Soutenance mémoire
Actuellement, l’électricité est un enjeu mondial. Il contribue de plus en plus au développement économique d’un pays. Vu que les ressources fossiles sont des sources d’énergies les plus utilisés jusqu’à présent. Or beaucoup d’estimation indiquent qu’à la consommation actuelle, les réserves de l’énergie fossile vont s’épuiser d’ici quelques dizaines d’années. De plus, l’utilisation des ressources fossiles pour produire l’électricité fait des impacts considérables à l’environnement. Le réchauffement climatique et l’épuisement de ces ressources sont des réalités qui doivent être prises en compte lors de la production d’électricité du futur. Il faut donc développer des moyens d’exploiter les énergies renouvelables. L’énergie solaire en fait partie, qui doit être exploitée au maximum.
Contexte énergétique mondial
Compte tenue de la disparité des consommations d’énergie dans les différentes zones économiques, l’évolution de la demande énergétique mondiale, le respect des conventions internationales sur le dioxyde de carbone , l’ effet de serre et le changement climatique ainsi que l’épuisement des réserves en énergies fossiles (énergies primaires) d’ici 32 ans, la course se converge actuellement vers l’exploitation et valorisation des énergies renouvelables. Ci-après quelques constats sur la situation mondiale de l’énergie depuis le début du 21ème siècle.
Prédominance de production des énergies non renouvelables dans le monde
La production mondiale d’énergie primaire (énergies fossiles non renouvelables) a été estimée à 11,2 milliards de tep/an en 2004 dont : 35,2% en pétrole, 25% en gaz naturel et 21% en charbon. C’est-à-dire que le pétrole représente la source la plus importante. Il en ressort donc que plus de 80% de la production mondiale d’énergie est aujourd’hui basé sur ces trois combustibles fossiles. En ajoutant l’électricité nucléaire utilisée actuellement, basée sur la fission de l’Uranium 235, nous constatons que 87,4% de la production mondiale d’énergie primaire est basée sur les ressources non renouvelables.
Evolution de la demande énergétique mondiale
L’évolution de la demande énergétique mondiale est régie par les trois principaux facteurs suivants :
➤ L’accroissement de la population mondiale de 9 à 10 milliards d’habitants à l’horizon 2050 [13],
➤ Des efforts des pays en voie de développement pour combler leur décalage économique (croissance de 8 à 10% en Chine et en Inde),
➤ Du maintien d’une légère croissance de la demande énergétique dans les pays développés, 15%.
Pour les prochaines décennies, la croissance de la demande est estimée à l’ordre 1,7% par an en moyenne. Ce qui conduit à prévoir le doublement de la demande mondiale soit une consommation de 20 milliards de tep dans les années 2040 – 2050.
Source :
On constate alors que les principaux consommateurs de l’énergie primaire sont les pays développés notamment les pays à forte croissance économique tels que l’Amérique du Nord (USA), l’Europe de l’Ouest (Allemagne, France) et l’Extrême Orient (Japon). Mais les pays sous développés et les pauvres en consomment le plus faible. C’est le cas de l’Afrique et l’Amérique Latine.
Estimation de la durée des réserves d’énergies primaires dans le monde
L’estimation consiste à calculer le rapport entre réserves prouvées et consommation constatée (c’est-à-dire réserves prouvées/consommation constatée). Ainsi, il est à noter que les progrès dans la recherche et l’exploitation des gisements ont tendance à augmenter le taux de récupération et donc, par la même, le volume des réserves prouvées et la durée de ces réserves ; tandis que la croissance de la demande dans les prochaines décennies conduit au doublement de la consommation annuelle. Ce qui est évidemment l’effet inverse sur la durée des réserves.
Situation énergétique de l’Île
La production de l’électricité
La puissance installée sur tout le territoire Malgache est de 287 MW en 2004, dont environ180 MW provient de 95 centrales thermiques et l’autre de 12 centrales hydroélectriques, le tout alimentant 63 réseaux indépendants [8]. La production actuelle peine aujourd’hui à satisfaire la demande en électricité à Madagascar : les délestages fréquents, coupures, service limité à certaines plages horaires, augmentation de prix de l’électricité, etc.
Problématiques de l’énergie
Des délestages répétés
Le délestage est un phénomène courant à Madagascar. Depuis l’année de création de la société JIRAMA, sa dépendance par l’utilisation des carburants pour produire de l’électricité favorise les délestages à Madagascar. Or le prix de carburant sur la scène international augmente sans cesse. De plus, la libéralisation du secteur énergie depuis 1999 ne suffit pas pour Madagascar d’avancer sur cette situation.
