à la filière éolienne qui semble une des plus prometteuse avec un taux de croissance européen et mondial très élevé, même si la France reste « à la traîne » dans ce secteur par rapport à ses voisins Allemands et Espagnols.

Si la filière du « grand éolien » (fermes de forte puissance, sites offshore,…) est en pleine expansion, l’idée de décentraliser l’énergie en produisant de petites quantités de façon localisée (proche du besoin) est de plus en plus présente.

Parmi les applications potentielles de ce qu’on qualifie habituellement de « petit éolien » (gamme de puissances inférieures à 100 kW), l’électrification rurale occupe une place prépondérante, pour ses usages domestiques, mais aussi , pour le pompage, le traitement de l’eau, l’électrolyse de l‘eau et, à plus long terme, le stockage d’hydrogène… Au delà de ces réseaux isolés (ilotés), on parle aussi aujourd’hui d’intégration des énergies renouvelables en site urbain. En effet, après notamment les incidents récemment intervenus sur les réseaux nationaux et transnationaux, et dans le contexte « délicat » de la dérèglementation du secteur de l’énergie, l’idée d’un habitat partiellement, voire totalement autonome en énergie (« bâtiment zéro énergie ») fait son chemin. Or, pour ce qui concerne l’éolien, les gisements à proximité des habitations sont nettement moins réguliers et a priori moins performants que les sites « dégagés », et nécessitent impérativement une gestion optimisée (systèmes à fréquence variable,…) tout en restant peu coûteuse.

Objectifs de l’étude

C’est dans ce contexte du « petit éolien » que se situe l’étude proposée ici : son but est de recenser les solutions actuelles et d’en imaginer d’autres, dans l’optique d’optimiser le compromis coût / performance au niveau système, c’est à dire en jouant sur l’architecture (choix de convertisseur, minimisation du coût de mesure,…), le dimensionnement et la
gestion de l’énergie (maximisation de puissance).

Contenu

Chapitre I : état de l’art des énergies renouvelables

Quelques chiffres montrent l’importance et l’évolution dans le temps de la production renouvelable mondiale.

C’est dans ce cadre que la technologie éolienne est abordée et développée. La qualité du gisement éolien est un des facteurs du choix de la configuration de la chaîne éolienne : les méthodes d’évaluation du gisement éolien sont explicitées. Le document illustre de quelques exemples, habituellement utilisés à l’échelle industrielle, les architectures de chaînes de conversion d’énergie, en association avec différents types de génératrices. Dans la limite de ces travaux de thèse, l’ auteur s’est intéressé à des systèmes éoliens de petite puissancen, dédiés à un site perturbé comme ceus rencontrés dans les milieux urbains. Les turbines à axe vertical, qui semblent être adaptées à ces conditions de fonctionnement fortement turbulentes, ont été prises en considération. L’aérodynamique et l’insertion de telles voilures en site urbain ont été et sont étudiés par l’Institut de mécanique des fluides de Toulouse. Ces travaux, auxquels l’auteur a collaboré, sont succinctement décrits en fin de chapitre.

Chapitre II : étude des éléments de la chaîne éolienne

La chaîne éolienne est constituée de la voilure, d’une génératrice synchrone à aimants à grand nombre de pôles, d’une chaîne de conversion d’énergie et de la charge de type batterie.

Les travaux ont été menés parallèlement sur le plan théorique, par simulation et sur un banc d’essai dédié, puis en partie développé par l’auteur au LEEI. Les modèles permettant un comportement dynamique de la voilure sont développés. Un « générateur de vitesse » commandé en fonction de la vitesse du vent fait office de « simulateur numérique ou physique (banc d’essai) de voilure éolienne ». Une machine synchrone autopilotée est spécialement commandée à cet effet sur le banc d’essai. Diverses structures de conversion statique d’énergie sont proposées : redresseur MLI, redresseur à diodes associé à un hacheur dévolteur ou à un hacheur asymétrique à deux bras ; leurs modèles et leurs commandes respectifs sont aussi développés.

Une autre problématique abordée en détail dans ce chapitre est l’association particulière de la génératrice synchrone à aimants directement avec un redresseur à diodes. A cause de l’impédance de la génératrice, cette association est fortement couplée et a une grande influence sur les propriétés de la chaîne de conversion. Des limitations en terme de puissance accessible apparaissent et l’effet prépondérant du phénomène d’empiètement est analysé et modélisé.

Chapitre III : étude dynamique orientée système

L’association des éléments décrits dans le chapitre précédent permet d’avoir une vision globale de la chaîne de conversion d’énergie.

La caractéristique de la voilure Savonius ici considérée est très fortement non linéaire avec une « forme de cloche » prononcée : elle nécessite impérativement d’adopter une stratégie de recherche du point maximal de puissance (Maximum Power Point Tracking – MPPT).

Les techniques développées, décrites dans cette section, peuvent admettre que la caractéristique de la voilure est inconnue : alors un dispositif MPPT basé sur la logique floue est une solution proposée. Dans le cas ou cette caractéristique est connue, les stratégies de recherche de puissance optimale sont multiples (pilotage direct en couple ou en vitesse et commande indirecte par la commande du courant de charge) et adaptées aux structures du convertisseur statique employé (redresseur MLI, pont de diodes, hacheur dévolteur à un cadran, hacheur dévolteur asymétrique à deux bras).

La thèse met en évidence les comportements des structures du système éolien étudiés, confrontés à divers gisements éoliens caractéristiques. Les résultats de calculs numériques et issus des mesures sur banc d’essai permettent une comparaison énergétique entre les différentes configurations matérielles, conjuguées avec les stratégies de commande MPPT développées.

Pour conclure, un bilan global du compromis coût / efficacité est enfin proposé.

L’intégralité de la thèse est à télécharger ici

Jérome Levet, René Massé