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Choix des sites d’implantation des centrales solaires à
concentration
en Afrique de l’Ouest.
A. RUNGUNDU1,2; Y. AZOUMAH2 ; G. TAPSOBA2.
RÉSUME
L’Afrique de l’ouest traverse une période sans précédente de
crise énergétique. L’offre en électricité ne permet
pas de satisfaire la demande. Ceci est dû en partie à la
dépendance presque exclusive de la production de
l’électricité à partir des énergies fossiles le plus souvent
importées. Une des solutions à ce problème passe par
la diversification des ressources énergétiques, surtout en
privilégiant les ressources locales et pérennes.
L’Afrique de l’Ouest présente des fortes potentialités en termes
de ressources solaires, jusque là pas
exploitées. Il existe un nombre limité de petits projets
(pratiquement à l’échelle de ménage) de production
d’électricité en utilisant la technologie photovoltaïque. La
technologie solaire à concentration, qui permet de
générer des quantités importantes d’électricité est, jusqu’à
présent, inexistante en Afrique de l’Ouest.
L’objectif de ce papier est d’évaluer la ressource solaire pour
la technologie solaire à concentration, de définir
les critères de sélection pour l’implantation d’une centrale
solaire à concentration (Concentrated Solar power
CSP) et de faire un classement des différentes localités en
termes de leurs potentialités à accueillir une
centrale électrosolaire.
Au cours de ce travail, il a été constaté que la zone
saharienne, présente un gisement intéressant de ressource
solaire pour la technologie solaire à concentration. Dans
certaines localités le rayonnement direct normal
(Direct Normal Irradiation DNI) dépassé la valeur de 5 kWh/m²/j,
seuil admis pour une viabilité technique de la
technologie CSP (Kirby 2003). A la fin de ce travail, une
cinquantaine de localités, pouvant accueillir une
centrale électrosolaire, a été sélectionnée et classée. Comme
critère de sélection, trois facteurs ont été pris en
considération, il s’agit de la ressource solaire, de la
proximité du réseau électrique et de la sécurité
géopolitiques. C’est le Niger qui présente des localités avec un
potentiel important d’accueillir des centrales
électrosolaires. D’autres localités ont été recensées au
Nigéria, au Burkina Faso et au Mali. L’outil SIG a été
utilisé pour générer une carte où ces localités sont
identifiées.
Mots clés : énergie solaire, centrale électrosolaire, choix des
sites, Afrique de l’Ouest
INTRODUCTION
Bien que l’énergie commerciale représente moins de 20 % du bilan
énergétique des pays de l’Afrique de
l’Ouest, ces derniers dépendent fortement des produits
pétroliers. La consommation finale d'énergie
commerciale (à l'exclusion de la biomasse traditionnelle) de la
CEDEAO provient à 52% des produits pétroliers,
23% du gaz naturel et le reste 22% sont fournis par
l'électricité. Or, la production d'électricité dépend à 65% de
combustibles fossiles, ce qui fait qu’en Afrique de l’Ouest
l'énergie moderne dépend à 88% d'hydrocarbures
1 Contact de l’auteur : [email protected]
2 Laboratoire Energie Solaire et Economie d’Energie (LESEE),
Institut International d’Ingénierie de l’Eau et
l’Environnement.
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(ECOWAS/UEMOA 2006). La forte dépendance du secteur énergétique
des produits pétroliers associée à la
hausse le prix du baril depuis 2002, a un impact négatif sur les
performances économiques des pays de la
CEDEAO. Cet impact est fortement ressenti par les pays enclavés,
qui en plus des coûts d'importation doivent
payer les surcoûts dus au transport à partir des pays côtiers. A
titre d'exemple, l'impact dû à la montée
incessante du prix du baril sur la croissance économique en
points de pourcentage cumulé sur la période 2004 -
2006 a été estimée pour le Burkina Faso à - 2,60; Sénégal à –
1,65 et le Niger à - 1,75 (BECEAO 2007)
En raison de la forte dépendance sur les produits pétroliers et
de la vulnérabilité du secteur de l'énergie en
général et du secteur de l'électricité en particulier, il est
impératif que les sources d'énergie locales et
renouvelables soient mobilisées de toute urgence. Dans le cas
particulier des pays du Sahel, en ce qui concerne
les ressources disponibles, le solaire présente une bonne
opportunité de réduire non seulement la grande
vulnérabilité du secteur énergétique sur les produits
pétroliers, mais aussi l'impact négatif sur les performances
économiques en raison de la hausse incessante des cours des
produits pétroliers. Comme technologie, le
solaire à concentration (Concentrated Solar Power CSP) est un
bon candidat pour convertir l'énergie solaire en
énergie électrique d'une manière durable dans le Sahel (Y.
