Soutenance mémoire
L’essor économique d’une nation est sans conteste indissociable à sa situation énergétique. Il est évident qu’un pays ayant un système d’électrification normalisé et accessible à tous ses habitants connait un développement socio-économiques nettement plus avancé qu’un autre n’en disposant pas. Pour de nombreuses raisons actuellement, presque partout dans le monde l’énergie est devenue de plus en plus difficile à se procurer mais dans les pays en voie de développement comme Madagascar, les problèmes environnementaux, agronomiques et sanitaires viennent s’ajouter au tableau. En effet, d’un côté à cause de sa structure géographique et socio-économique, un approvisionnement en électricité totalement décentralisé (besoins familiaux, développement de petites industries locales, …) reste encore un défi à relever pour Madagascar étant donné l’isolation de la plupart de ses communautés rurales d’autant plus souvent que c’est l’électricité à distribuer elle-même qui est absente. D’un autre côté, la pollution issue : de la décomposition aérobie de ses tonnes d’ordures et de déjections, de la combustion des énergies fossiles utilisées, des déchets déversés par ses grandes industries ; puis l’appauvrissement excessif de ses terres cultivables à cause de la déforestation et finalement un niveau d’hygiène particulièrement faible de ses habitants nuisent non seulement à son environnement mais ne font que rapprocher encore d’avantage Madagascar du seuil de la pauvreté.
Certes, face aux problèmes énergétiques, Madagascar est relativement assez bien pourvu en ressources énergétiques aussi bien renouvelables que non renouvelables due à la fois sa position géographique, à son relief et à la richesse de son sous-sol (énergie hydraulique, énergie solaire, énergie éolienne, présence de bitume résiduel…) cependant leur exploitation n’est pas toujours évidente étant donné les nombreuses contraintes budgétaires et techniques associées aux projets de réalisation. On peut toujours aussi faire appel aux moyens des sources d’énergie fossile, mais vu le budget exorbitant consacré annuellement par l’état afin d’importer une quantité à peine suffisante pour couvrir ses besoins actuels, Madagascar ne peut encore en abuser.
Motivations du projet
Les contraintes socio-économiques à Madagascar dues à sa situation énergétique
Madagascar pour couvrir ses besoins se sert actuellement comme sources principales d’énergies :
● De bois et de ses dérivées,
● Des produits fossiles,
● Des sources d’énergie renouvelable.
En considérant une augmentation du nombre de ménage total suivant le taux d’accroissement démographique actuel ( 3%), avec le maintien du niveau de consommation électrique, la demande serait alors estimé à plus de 1 Million MWh en 2015, à 1,5 Millions MWh en 2030 et à 2,3 Millions MWh en 2050. Ses centrales hydroélectriques à elles seules fournissent pourtant ሺ54%ሻ de l’énergie électrique du pays en 2011. Un parc hydroélectrique qui ne s’était pas développé depuis 1982, date de la mise en œuvre de la centrale d’Andekaleka. Et dans les centres autonomes, la production est constituée majoritairement de centrales thermiques. De plus, ses réseaux de distribution sont vétustes, de ces faits le système n’arrive plus à satisfaire la demande en pointe et des délestages tournants interviennent régulièrement. [6] Ensuite, le prix du kWh est relativement cher et ne cesse d’augmenter à Madagascar, en raison notamment de la part devenue de plus en plus importante du parc thermique utilisant du gasoil comme combustible : le prix ( 0 , 1 $ / k W h ) est près du double de celui de l’île Maurice et l’Afrique du Sud. De plus, le tarif n’est pas totalement unifié : le coût de l’énergie dans les zones qui ne sont pas interconnectées est plus élevé que dans le centre (0,2 $/ kWh à 0,3 $ kWh). Les petites agglomérations, les zones périurbaines et rurales sont les plus touchées par cette situation alors qu’elles sont les plus nombreuses à Madagascar. En plus elles sont handicapées par leur éloignement géographique, la faible densité de la population, le relief accidenté rendant difficile leur connexion à un grand réseau. Donc si l’augmentation du nombre des abonnés résidentiels n’est pas accompagnée par une croissance de la consommation au niveau des industries, le coût de production restera toujours élevé et les producteurs d’électricité devront toujours investir dans l’augmentation des capacités même sans avoir rentabilisé les installations existantes.
Une économie fortement tributaire des produits pétroliers
Le gasoil constitue le produit pétrolier le plus consommé à Madagascar avec 430000 ݉en 2011. L’un des plus importants utilisateurs est le secteur du transport terrestre, sa part de consommation en moyenne est de 75%, notamment les professionnels du transport en commun et des marchandises. Mais l’on note aussi l’utilisation des produits pétroliers dans la production d’énergie avec 13% de la consommation en gasoil et la quasi-totalité du fuel oil. En effet avec la détérioration des parcs de production d’électricité vétustes à 75% et avec une insuffisance de l’offre pour faire face à une demande croissante , il est obligé de faire recours dans l’urgence à des centrales thermiques pour satisfaire la demande. La puissance installée dans les centrales est passée de 288 MW à 429 MW soit une augmentation presque de 50% entre 2005 et 2009. Au final, le parc de production est constitué majoritairement par des centrales thermiques actuellement.