Dans les années 2011, le délestage touche la plupart des districts de la grande Île qui menace de plus en plus l’économie de la nation.
Une production limitée et une demande croissante
La JIRAMA rencontre de nombreuses difficultés pour satisfaire une demande de plus en plus grande dans toute l’Île. Le parc hydroélectrique ne s’est pas développé depuis 1982, date de la mise en œuvre de la centrale d’Andekaleka. Et dans les centres autonomes, la majorité production est constituée de centrales thermiques. De plus, les réseaux de distribution sont vétustes. Ainsi, le système n’arrive plus à satisfaire la demande en pointe et des délestages interviennent régulièrement.
Un prix élevé
A Madagascar, le prix du kWh est relativement cher, en raison notamment de la part devenue de plus en plus importante des centrales thermiques utilisant du gasoil comme combustible : le prix est près du double de celui de l’île Maurice et l’Afrique du Sud [8]. Ce coût élevé ralentit l’accès de la population à l’électricité et ne favorise pas le développement industriel de Madagascar. De plus, le tarif n’est pas le même entre les zones qui ne sont pas interconnectés et le centre. Le coût de l’énergie est plus élevé dans les zones qui ne sont pas interconnectées que dans le centre.
Un faible pouvoir d’investissement
La JIRAMA est en cours de redressement. Son faible pouvoir d’investissement est la conséquence de plusieurs facteurs, et notamment :
➤ des tarifs inchangés depuis juillet 2001, jusqu’aux récentes hausses depuis juillet 2005 et Mars 2012) ;
➤ un développement de l’énergie thermique au détriment des autres énergies renouvelables dont le potentiel est pourtant reconnu à Madagascar ;
➤ un entretien et un renouvellement des équipements très insuffisants ;
➤ une gestion défaillante notamment concernant le personnel, le contrôle des intrants, la facturation, le recouvrement, etc. ;
➤ un faible taux de recouvrement des consommations des établissements publics.
Un faible taux d’électrification
Le taux d’électrification est seulement 15% en 2006 dont 4% en zone rurale, zone qui regroupe pourtant 70% de la population. Pour combler le retard de l’électrification rurale, l’un des plus importants du monde, l’Etat malgache a engagé depuis quelques années une profonde réforme du secteur électrique.
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I : CONTEXTE GENERAL DE L’ENERGIE
1.1. Contexte énergétique mondial
1.1.1. Introduction
1.1.2. Prédominance de production des énergies non renouvelables dans le monde
1.1.3. Evolution de la demande énergétique mondiale
1.1.4. Estimation de la durée des réserves d’énergies primaires dans le monde
1.2. Contexte énergétique à Madagascar
1.2.1. Introduction
1.2.2. Situation énergétique de l’Île
Chapitre II : GENERALITES SUR LA CHEMINEE SOLAIRE
2.1. Définition et historique
2.1.1. Définition
2.1.2. Historique
2.2. Description et principe de fonctionnement d’une cheminée solaire
2.2.1. Collecteur
2.2.2. Cheminée
2.2.3. Turbine
2.3. Description de différentes parties du système
2.3.1. Description de chaque partie
2.3.2. Phénomène interne de chaque partie
2.3.3. Types d’échanges de chaleur
2.3.4. Paramètres du modèle
Chapitre III : MODELISATION D’UNE CHEMINEE SOLAIRE
3.1. Eléments de calcul dans la cheminée solaire
3.1.1. Rendement total
3.1.2. Puissance utile fournie par une cheminée solaire
3.1.3. Expression du rendement et de la vitesse du fluide dans le collecteur
3.1.4. Expression du rendement et de la différence de pression totale dans la cheminée
3.1.5. Expression de la puissance utile à la sortie de la turbine et le générateur
3.2. Modélisation de la cheminée solaire
3.2.1. Modèle du collecteur (simple vitrage)
2.3.3. Modèle pour la cheminée
2.3.4. Modèle pour la turbine
3.1. Algorithme
3.2. Organigramme
Chapitre IV : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
4.1. Test et validation des calculs
4.2. Résultats et interprétations
4.2.1. Résultats de simulation pour le prototype de Manzanares
4.2.2. Résultats de simulation pour le modèle proposé
CONCLUSION
ANNEXE