Azoumah 2010). Dans ce papier, il sera question en
premier lieu d’évaluer la ressource solaire en Afrique de
l’Ouest pour la technologie CSP. En deuxième lieu
l’identification des critères nécessaires quant aux choix de
sites pouvant accueillir la technologie CSP sera faite.
En troisième lieu, une carte montrant les différents sites,
classés selon leurs potentialités à accueillir une
centrale électrosolaire sera donnée. En fin des constatations et
suggestions seront faites.
1. Evaluer la ressource solaire en Afrique de l’Ouest pour la
technologie solaire à concentration
Faute de mesures terrains (issue des stations météorologique)
plus précises, nous avons utilisé les données
satellitaires du laboratoire nationale de l’énergie renouvelable
(NREL, usa). Ces données sont des valeurs
moyennes obtenues sur une période de 6 ans allant de 1985 –
1991. La résolution spatiale est de 40 x 40 km
(NREL 2007). La carte obtenue à partir de ces données montre la
valeur moyenne journalière annuelle du DNI.
Il est à constater que le DNI varie de 2,3 à 7.3 kWh/m²/j, et
que le DNI augment des zones côtières vers les
zones sahariennes.
Figure 1 : la valeur moyenne journalière annuelle du DNI en
Afrique de l’Ouest
Ma li
Nig er
Nig er ia
Gh an a
Gu ine a
Ivo ry Co as t
Se ne ga l
Bu rki na Fa so
Be nin
Lib eri a
To go
Sie rra L eo ne
Gu ine a- Bis sa u
Ga mb ia , T he
Ca pe Ve rd e
MaliNiger
NigeriaGhana
Guinea
Ivory Coast
Senegal
Burkina Faso
Benin
Liberia
TogoSierra Leone
Guinea-Bissau
Gambia, The
Cape Verde
Source : NRELDate : january 2010Author : LESEE / Fondation2iE,
OuagadougouBurkina Faso
400 0 400 800 Kilomètres
DNI in kW h/m²/d0 - 44 - 4.54.5 - 55 - 5.55.5 - 66 - 7.093
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2. Critères nécessaires quant aux choix de sites pouvant
accueillir la technologie CSP
La sélection d’un site pouvant accueillir une centrale solaire à
concentration exige une étude approfondie de
certains paramètres clés (Y. Azoumah 2010). Dans le cas de notre
travail, nous nous sommes limités à trois
critères à savoir : la ressource solaire, la proximité du
réseau, et la stabilité géopolitique.
Pour le classement des localités quant à leurs potentialités
pour l’implantation des centrales électrosolaires,
une combinaison linéaire prenant en compte ces trois facteurs, a
été utilisée. Il s’agit :
- de l’ensoleillement normal direct du lieu (DNI) - de la
proximité d’une ligne Haute Tension, - et de la stabilité
géopolitique des pays concernés.
Ces trois facteurs seront représentés respectivement par des
fonctions f(DNI), g(HV) et h(Sta). Ci après la
combinaison linéaire utilisée à cette fin :
� � �. ���� � . ����� � �. ������ (1)
Où :
- P représente les points donnés à une localité - α, β et γ sont
des coefficients de pondération respectivement des fonctions f, g
et h.
Les tableaux ci-après donnent les valeurs utilisées,
respectivement pour les coefficients de pondération, le DNI,
proximité d’un réseau de transport électrique, et la stabilité
géopolitique.
Coefficient de pondération
Fonctions considérée
Valeur donnée
α f(DNI) 0.5 β h(HV) 0.25 γ H(Sta) 0.25
Coefficient de pondération
DNI en kWh/m2/j f( DNI) 6,448 – 7,060 5 5,836 – 6,448 4 5,224 –
5,836 3 4,612 – 5,224 2
Valeur de la fonction f(DNI)
Distance au réseau en km g(HV) ] 0; 90] 5 ] 90; 180] 4 ] 180;
270] 3 ] 270; 360] 2 ] 360 ; ∞[ 0
Valeur de la fonction g(HV)
Pays qualifiées de h(Sta) Très stable 5 Stable 4 Peu Stable 3
Très Peu Stable 2
Valeur de la fonction h(sta)
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Note : Pour l’Afrique de l’Ouest, trois éléments ont été pris en
compte pour l’évaluation du niveau de sécurité
des localités. Il s’agit :
- Du niveau de la démocratie et de la bonne gouvernance - De la
présence de la branche A
mouvements des rebellions des Touregh
- Des troubles interethnique ou interconfessionnel.
