RESULTATS DES INVESTIGATIONS HYDRO ET …investelec.arsel-cm.org/docs/PRESENTATIONS INVEST ELEC SEMINAI… · accouplée mécaniquement à un alternateur l’entraîne en rotation

RESULTATS DES INVESTIGATIONS HYDRO ET

BIOMASSE

DANS LES ZONES OUEST/LITTORAL

Serge Lucien FOTSO, Chef de Projet

Et

Marc Ghislain MBALA ETOA , Hydraulicien

ANALYSE DU POTENTIEL

ET PRE-IDENTIFICATION DE PROJETS PILOTES

ETUDES ENGINEERING DEVELOPPEMENT - EED

Douala , 08 Novembre 2012

http://www.eedsarl.com/page 1.htm

PLAN DE L’EXPOSE

1. INVESTIGATIONS HYDRO ET BIOMASSE: METHODES, OUTILS ET RESULTATS OBTENUS

INVESTIGATIONS HYDRO

INVESTIGATIONS BIOMASSE

2. DEVELOPPEMENT DE PROJETS PEDAGOGIQUES/DEMONSTRATIFS AUTOUR DE

QUELQUES SITES HYDRO ET BIOMASSE

3. ANALYSE ECONOMIQUE ET FINANCIERE DES PROJETS PILOTES

RESULTATS

DES INVESTIGATIONS HYDRO ET BIOMASSE


Marc Ghislain MBALA ETOA

Ingénieur hydraulicien


DE PETITE HYDRO (<5MW)



PRINCIPE

I. Le principe de l’hydroélectricité est de capter et convertir l’énergie hydraulique en

énergie mécanique puis électrique : l’eau entraîne la rotation d’une turbine qui,

accouplée mécaniquement à un alternateur l’entraîne en rotation afin de produire de

l’électricité

II. Il existe deux types d’aménagements :

les aménagements "gravitaires" qui utilisent les "chutes d’eau" (grands barrages et

centrales au "fil de l’eau" ), ce sont les ouvrages les plus répandus ;

les "usines marémotrices" qui utilisent les mouvements des mers dûs aux marées et

aux courants marins.

Schéma type d’aménagement de PCH

METHODOLOGIE

1. ANALYSES CARTOGRAPHIQUES – Informations recherchées:

Identification des sites sur les cours d’eau existants.

Bassins versants relatif à des sites identifiés.

Evaluation des hauteurs brutes des chutes liées aux sites identifiés.

Evaluation des différentes pentes motrices liées aux sites identifiés.

2. COLLECTE DES DONNEES HYDROLOGIQUES

Identification et collecte des relevés des stations hydrométriques et pluviométriques de la zone,

Qualités des eaux (transport solide et composition chimique)

3. TRAITEMENT DES DONNEES HYDROLOGIQUES – Débits recherchés:

Le débit moyen interannuel (QM)

Débit garantie (Qg)

Débits d’équipement (QE)

Débit de réserve (QR)

Débit de crue ou de projet

METHODOLOGIE

CAS OU LE SITE DISPOSE D’UN POSTE DE JAUGEAGE

Dans ce cas de figure nous procédons directement à l’analyse des relevés hydrométriques

QM= 0,125*(DCC+DCE) +0,25(DC3+DC6+DC9) Qr= 10%*QM QE= 0,8*(QM-10%*QM)

METHODOLOGIE

Cas où le site ne dispose pas de poste de jaugeage, mais où il existe un poste à proximité, sur le

même cours d’eau ou sur un cours d’eau voisin

On cherche à connaître les stations de jaugeage et pluviométriques à proximité du site

envisagé pour la PCH afin de faire une corrélation par rapport à notre site.

