Memoire Online - Stratégie de croissance des unités territoriales du Cameroun, production décentralisée d'électricité

Parfois, les solutions décentralisées sont plus rentables que (Figure 2.10 ) les solutions centralisées . C'est le cas par exemple lorsque la distance du site rural au réseau national est importante ou encore lorsque l'Etat favorise ce type d'installation, en instaurant des mesures favorables aux bénéficiaires (populations concernées et communes rurales).

Connexion au réseau d'autant moins rentable que les usagers sont dispersés et pauvres - Cout de raccordement

- Cout d'exploitation : pertes en ligne, frais d'entretien et de gestion élevées pour de faibles
consommations

Figure 2.10 : Synoptique vers les choix des réseaux électriques décentralisés

Dans un contexte de décentralisation, il importe de définir une stratégie d'implantation de la solution envisagée pour une responsabilisation des activités par toutes les parties prenantes en faisant une distinction entre l'entité qui offre le service énergétique et celle propriétaire des moyens et infrastructures. Si l'on prend comme critère de distinction, la propriété des infrastructures, nous pouvons envisager quatre cas possibles :

Bien sûr, ces quatre situations ne sont pas exhaustives mais permettent de dresser les cas les plus courants. La capacité de mobiliser des financements adéquats pour le développement de services apparaît à chaque fois indispensable.

Plus que jamais, la nature du développement de l'électrification rurale décentralisée dans les pays d'Afrique passe par le soutien de l'Etat, ses partenaires au développement et des ONG. L'Etat oeuvre pour assurer la cohérence des schémas d'électrification, leur programmation, et surtout leur concrétisation en renforçant la législation et la réglementation. Celui-ci intègre la dimension économique par la mobilisation des forces économiques, sociales et administratives de la nation pour résoudre les problèmes qui se posent. Avec

l'accroissement de la défaillance de l'Etat dans des domaines dont il avait traditionnellement la responsabilité, les ONG, les acteurs privés et les organismes multilatéraux se sont spécialisées dans leur soutien aux « petits projets énergétiques participatifs », se démarquant ainsi de l'approche technicienne et productiviste des grands projets de coopération publique. « Le petit projet » est conçu comme un outil de promotion de solutions énergétiques décentralisées, outil initié par les acteurs de base (bottom up decisionmaking).

L'accès à l'électrification rurale demande à effectuer des choix technologiques appropriés. Les critères de sélection de ceux-ci sont les suivants :

L'accès sans discrimination à l'électricité est un des objectifs de la coopération internationale. Pour y parvenir, de nombreuses options techniques et organisationnelles maîtrisées parfaitement existent :

Pour une meilleure compréhension des options techniques envisageable en fonction de la localisation des populations il importe d'effectuer un choix judicieux (Fig 2.11). Le guide de sélection des techniques d'électrification rurale approprié à un contexte donné proposé ici n'a pas l'ambition d'être exhaustif et chaque solution regroupe plutôt une famille d'interventions, qui se distinguent par l'organisation du service ou de la délégation, le choix de la source d'énergie localement la plus adéquate, le pouvoir d'achat des populations... etc.

Fig 2.11: Le guide de sélection des techniques d'électrification rurale approprié. Source René Massé dans «Promoting Rural Decentralized Electrification in Africa : Best Pratices Paper» ESMAP publication, 2000.

Solutions spécifiques - Connexion au réseau - Systèmes de prépaiement - Délégation gestion client - Compteur collectif

- Fournisseur de « services électriques »à une clientèle regroupée (village, quartier)

- Raccordement privé et délégation de la gestion clientèle du réseau local compteur collectif

Parmi le large éventail de solutions techniques, on distingue les systèmes individuels d'électrification (SIE) et les systèmes collectifs (SEC).