3. Sites potentiels à l’implantation des centrales
électrosolairesUne fois le classement de différentes loc
potentiels à l’implantation a été réalisée.
montre aussi le niveau d’ensoleillement des zones ayant un DNI
supérieur à 4,5 kWh/m
transport électrique (lignes existantes et celles qui sont en
projet).
Site potentiels à l’implantation d’une centrale
électrosolaire.
Pour l’Afrique de l’Ouest, trois éléments ont été pris en compte
pour l’évaluation du niveau de sécurité
Du niveau de la démocratie et de la bonne gouvernance
la présence de la branche Al Quaïd Maghreb Islamique (Aqmi)
et/ou des troubles causés par les
mouvements des rebellions des Touregh
interethnique ou interconfessionnel.
Sites potentiels à l’implantation des centrales électrosolaires
: cas de l’Afrique de l’Ouest
classement de différentes localités compilé en utilisant la
fonction définie en (1)
potentiels à l’implantation a été réalisée. En plus de ces
sites, classés selon leurs potentialités, cette carte
montre aussi le niveau d’ensoleillement des zones ayant un DNI
supérieur à 4,5 kWh/m
transport électrique (lignes existantes et celles qui sont en
projet).
e potentiels à l’implantation d’une centrale électrosolaire.
Pour l’Afrique de l’Ouest, trois éléments ont été pris en compte
pour l’évaluation du niveau de sécurité
(Aqmi) et/ou des troubles causés par les
: cas de l’Afrique de l’Ouest
compilé en utilisant la fonction définie en (1), une carte des
sites
En plus de ces sites, classés selon leurs potentialités, cette
carte
montre aussi le niveau d’ensoleillement des zones ayant un DNI
supérieur à 4,5 kWh/m2/jour et le réseau de
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4. Constants et suggestions.
De cette dernière carte il ressort que les sites potentiels à
l’implantation des centrales électrosolaires se
trouvent dans les zones où le réseau électrique est
presqu’inexistant. Ceci montre qu’il ne serait pas viable de
penser à installer des centrales de grande puissance, car il
serait difficile d’acheminer cette puissance vers les
zones ayant des consommateurs potentiels comme les grandes
villes. Seule peut-être la région d’Agadez (Vers
Imouraren) et de Gororm Gorom où il y a des sites miniers,
peuvent accueillir des centrales de grande
puissance (> à 20 MW).
Il serait alors mieux de penser à des systèmes solaires de
petites puissances (< 1MW) pour une production
décentralisée d’électricité. Ceci permettra de contourner le
problème de transport d’énergie et de surcroit de
diminuer les pertes énergétique lors du transport électrique
dont la moyenne se situe au dessus de 20 % dans
la Zone WAPP. En plus cela permettra de diminuer la disparité
qui existe entre les zones rurales et les centre
urbains en matière d’Accès aux Services Energétiques (ASE).
En fin trois critères ont été utilisés pour le choix de sites
potentiels à l’implantation de centrales électrosolaires.
Il serait très judicieux d’y ajouter d’autres critères
critiques, tels que la disponibilité de la ressource en eau, le
profil énergétique (production, consommation) des localités
considérées, la topographie du lieu, la politique
énergétique des différents pays considérés etc. …
REFERENCES
BECEAO. «Perspectives Economiques des Etats de l'UEMOA en 2007 :
Choc Pétrolier et Enjeux Energétiques.»
2007.
ECOWAS/UEMOA. «White Paper for a regional policy,.» White Paper,
2006.
Kirby, M., Dahle, D., Heimiller, D. Assessing the Potential for
renewable Energy on public Lands. Oak Ridge,
Tennessee: US Department of Energy, 2003.
NREL, U.S. National Renewable Energy Laboratory. October 30,
2007. http://swera.unep.net (accessed janvier
20, 2010).
Y. Azoumah, E.W. Ramde, G. Tapsoba, S. Thiam. "Siting guidelines
for concentrating solar power plants in the
Sahel:Case study of Burkina Faso." Solar Energy, 2010:
1545-1553.