METHODOLOGIE

Cas où le site dispose d’un poste pluviométrique

Méthode du bilan hydrologique-Etablir la relation entre l’écoulement et précipitation

Données nécessaires:

Précipitations P(mm), évapotranspiration ETP (mm) et superficie du bassin versant (km2)

Formules

Lame d’eau ruisselée L (mm)=P-ETP

Q(m3/s)=S(km2)*L(m)/T (s) ; T(s) est le pas de temps correspondant à la période

sollicitée (mensuelle, annuelle, etc.) qui doit être converti en seconde

METHODOLOGIE

Cas où le site ne dispose ni d’un poste de jaugeage, ni d’un poste à proximité.

Dans ce cas, on cherche le débit spécifique de la localité la plus proche

Ce débit est le quotient du débit rapporté à la surface du bassin versant exprimée en l/s/km2

Il dépend de la pluviométrie, de la perméabilité du sol, de la couverture végétale, de l’apport des nappes

souterraines, de l’évaporation et de l’évapotranspiration

N.B: Quelques soit la source de données (hydrométriques, pluviométrique, débit spécifique) l’objectif est de

reconstituer la courbe de débit classée qui est un outil d’aide au choix des débits intervenants dans le projet.

METHODOLOGIE

EVALUATION DES DIFFERENTES PUISSANCES

Puissance installée disponible Pi = 9, 81 x QE x Hn x R

Puissance garantie Pg = 9,81 x Qg x Hn x R

Productible annuel W = f x Pi x 8760

CRITÈRES DE SÉLECTION DES SITES DE PCH

Pente motrice élevée

Bonne accessibilité au site

Permanence du cours d’eau

RESULTATS OBTENUS DANS LES ZONES OUEST/LITTORAL

143 sites

dont 141

de moins

de 5MW

Sites retenus pour les projets pilotes

4 sites

retenus comme

sites

pédagogiques

Sites retenus pour les projets pilotes

Site Hydro-LEPTCHOP -BIDJOUKA Site Hydro- DIBOMBE-MANJO Site Hydro-CHE NGWEN-BATIE

Sites hydro Hauteur de chute (m) Puissance installée (MW)

LEPTCHOP-BIDJOUKA 80 0,5

DIBOMBE-MONJO 18 0,85

CHE NGWEN-BATIE 30 1,2

NCHI-FOUMBAN 44 3

Site Hydro-NCHI-FOUMBAN

RESULTATS



Serge Lucien FOTSO

Ingénieur polytechnicien, Chef de Projet


DE BIOMASSE-ENERGIE



Le concept de biomasse-énergie Biomasse = matière organique d’origine végétale, animale ainsi que les sous-produits de transformation

correspondants (les déchets organiques).

Biomasse-énergie = valorisation de la biomasse pour la production de l’énergie (chaleur, électricité et

froid):

Cogénération: production simultanée d’électricité et de chaleur

Trigénération: production simultanée d’électricité, de chaleur et de froid

On distingue en général deux grandes catégories de biomasse:

• biomasse sèche (déchets agricoles et forestiers, etc.), dont les techniques de valorisation sont la combustion, la

pyrolyse et la gazéification

• biomasse humide (résidus animaux, déchets urbains, boues d’épuration, etc.): dont les techniques de valorisation

sont la biométhanisation, la fermentation alcoolique et la transestérification ou l’extraction d’huile végétale

Conformément à l’Annexe technique du projet INVEST’€LEC, la biomasse valorisée concernera exclusivement les

résidus et déchets agricoles ou forestiers (biomasse dite sèche).

Méthodologie d’évaluation du potentiel biomasse-énergie d’un site identifié

Etape 1 Etape 2 Etape 3

Collecte des données

(typologie et volume de biomasse

disponible)

•Sites abritant une ou plusieurs parcelles

agricoles sans unité de transformation

industrielle:

Les déchets seront générés lors de la récolte. Et

pour cela, la fiche technique agricole et les

données de production annuelle permettront

d’estimer les volumes

•Sites abritant une ou plusieurs parcelles

agricoles, avec présence d’une unité de

transformation industrielle :

Les déchets seront générés à la fois par la récolte

et par la transformation en usine.

