Soutenance mémoire
Projection de la demande totale en énergie
Il est supposé que :
En 2025, Les 45% des ménages Malagasy vivront en milieu urbain selon la projection de l’INSTAT
En 2040, à cause de la pénétration des nouvelles technologies, l’usage des autres équipements utilisant l’électricité croît rapidement au taux de 2,5% par an
Tous les ménages urbains sont électrifiés en 2050 et le programme d’électrification rurale [28] en cours devra contribuer à accroître le pourcentage des ménages électrifiés de 15% en 2020 et 40% en 2040.
A mesure que les revenus augmentent, l’intensité énergétique de l’éclairage s’accroît de 1% par an
En raison du développement des activités rurales, la part des divers équipements de cuisson change en 2040, les foyers à GPL seront utilisés par 2% des ménages et la consommation par habitant de charbon diminuera à cause de la pénétration des fours améliorés « fatana mitsitsy » [5]. Les autres ménages ruraux utiliseront des foyers à bois En tenant compte de ces points, de l’accroissement de la population Malagasy, selon la figure 4, la demande totale en énergie (pétrole, électricité, bois,…) va tripler en 2050.
Au niveau de l’exploitation du bois énergie
Même avec la pénétration du « fatana mitsitsy », la demande en bois énergie est environ 10 000 000 Giga joules en 2050, c’est le double de ce que nous consommons aujourd’hui. La meilleure solution pour diminuer cette forte augmentation de la consommation en bois énergie est de mixer l’énergie, de développer les autres énergies pour la cuisson telles le gaz, l’électricité… Cependant, la population Malagasy n’est pas en mesure de changer ce type de combustible pour le moment, à cause de l’insuffisance du pouvoir d’achat. Le bois énergie est aussi une source qu’elle peut trouver à proximité et possède d’autres fonctions utiles [3,6], comme l’éclairage, le chauffage, voire la fourniture d’éléments fertilisants pour les activités agricoles via les cendres. Une autre solution alternative est le reboisement, l’utilisation des meules améliorées pour la transformation en charbon de bois et des fours améliorés pour la cuisson [5]. Si des mesures ne sont pas prises, la biodiversité de Madagascar risque un grand danger face à cette lourde augmentation de la demande, car les exploiteurs vont entrer de plus en plus dans les forêts naturelles des aires protégées.
Clients « Customers »
Les clients peuvent être à la fois consommateurs et producteurs (double sens de l’électricité et de l’information) [21]. Contrairement aux utilisateurs classiques, ils participent à l’approvisionnement en énergie et l’efficacité énergétique par l’intermédiaire des compteurs intelligents. Par exemple : ils peuvent relier au compteur des panneaux solaires photovoltaïque et des voitures électriques, ce changement est pris en compte instantanément par le domaine de distribution en les considérant comme unités de productions et de stockages sur le réseau.
Discussion
Plus d’une cinquantaine d’algorithmes peuvent être utilisés pour la résolution de ce problème, à part de ce qui ont été déjà cités, il y a ceux qui ont créé leurs propres algorithmes, ceux qui ont amélioré un ancien algorithme et ceux qui ont combiné deux ou plusieurs algorithmes. Il n’y a pas de bon ou de mauvais mais chaque algorithme à ses propres avantages et inconvénients. Ici, le GA peut traiter un grands nombre de variables, évite les minima locaux de la fonction objective f. Il donne une nouvelle solution optimale à chaque exécution du programme. Le système Smart grid permet d’acquérir beaucoup d’avantages. Par contre, le principal blocage du Smart Grid est que la mise en place de ce système est très coûteuse. La valeur de 8,17 milliards de dollars a été allouée en vue de la modernisation des réseaux pour les Etats-Unis en 2009 dans le cadre du récent plan de relance fédéral, l’American Recovery and Reinvestment Act (ARRA), illustrée dans la figure 14. La figure 14 illustre les sommes d’argent allouée pour la modernisation du réseau aux Etats-Unis par « United State Department of Energy » Cela pourrait être dépassée pour les pays en voie de développement comme Madagascar car à part cela, les infrastructures électriques sont très insuffisantes. La forte augmentation de la demande électrique se heurte à des coupures et des délestages très fréquents. Par ailleurs, Les besoins d’investissements sur les réseaux sont immenses et l’électrification de ce type prendra au moins 50 ans. Le chapitre 3 montre en détail ces problèmes en réalisant une étude faisabilité de ce système à Madagascar.
Matériel et Méthode : Dimensionnement
Comme mentionné au premier chapitre, le nombre des ménages Malagasy électrifiés est estimé à environ 423 615 en 2011, et consomme 434 510 MWh d’électricité, c’est-à-dire une consommation en moyenne de 1,02MWh/an/ménage et un taux d’occupation moyenne de 4,8 personnes/ménage. Considérons donc un ménage de 5 personnes dans un site isolé, loin du réseau de la JIRAMA et que la transportation d’énergie dans ce site est difficile ou très coûteuse. Le souhait est que ce ménage bénéficie des mêmes offres énergétiques qu’un ménage au centre-ville, 1,02MW d’électricité par an.
