Etude d’intégration de l’énergie solaire pour l’électrification

Pour lutter contre le changement climatique, divers pays commencent à mener des politiques en engageant des moyens financiers pour la recherche de l’efficacité énergétique et le développement des énergies renouvelables. À cet égard plusieurs actions ont été mises en œuvre afin d’encourager les particuliers et les collectivités à recourir aux énergies de demain, dont l’énergie solaire. De telles actions permettent de réduire la consommation en énergie « non renouvelable » telle que le pétrole, le gaz naturel et aussi le nucléaire qui prouve de jour en jour sa dangerosité sur l’environnement voire sur les êtres humains compte-tenu de son exposition aux éventuelles catastrophes naturelles comme les tremblements des terres et aux accidents causés par l’homme lui-même. [1]. Tout le monde quel qu’il soit où il vit même dans les zones les plus enclavées, a le droit d’accès aux développements lui assurant un niveau de vie décent. « Les individus constituent une véritable richesse de la nation. Le développement doit être un processus qui conduit à l’élargissement des possibilités offertes à chacun… ». Actuellement, nul n’ignore l’importance de l’électricité et l’eau, c’est l’un des vecteurs de développement. Pour les zones près de la ville, le transport de l’énergie électrique ne pose pas beaucoup de problème. Par contre, pour les zones éloignées de la ville, ceci reste quasiment impossible vu les coûts des installations et du transport.

L’insuffisance des infrastructures économiques de base nuit à l’amélioration des performances en matière de croissance économique et de réduction de la pauvreté. Pour pallier à cette insuffisance, particulièrement dans le domaine de l’énergie, le gouvernement, par le biais de l’ADER (agence de développement de l’électrification rurale), encourage l’électrification à Madagascar. Pour la protection de l’environnement au niveau mondial, il faut réussir impérativement à concilier la poursuite d’une politique énergétique soutenue et la réduction de ses impacts négatifs sur l’environnement et la santé. De ce fait, l’effort est orienté vers la promotion des solutions immédiatement profitables à tous et pour nos futures générations.

Étude d’intégration de l’énergie solaire pour l’électrification à Madagascar : « Cas dans la région Androy »

L’Énergie joue un rôle important dans la vie quotidienne des hommes. Elle est impérative à chaque stade du processus de production et presque à chaque moment de notre vie quotidienne, surtout à cette époque où la technologie prend une place de plus en plus dominante [1,2]. À Madagascar, le secteur de l’Énergie a été longtemps marginalisé ; ce n’est que depuis quelques décennies que l’on a pris conscience de son importance. Depuis les années 1990 alors, le secteur a été libéralisé petit à petit. Des réformes ont été entreprises mais peinent à montrer les résultats escomptés [2].

Les Malagasy ont pour objectif de couvrir pus de 5 % de leurs besoins électriques avec l’énergie solaire d’ici 2020 et 15 % d’ici 2030 (NPE). L’opérateur du réseau électrique local a commandé une étude sur l’absorption du réseau afin de déterminer les limites techniques à l’atteinte de ces objectifs. L’étude s’est concentrée sur l’intégration de l’énergie solaire pour l’électrification à Madagascar. Et nous choisissons dans partie sud de Madagascar la région Androy comme milieu d’étude. Il en est ressorti que l’obstacle principal était le maintien des réserves de production de secours pour compenser une diminution rapide de la production d’énergie PV. Cette partie du mémoire est dédiée à l’étude de l’intégration de l’énergie solaire pour l’électrification à Madagascar et plus particulièrement au cas de la région d’Androy. Le mémoire commence par le contexte, la problématique, ensuite l’hypothèse de travail et/ou objectifs du travail, la revue de la littérature. Ensuite nous présentons le matériel et la méthode, puis nous continuons avec les résultats de cette recherche et enfin, nous terminons par la discussion et la conclusion.

Contexte

Au cours des années 70, le prix du pétrole a augmenté d’une façon spectaculaire. Au début de l’année 1980, comme alternative aux énergies fossiles, l’intégration de l’énergie solaire pour l’électrification a progressé régulièrement avec l’utilisation des systèmes de quelques watts, en site isolés et en milieu urbain [3]. Le Gouvernement via le Ministère de l’Énergie et des Hydrocarbures a mis en place, en 2015, la Nouvelle Politique de l’Énergie (NPE). Cette dernière vise à redynamiser le secteur d’ici l’horizon 2030 [2]. Les taux d’accès au service de l’électricité de la population dans la région Androy est parmi les plus faibles et 95% de la capacité de production d’électricité existante sont d’origine thermique : le diesel [4].

Potentiel solaire à Madagascar

Le soleil est un astre incandescent (sa température superficielle est estimée à 5750°c) qui émet un rayonnement électromagnétique sous forme de lumière et de chaleur, ses rayons sont indispensables aux réactions biochimiques de la vie végétale et animale existantes à la surface de la terre [1]. Les systèmes basés sur la conversion de l’énergie solaire par effet photovoltaïque connaissent actuellement une forte croissance au niveau mondial et devraient représenter une part importante du futur mix énergétique à l’horizon de quelques décennies. L’électricité solaire devient une réalité économique dans de nombreux pays, les coûts de production de cette électricité devenant équivalents à ceux de l’électricité achetée sur le réseau pour les tarifs « résidentiels » (tous les tarifs privés ou professionnels non industriels).