•Sites abritant une scierie par exemple:

Le taux de déchets représente environ 64 % de la

grume.

Analyse des principales filières

de valorisation de déchets

identifiées

Objectifs :

•Encadrer le volume de déchets réellement

valorisables dans le cadre d’un éventuel projet

d’énergie.

•Intégrer la dimension coût dans l’analyse de

l’opportunité de valorisation énergétique des dits

déchets.

Evaluation du potentiel d’énergie

primaire (KWh) disponible sur le

site

Avec:

Mi : Masse disponible en kg du déchet ou résidu

N°i

PCIi : Pouvoir calorifique inférieur du déchet ou

résidu N°i

Méthodologie d’évaluation du potentiel biomasse-énergie d’un site identifié

Types de

produits

Déchets ou sous produit

Ratio

déchets/Produit

Pouvoir calorifique

inférieur (PCI)

(kcal/kg)

Bois 3840

Mais Raffles 1 3500

Tiges et feuilles 3 2500

Riz Pailles 1 3000

Balles 0,25 2500

Petit mil Tiges 2 2500

Epis 0,5 3500

Sorgho Tiges 2 2500

Epis 0,5 3500

Coton Tiges et raffles 2,7 4100

Coques 0,3 3900

Linter 1 3500

Centrale «Moteur à gaz » Centrale « Turbine à gaz »

Centrale « Turbine à vapeur »

Principales technologies de valorisation de la biomasse en énergie

Centrale à cycle combiné « Turbine Gaz-Vapeur »

Principales technologies de valorisation de la biomasse en énergie

Organisation générale d’une centrale de gazéification :

Centrales

Moteur à gaz ou diesel

Turbine à gaz

Turbine à vapeur

Puissance électrique 30 KWé - 2 MWé A partir de 500 KWé Intéressante pour des grosses

puissances

Coût d ’investissement

(génie civil et coûts annexes inclus)

Environ:

1045 €/KW : tout gaz

942 €/KW : dual-fuel

539 €/KW: diesel

Elevé

Elevé

Rendement électrique

30-36%

10-35%

10-20% (pour des puissances

installées < 10 Mwé)

Rendement thermique 40-50%

40-70% 60-70 %

Durée de vie Durée de vie limitée (10-

15 ans)

Elevée Elevée

Coût d’entretien Elevé Moyen Moyen

Autres Peu propice à la

production de vapeur

Production aisée de vapeur Peu intéressant pour les faibles

besoins de chaleur

Dans la zone de l’Adamaoua, nous explorerons davantage le système Moteur à gaz ou diesel,

mieux adapté à une électrification rurale de faible puissance et sans besoin de chaleur.

ANALYSE COMPARATIVE DES PRINCIPALES TECHNOLOGIES

Illustration type :

ANALYSE COMPARATIVE DES PRINCIPALES TECHNOLOGIES

EED RESULTATS OBTENUS DANS LES ZONES OUEST/LITTORAL

Sur la base des principales cultures agricoles exploitées dans les régions de l’Ouest et Littoral, le potentiel

énergétique des déchets ci-après a été avalué :

Rafles de maïs Balles de riz

Fibres ( palmiers à huile) Rafle (palmiers à huile).

Coque d’arachide

EED

Potentiel énergétique estimé à partir des statistiques de production agricole

dans les régions de l’Ouest et Littoral (2007/2008)

Culture

Production

annuelle (t)

Département

Production

annuelle (t)

Qnté de

déchets

disponibles

(t)

Energie primaire

disponible (Kcal)

Potentiel

d’électricité annuel

disponible (GWh)