? Les systèmes individuels d'électrification(SIE), comme les installations photovoltaïques, les groupes électrogènes individuels...etc. n'ont de perspectives durables que lorsque l'installation d'un réseau électrique local est impossible, en particulier lorsque l'habitat est très dispersé. Un système d'électrification collectif (SEC) distribuant l'électricité à travers un réseau électrique local leur est alors le plus souvent préférable.

? Un réseau électrique local n'a, lui d'intérêt que lorsque le raccordement au réseau électrique

national est impossible, en raison en particulier de la distance de l'agglomération au réseau

On a pris l'habitude ces dernières années à cause des développements technologiques dans le domaine des énergies renouvelables de distinguer, parmi les options d'ER, les solutions dites «décentralisées». L'Electrification Rurale Décentralisée (ERD) ne se réfère pas seulement à des choix technologiques (réseau ou hors réseau) ou géographiques (urbain ou rural). Cette nouvelle conception de l'ER se réfère le plus souvent à la production locale de l'électricité mais aussi surtout à la décentralisation de la décision d'entreprendre et de générer un schéma d'électrification, qu'il soit raccordé au réseau ou non, en zone rurale ou périurbaine.

Des facteurs critiques doivent être pris en compte dans le montage durable des projets d'électrification rurale décentralisée : choix de technologie ; garantie de l'accessibilité ; considérations sociales et environnementales ; opportunités d'activités productives ... Aussi, des principes doivent être suivis à cet effet. (Confère Banque Mondiale, Novembre 2008) [27].

Une fois la décentralisation envisagée implantée dans la collectivité territoriale grâce à l'essor de l'électrification rurale décentralisée, les populations déjà certaines que le développement local passe par leur capacité de regroupement et de bénéficier des moyens mises à leur disposition demanderont une reconstitution (Tab 2.2) de leur collectivité territoriale en commune par exemple afin d'avoir une identité institutionnelle.

Tableau 2.2: Scénario pour améliorer le taux d'accès à l'électricité dans les zones rurales et urbaines en Afrique pour la période 2007-

Ils sont nombreux les problèmes qui freinent la mise de l'électrification rurale décentralisée au service d'un vrai développement durable au Cameroun. On a notamment :

- Documentation et disponibilité des informations, surtout la cartographie, la cartographie,

Manque de coordination entre tous les acteurs, surtout absence d'une ligne directrice à suivre par les

2.2.2.1. Contraintes liées à la mise en place d'un projet d'ERD

Avant d'entamer une étude de projet d'ER, il importe ici que nous recensons tout d'abord les différents centres de production pouvant être utilisés dans le cadre de l'ERD.

1	Le système de production est constitué par deux sources complémentaires ; une source principale (éolienne, Moteur Synchrone avec un redresseur intégré dans la machine) et une source secondaire (groupe diesel). En complément, nous pouvons noter la présence d'une batterie pour le stockage et pour réaliser un tampon entre l'éolien et la charge.
2	Le système de production est constitué par un ensemble de panneaux photovoltaïques (PV) associés à un système de stockage par batterie. La batterie peut être chargée par un groupe électrogène. Ce système permet d'arriver à une meilleure fiabilité qu'un système PV sans groupe électrogène. Le diesel réduit la taille du PV et le PV réduit le temps de fonctionnement du diesel, la consommation en fuel, la maintenance et les coûts de remplacement.
3	Le système de production est constitué par une éolienne associée à un système de stockage par batterie. La non utilisation d'un groupe de secours oblige ici d'avoir un système de stockage de taille importante (environ cinq jours d'autonomie).
4	Le système de production est constitué par une éolienne et des panneaux PV associé à un système de stockage. Ce système n'utilise pas de groupe diesel.
5	Le système de production est constitué par un ensemble éolien + panneaux PV associé à des batteries. Un groupe électrogène est utilisé uniquement lorsque l'ensemble ne peut plus rien fournir. On utilise également une charge ballaste (dump load) dans le cas où l'ensemble du système à base d'EnR ne peut plus fournir l'énergie électrique nécessaire.
6	Le système de production est constitué par un ensemble de groupes électrogènes associés à un parc éolien et des panneaux PV (avec stockage) ; le tout alimentant l'île grecque de Kythnos. La présence des énergies renouvelables est là pour réduire la consommation en fuel des groupes électrogènes.
7	Le système de production est constitué par un ensemble de groupes électrogènes associés à un parc éolien et des panneaux PV (avec stockage) et une charge ballaste.
8	Le système de production est constitué par un groupe diesel associé à des panneaux PV et des batteries. Le groupe électrogène est éteint aux heures creuses lorsque les batteries peuvent fournir l'énergie électrique.