CONCLUSION
Ce travail est réalisé dans le cadre d’une planification pour l’approvisionnement en énergie afin d’échapper à la dépendance en énergie fossile et à la destruction de notre environnement. L’augmentation de la population et la mauvaise exploitation de l’énergie sont les principales causes créant ces problèmes. A Madagascar, l’accroissement de la population est de 3% par ans [15]. Au niveau des ménages, l’accès en électricité reste faible. Le bois de chauffe et le charbon de bois constituent la source d’énergie la plus abondante et la plus fréquemment utilisée [3,5-6], tandis que le pétrole lampant et l’électrique sont les sources d’énergie le plus utilisé pour l’éclairage. Dans les autres secteurs comme l’industrie et le transport, ce sont l’électricité et les hydrocarbures qui dominent la consommation entière [27,30]. En tenant compte de l’accroissement de la population ainsi que de quelques objectifs de développements, comme le développement de l’électrification rurale [28], la pénétration des nouvelles technologies, la demande totale en énergie (pétrole, électricité, bois et autres) vont tripler en 2050. Des décisions de planification ont pu être évoquées pour l’approvisionnement en bois énergie et de l’électricité, en analysant la demande avec les offres de potentiels énergétiques déjà exploitées ou non exploitées. En somme, l’exploitation de l’énergie à Madagascar mérite une grande évolution. Le smart grid est la modernisation de l’exploitation de l’énergie électrique par l’utilisation des nouvelles technologies [20]. Il fournit de l’électricité aux consommateurs par l’intermédiaire d’une communication bidirectionnelle numérique, cette modification produit des effets sur tous les utilisateurs du réseau [19]. Un modèle microgrid a été utilisé pour confirmer l’efficacité de ce système. Ce modèle comporte des unités de productions dispatchables et non dispatchables, la formulation mathématique du problème nous conduit à un problème combinatoire très connu [9], ce qui nous ont fait appel à la programmation dynamique pour la résolution du problème. Le résultat de l’optimisation par l’algorithme génétique a montré la stabilité de l’équilibre entre la production et la demande malgré la forte intermittence des autres unités de production. Les besoins d’investissement du réseau Smart grid nécessitent au moins 50 ans car les installations sont immenses et très couteuses, surtout pour les pays en voie de développement comme Madagascar. Malgré ces difficultés, en prenant le cas de Mahajanga et un site isolé, l’investissement dans certaines installations est faisable dès aujourd’hui et prometteur au niveau économique et environnemental en profitant de la possibilité d’économiser l’énergie, de réduire les pertes et d’insérer l’énergie renouvelable au niveau de la production de l’énergie électrique. Le futur travail prendra en compte de nouveaux éléments (PIB de la population, impact environnemental, insertion des voitures électriques, pertes en ligne, insertion des compteurs intelligents), ainsi qu’une extension de la zone de travail en considérant tous les acteurs du réseau Smart grid.
|
Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : PROJECTION DE LA DEMANDE EN ENERGIE A MADAGASCAR EN UTILISANT LE LOGICIEL LEAP
I.1 Généralité sur l’utilisation de l’énergie à Madagascar
I.2 Matériel et Méthode
I.2.1 Données démographiques
I.2.2 Analyse de l’utilisation de l’énergie à Madagascar sous le logiciel L.E.A.P
I.3 Résultats : Projections
I.3.1 Projection population
I.3.2 Projection de la demande totale en énergie
I.4 Discussion et solutions proposées
I.4.1 Au niveau de l’exploitation du bois énergie
I.4.1 Au niveau de l’exploitation de l’électricité
CHAPITRE II : OPTIMISATION D’UN MODELE D’ALIMENTATION ELECTRIQUE SMART GRID UTILISANT L’A LGORITHME GENETIQUE
II.1 Smart grid
II.1.1 Définition
II.1.2 Vue d’ensemble
II.1.3 Microgrid
II.2 Matériel et méthode pour la résolution du problème de dispatching (distribution) et l’optimisation d’un système d’alimentation électrique Smart grid
II.2.1 Centrales dispatchables
II.2.2 Centrales non-dispatchables
II.2.3 Formulation du problème
II.2.4 Résolution de l’équation et simulations
II.3 Résultats et Interprétations
II.4 Discussion
CHAPITRE III: ETUDE DE FAISABILITE DU RESEAU SMART GRID A MADAGASCAR
III.1 ETUDE DU CAS DE MAJUNGA
III.1.1 Matériel et Méthode : Dimensionnement
III.1.2 Simulation et Résultats
III.1.3 Discussion : Etude de rentabilité économique
III.2 CAS D’UN SITE ISOLÉ
III.2.1 Matériel et Méthode : Dimensionnement
III.2.2 Simulation
III.2.3 Résultats
III.2.4 Discussion : Etude de la rentabilité
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE
Algorithme Génétique sur Matlab
Télécharger le rapport complet