Maïs

79 566

Bamboutos/Haut-Nkam 19 433 19 433 6.8 *1010 23.70

Hauts-Plateaux/Koung-

Khi

11 678 11 678 4.1*1010 14.30

Menoua 32 223 32 223 1.1 *1011 38.37

Mifi/Nde 5 278 5 278 1.8 *1010 6.23

Noun 10 954 10 954 3.8 *1010 13.25

Riz 1 101 Ndé 718 179 5.4 *108 0.19

Noun 383 95 2.8 *108 0.09

Arachide

4 062

Bamboutos/Haut-Nkam 916 183 4.6 *108 0.16

Koung-Khi 601 120 3 *108 0.10

Hauts Plateaux 1 803 360 9 *108 0.31

Menoua 742 148 3.7 *108 0.13

Palmier à huile

4 907

Haut-Nkam 1 112 467 4.9 *108 0.17

Menoua 2 029 852 8.9 *108 0.31

Nde 655 275 2.9 *108 0.10

Noun 1 111 467 4.9 *108 0.17

Potentiel d’électricité annuel disponible pour la zone OUEST 95.58

Zone OUEST:


EED

Ce potentiel n’est donné à ce stade qu’à titre indicatif. Une mission de terrain sera notamment

nécessaire pour mieux encadrer la part de déchets valorisable et les contraintes de leur transport.


Culture

Production

annuelle

(t)

Département

Production

annuelle

(t)

Qnté de

déchets

disponibles

(t)

Energie primaire

disponible

(Kcal)

Potentiel

d’électricité annuel

disponible

(GWh)

Maïs

86 833

Moungo 56 205 56 205 2.0 *1011 69.76

Nkam 17 951 17 951 6.3 *1010 21.98

Sanaga Maritime 7 953 7 953 2.8 *1010

9.76

Wouri 4 724 4 724 1.6 *1010 5.58

Arachide

2 044

Moungo 543 108 2.7 *108 0.09

Nkam 601 120 3.0 *108

0.10

Sanaga Maritime 812 162 4.0 *108 0.14

Wouri 88 18 4.5 *107 0.01

Palmier à huile

36 147

Moungo 7 997 3 587 3.8 *109 1.32

NKam 4 948 2 078 2.2 *109 0.76

Sanaga Maritime 23 014 9 665 1.0 *1010 3.49

Wouri 188 79 8.3 *107 0.03

Potentiel d’électricité annuel disponible pour la zone LITTORAL 113.02

Zone LITTORAL :

Potentiel énergétique estimé à partir des statistiques de production agricole

dans les régions de l’Ouest et Littoral (2007/2008)


Piste de projets de valorisation des balles de riz à explorer autour de la localité de Tonga.

N° du Site Localité Types de déchets

valorisés

Qté de déchets

exploitées

(t/an)

Puissance de la

petite centrale

(KWé)

Technologie Fabriquant

1

TONGA

Balles de riz

71

40

Dual-fuel

ANKUR ou

équivalent

Hypothèses :

• Localité située au cœur du bassin de production dans le département du NDE.

• Mobilisation d’environ 71t/an de balles de riz dans le département du NDE, pour alimenter un gazogène à installer à

TONGA, représentant ainsi moins de 50% du potentiel de déchets disponibles.

RESULTATS



Serge Lucien FOTSO

Ingénieur polytechnicien, Chef de projet

SYNTHESE DES PROJETS AUTOUR DES

SITES PILOTES



CARTE ELECTRIQUE DES ZONES OUEST/LITTORAL

CRITERES DE SELECTION DES SITES PILOTES

1. Cohérence territoriale, communale ou intercommunale (département), afin d’en faciliter le

développement dans une logique de PPP local – Priorité au raccordement du Chef-lieu des Communes

concernées

2. Caractère pédagogique/démonstratif - exploration de différents schémas de production

décentralisée (hydro/biomasse):

Injection sur un réseau décentralisé alimenté exclusivement par du thermique

Injection sur le Réseau Interconnecté Sud (RIS)