Le Tableau 2.3 fait apparaître deux types de centres de production ; les centres utilisant principalement les énergies renouvelables (de [1] à [5]) et les centres utilisant principalement l'énergie fossile comme source de production (de [6] à [8]). Les différents exemples présentés dans le Tableau 2.4 montrent qu'il existe un nombre très important de configurations de centres de production, que ce soit pour les systèmes basés sur les GE ou les systèmes basés sur les EnR. Pour mieux cerner la problématique portant sur les projets d'électrification en zone rurale, il importe de définir les différentes parties prenantes. Les acteurs intervenant dans l'électrification d'une zone sont ainsi cartographiés en figure 2.12. Pour chacun de ces acteurs, nous avons défini les différentes fonctionnalités qui peuvent être attendues du réseau de distribution. Le tableau 2.4 regroupe les principales fonctions attendues par chacun de ces acteurs.

Figure 2.12: Cartographie des objets et des acteurs intervenant dans l'électrification rurale d'une zone [34]

Tableau 2.4 : Fonctions attendues par chacun des acteurs intervenant dans l'électrification rurale des Pays En Développement [34]

Acteurs intervenant dans l'électrification	Fonctions attendues par cet acteur
Clients	- Recevoir un service électrique à un certain coût en fonction de besoins prédéfinis - Développer une activité économique rentable (clients tertiaires et industriels)
Autorités politiques	- Electrifier le plus vite possible le plus de monde possible afin de satisfaire la population - Pouvoir bénéficier d'aides internationales pour le projet d'électrification - Permettre un développement durable du pays - Minimiser le coût d'acquisition du système - Tenir compte des influences historiques (réseau HTA de type Nord Américain ou Européen)
Maître d'ouvrage	- Planifier le réseau en fonction d'architectures standardisées - Utiliser du matériel standardisé en gamme normalisée
Exploitant du réseau	- Gérer un réseau « facilement » exploitable - Assurer la sécurité des personnes et des biens - Faciliter le raccordement de nouveaux clients - Etre informé de l'état du réseau - Assurer la maintenance du réseau - Réduire le nombre de pièces nécessaires
Producteur d'énergie	- Produire de l'énergie électrique à moindre coût - Etre alimenté facilement en énergie primaire
Gestionnaire de l'énergie	- Gérer l'équilibre entre l'offre et la demande - Gérer la qualité de l'énergie électrique - Veiller au respect des normes - Privilégier éventuellement les sources d'énergie renouvelables - Acheter l'énergie électrique à bas coût
Gestionnaire clients	- Adapter le type de paiement au type de clients - Vérifier la bonne utilisation de l'énergie en fonction de ce qui a été prévu - Former les clients à la sécurité de leur installation - Vérifier le bon respect des règles de paiement définies
Financiers	- Financer des projets rentables en ayant un bon rendement des capitaux (banque commerciale) - Intervenir dans le développement durable (banque mondiale)

La figure 2.13 résume les caractéristiques principales de dimensionnement de deux types de centres Production d'Electrification Rurale Décentralisée (PERD) qui obeissent à une démarche méthodologique qui sera définie par la suite.