Historique de la digestion anaérobie
La découverte de la méthanisation
Les premières grandes découvertes sur le biogaz furent en 1630 où Jan Baptist Van Helmont, découvre que la fermentation de la matière organique produit un gaz inflammable. Il faudra ensuite attendre les vacances d’Alessandro Volta sur les rives du Lac Majeur pour que soit identifié le méthane qu’il appela gaz des marais ; durant lesquels il remarqua qu’en remuant le fond du lac avec un bâton au cours d’une promenade en bateau, des bulles de gaz remontaient à la surface. Il collecta une partie de ce gaz et constata qu’il est combustible. Il conclut également que le volume de gaz était proportionnel à la masse de matière en décomposition. En parallèle de ces avancées sur la méthanisation, en microbiologie, survinrent les travaux de Pasteur sur la période 1857-1876 qui mirent fin à la polémique opposant durant la première partie du 19e siècle Jöns Jacob Berzelius et Theodor Schwann, qui affirmaient respectivement, que la fermentation était purement chimique pour l’un, et uniquement microbienne pour l’autre lorsqu’il démontra qu’à chaque fermentation correspondait un ferment particulier.
De nombreux pays ont très tôt saisi l’intérêt de produire du biogaz pour prévenir une trop forte dépendance aux hydrocarbures chers. Ainsi l’Inde commença dès le début du 19e siècle à produire du biogaz; la première unité de traitement de déchets pour produire du biogaz aurait été construite en 1859 dans une colonie de lépreux à Bombay (Meynell, 1976). Vers 1890-1895, Donald Cameron construisit une fosse septique pour la ville d’Exeter au Royaume-Uni. Le gaz produit était alors collecté et servait à l’éclairage public. Vienne ensuite le tour de la Chine où le programme de développement de la filière biogaz avait été considéré comme un succès puisqu’ en 1978, 7 millions d’installations familiales ou collectives ont été dénombrées. Actuellement, en Europe, tout comme dans les pays Américains, la recherche et l’application de la technique de méthanisation se concentrent désormais sur le traitement les déchets solides et liquides industriels.
Le biogaz à Madagascar
A Madagascar l a première réalisation en matière de biogaz est celle du Docteur METZEGER, chef de la circonscription vétérinaire d’Antsirabe, en 1949. Il s’agissait de deux fosses en briques servant de cuve de fermentation et qui avaient été alimentées avec du fumier de bœufs. Le gaz produit avait été utilisé pour la cuisine. D’autres pionniers comme RASOLOFOARIMANANA ont construit plus tard d’autres réalisations, comme le digesteur en tôle métallique de la ferme d’Etat de la Sakay en 1972, l’installation d’Antsahasoa près d’Iavoloha en 1980, l’unité de biogaz du Juvénat de Saint Gabriel à Mahajanga, les deux digesteurs en béton du centre Notre Dame de Clairvaux à Ivato en 1984, le digesteur à dôme métallique du Centre d’Apprentissage Rural de Bevalala en 1984. Même si beaucoup d’autres projets de construction de digesteurs ont été élaborés pour des fermes se trouvant à Mahajanga, à Sakay et Ambanja, il existe encore très peu d’installation de méthanisation à Madagascar, et la plupart de celles qui ont existé sont déjà toutes hors d’usage actuellement. D’autres projets ont été instaurés avec la collaboration de la FAO, du PNUD et du ministère chargé de l’Energie comme la mission de consultance sur les possibilités de développer un programme sur la technologie du biogaz réalisée en 1984. Puis en janvier 1985, une commission technique interministérielle avait été créée sur l’initiative du Ministère de la Recherche Scientifique et Technologique pour le Développement (MRSTD) pour assurer des échanges d’information et de coordination entre les services techniques intéressés par la maîtrise et l’extension de cette technique. C’est ainsi qu’une autre commission a permis d’élaborer le projet unique qui a été soumis à la FAO. Le projet avait été fondé pour une durée de deux ans à compter du mois de septembre 1986 jusqu’en juin 1988.
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Table des matières
INTRODUCTION
Généralités
Chapitre I. Mise en contexte du projet
I.1 Motivations du projet
I.2 Caractéristiques du projet
Chapitre II. La fermentation méthanique
II.1 Introduction
II.2 Historique de la digestion anaérobie
II.3 Les critères initiaux de la fermentation méthanique
II.4 Mécanisme de la fermentation méthanique
II.5 Caractéristiques de la fermentation méthanique
II.6 L’unité de méthanisation
II.7 Les produits de la méthanisation
Chapitre III. Les moteurs à combustion interne (MCI)
III.1 Principes généraux
III.2 Notions de cycles et rappels de technologie
III.3 Thermodynamique des moteurs à combustion interne
Méthodologie et calcul
Chapitre IV. Production de gaz
IV.1 Etude expérimentale du substrat
IV.2 Dimensionnement de l’unité de méthanisation
Chapitre V. Utilisation du gaz comme carburant des moteurs à essence
V.1 La combustion
V.2 Dynamique des fluides
Simulation – Résultats et Interprétation
Chapitre VI. Remise en état d’une unité de méthanisation
VI.1 Caractéristiques du digesteur
VI.2 Rendement prévisionnel de l’unité
VI.3 Résultats et interprétation
Chapitre VII. Adaptation du groupe électrogène au biogaz
VII.1 Bilan thermique du cycle
VII.2 Résultats et Interprétations
Etudes d’impacts environnementaux
Chapitre VIII. Notion d’environnement
VIII.1 Définition
VIII.2 Contexte légal
VIII.3 Normes régissant l’environnement
Chapitre IX. Etude d’Impact Environnemental du projet
IX.1 Contexte du projet
IX.2 Description du milieu récepteur
IX.3 Identifications des impacts
IX.4 Evaluation de l’importance des impacts
IX.5 Analyse des impacts
IX.6 Mesures d’atténuation des impacts négatifs – Mesures de capitalisation des impacts positifs
CONCLUSION
Bibliographies