Le capteur solaire a une fonction précise, celle de transformer le rayonnement solaire en énergie :
● Sous forme de chaleur pour produire de l’eau chaude sanitaire ou chauffer des locaux.
● Sous forme d’électricité pour l’autoconsommation ou la vente sur le réseau.

La présence d’un capteur solaire sur un bâtiment se justifie par une nécessité fonctionnelle, répondant à certaines contraintes techniques, et devra nécessairement faire l’objet d’un traitement esthétique, tout comme la fenêtre ou la porte du bâtiment, il doit être considéré comme un élément de composition architecturale [1].

Gisement solaire

Pour le gisement solaire, presque toutes les régions du pays ont plus de 2.800h d’ensoleillement annuel, soit l’équivalent de 1500 à 2400 kWh/m²/an. L’exploitation de cette forme d’énergie serait une option capable de relever le défi pour la réduction de la pauvreté en milieu rural [5]. Madagascar est parmi les pays riches en potentiel d’énergie solaire. Cette énergie est exploitée actuellement pour la cuisson, le chauffage, le séchage et la génération d’électricité pour les télécommunications, l’éclairage, la conservation des médicaments, la climatisation [6]. Selon la Banque mondiale, le malgache recèle le plus grand potentiel solaire. Bien que le climat du Madagascar varie considérablement du nord au sud, les moyennes nationales sont de 2800 heures de soleil par an avec une moyenne de rayonnement solaire de 5,05 à 6,5 kWh/m2 par jour [7].

Problématiques

La problématique principale abordée ici concerne l’analyse de l’impact de l’intégration de petites unités de production à énergie renouvelable (PV/Stockage) à un réseau de distribution fragile. Cette analyse a nécessité, en plus d’adapter les modèles des sous-systèmes développés au cours des travaux antérieurs précités, d’élaborer des méthodes de dimensionnement et des stratégies de gestion adaptées au contexte d’étude d’un réseau de distribution fragile. Un Plan Directeur de la Recherche est élaboré pour répondre à des problématiques actuelles du secteur énergétique à Madagascar, dans une optique de recherche et développement. C’est un document de référence pour le développement de la recherche malgache. Les analyses mettent en exergue plusieurs problèmes pour le développement de l’énergie à Madagascar et pour lesquels la recherche pourra apporter des réponses.

Table des matières

Introduction générale
Partie 1 : Étude d’intégration de l’énergie solaire pour l’électrification à Madagascar : « Cas dans la région Androy »
1 Introduction
1.1 Contexte
1.1.1 Potentiel solaire à Madagascar
1.1.2 Gisement solaire
1.2 Problématiques
2 Hypothèses de travail et/ou Objectifs du travail
2.1 Objectifs du travail
2.2 Questions de recherche
2.3 Hypothèse de travail
3 Revue de la littérature
3.1 Situation de l’énergie à Madagascar
3.2 Zone d’étude
3.2.1 Sources des énergies utilisées dans la région Androy
3.3 Énergie solaire à Madagascar
3.4 Technologie solaire à Madagascar
4 Matériel et méthodes
4.1 Électrification
4.2 Méthode
4.2.1 Méthode de dimensionnement
4.3 Analyse des impacts de l’intégration de l’énergie solaire
4.3.1 Social
4.3.2 Économiques
4.3.3 Environnementaux
4.3.4 Effet sur le sol et sous-sol
4.3.5 Faune et flore
4.3.6 Effet de risques naturels
5 Résultats
6 Discussion
6.1 Solutions à mettre en place pour éviter des effets négatifs
6.2 Quelles solutions/innovations techniques et économiques pour assurer cette intégration ?
6.3 Avantages et inconvénients
7 Conclusion
Partie II : Conception et réalisation d’une pompe à eau solaire
1 Introduction
1.1 Généralité sur la caractéristique de la pompe
1.1.1 La pompe volumétrique
1.1.2 La pompe centrifuge
2 Matériel et méthode
2.1 Matériel
2.1.1 Le générateur photovoltaïque
2.2 Méthode
2.2.1 Principe de fonctionnement de pompe centrifuge
2.2.2 Fonctionnement et constitution
2.2.3 Utilisations
2.2.4 Dimensionnement de la pompe solaire
2.2.4.1 Principe de dimensionnement
2.2.4.2 Calcul de la puissance crête Pc des Panneaux solaires de cette pompe
2.2.4.3 Calculs du nombre et de la capacité de la batterie
2.2.4.4 Calcul de la Hauteur Limite (ΔHlimite)
3 Résultats
4 Discussion
4.1 Interprétation
4.2 Avantages
4.3 Inconvénients
5 Conclusion
Conclusion générale
REFERENCES CYBEROGRAPHIQUES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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