- utilisation de batteries pour gagner sur la durée de vie du GE aux heures creuses,

- utilisation d'un GE de puissance plus faible pour gagner en consommation et sur la durée de vie du GE,

- utilisation d'un système de stockage pour assurer une certaine fiabilité de fonctionnement au système,

- utilisation d'un GE pour réduire la taille du stockage ; différents types de fonctionnement (chargeur de batteries et donc de faible puissance, ou utilisation de celui-ci en secours et donc dimensionné pour passer la pointe),

Figure 2.13 : Caractéristiques des deux types de centre de production envisagés pour l'ERD[34]

La méthode de dimensionnement utilisée est la méthode dite « d'essai et d'erreur » ; il s'agit de tester un certain nombre de solutions potentielles jusqu'à l'obtention d'une solution adéquate. Pour cela, il est nécessaire de choisir les variables du problème (variation des paramètres), l'espace de recherche (limites de variation de ces paramètres), et la fonction objective (objectifs à atteindre) Figure 2.14.

*1) Analyse*		Définition du problème Contraintes Objectifs
		Définition du problème Contraintes Objectifs

*2) Synthèse*		Formulation des solutions potentielles
*2) Synthèse*

		Evaluation des solutions potentielles
*3) Evaluation*

Figure 2.14 : Descriptif d'un processus de dimensionnement par la méthode d'essai et d'erreur[34]

Pour dimensionner au mieux un centre de production pour l'ERD, Il est alors nécessaire de déterminer la combinaison des différents éléments de production (variables) minimisant son bilan actualisé (fonction objectif) sur la durée de l'étude (Figure 2.15).

Cette méthode choisie est adaptée pour dimensionner au mieux un centre de production pour l'Electrification Rurale Décentralisée. Il est alors nécessaire de déterminer la combinaison des différents éléments de production (variables) minimisant son bilan actualisé (fonction objectif) sur la durée de l'étude (D = 20 ans). Celui-ci est constitué par :

matériels de production permettant d'assurer l'équilibre
production - consommation

Figure 2.15: Méthode de dimensionnement pour choisir l'équipement à installer pour une configuration prédéfinie de système ERD [34]

Pour déterminer les coûts horaires de fonctionnement de chacun des systèmes, nous effectuons une analyse

temporelle du fonctionnement en discrétisant le temps (créneau d'une heure). L'équation de base

Dans ce cas, _PCharge représente la charge vue depuis le centre de production (charge des clients plus les pertes dans le réseau de distribution BT). La détermination des différents vecteurs PGénérateur

( _PGE , _PEolien^et_PBatterie ) s'effectue grâce à la programmation du fonctionnement envisagé. On peut ainsi déterminer les différents coûts horaires de fonctionnement des éléments de production puis enfin en déduire les coûts actualisés du système.

La taille de ces vecteurs (20 ans * 365 jours * 24 heures = 175 200 heures) est trop importante pour un calcul rapide ; il est donc nécessaire de le réduire. Pour cela nous devons faire des hypothèses sur une taille suffisamment représentative de ces paramètres. Pour la donnée d'entrée « charge », nous utilisons la courbe de charge moyenne, ainsi une évaluation sur 24 heures de la courbe de charge moyenne est suffisante.

Pour les éléments de production, la puissance fournie par les groupes électrogènes _(PGE) sera une donnée de «sortie » à calculer du bilan de puissance. Par contre, pour les sources de production renouvelables, la puissance ( _PEolien) est calculée implicitement grâce à la vitesse de vent disponible (donnée «d'entrée »). Il est cependant nécessaire de réaliser une hypothèse sur cette donnée d'entrée aléatoire. Trois niveaux d'hypothèses ont été considérés.

Stratégie de croissance des unités territoriales du Cameroun, production décentralisée d'électricité

2.2.2. Implication de la CTDs à la production décentralisée de l'électricité

2.2.2.1. Contraintes liées à la mise en place d'un projet d'ERD