Distribution locale indépendante, isolée ou en grappe

3. Couverture si possible de l’ensemble des Départements de la zone

4. Possibilité de développement à moyen terme, dans un cadre pilote

RAPPEL DES SITES PILOTES RETENUS

Sites hydro

Site sur le LEPTCHOP, Communes ( Bipindi, Lokoundje, Efoulan, Lolodorf, Akom II), à proximité de Bidjouka (0,5MW)

Site sur le DIBOMBE, Commune de Manjo, à proximité de Manjo (0,85MW)

Site sur le CHE NGWEN, Communes (Baham, Bamendjou, Bangou, Batié), à proximité de Batié (1,2MW)

Site sur le NCHI, Commune de Foumban, à proximité de Foumban (3 MW)

Sites biomasse

Site de Tonga (40KWé): exploitant les Balles de riz

GEOSIM®, Geographic Simulation:

une plate-forme modulaire

4 modules interdépendants

PRE-

ELECTRIFICATION

ANALYSES

SPATIALES

PREVISION DE

LA DEMANDE

OPTIMISATION DES

OPTIONS

D’APPROVISIONNEMENT

SYNTHESE GRAPHIQUE DES PROJETS OBTENUS

Centrale hydro de LEPTCHOP- 0.5MW

avec distribution en mode isolé


Centrale hydro de CHE NGWEN - 1.2MW

avec injection sur le réseau RIS

Centrale hydro de DIBOMBE– 0,85MW

avec injection sur le réseau RIS


Centrale hydro de NCHI- 3MW

avec injection sur le réseau RIS Centrale de gazéification de TONGA (40 kWé)

Avec injection sur le réseau RIS

CARTE DE SYNTHESE DES DIFFERENTS PROJETS PILOTES

RESULTATS



Serge Lucien FOTSO

Chef de Projet EED

ANALYSES ECONOMIQUES ET

FINANCIERES



METHODE

Calcul des trois principaux indicateurs permettant d’évaluer la rentabilité définitive d’un projet :

1. La Valeur Actualisée Nette (VAN), dont une valeur positive traduit la rentabilité du projet ;

2. Le Taux de Rentabilité Interne (TRI), qui indique que le projet est rentable si le taux calculé est supérieur au

taux d’actualisation requis par l’investisseur ;

3. Le temps de retour sur investissement (délai de récupération des capitaux – DRC), qui définit la durée au bout

de laquelle l’investisseur recouvre le montant total des capitaux propres investis.

SCENARIOS ENVISAGES

1. SCENARIO 1: BAU (Business As Usual): Emprunt à 70% du coût d’investissement auprès

d’une banque commerciale, au taux de 11% l’an; fonds propres à hauteur de 30%;

2. SCENARIO 2: SPI (Subvention Publique sur Investissement): Subvention à hauteur de

70%, emprunt de 20% au taux de 6% l’an, et fonds propres à hauteur de 10%;

3. SCENARIO 3: PPD (Prise en charge Publique de la Distribution): Subvention sur la

distribution à 100%; emprunt sur la production à hauteur de 70% au taux de 6% l’an; fonds

propres à hauteur de 30% sur la production;

4. SCENARIO 4: PPP (Partenariat Public Privé - Economie mixte)

• Distribution: subvention à 100%;

• Production:

• 67% secteur privé (70% endettement et 30% fonds propres)

• 33% secteur public (70% subvention et 30% endettement)

• Emprunts publics et privés au taux de 6% l’an

PROJET HYDRO – LEPTCHOP-BIDJOUKA

Simulation économique et financière en fonction des schémas de financement Taux d’actualisation : 10% Taux d’inflation : 3% Impôt sur les sociétés : 38,5%

SCENARIOS

1 - Business as usual

(BAU)

2 - Subvention publique

et prêts concessionnels

(SPI)

3 - Prise en charge

publique de la distribution


sur la production (PPD)

4 - Scénario 3 + prise de

participation publique

dans la production (PPP)

SBV: 0%

FP: 30%

EDT: 70%

Taux de l’emprunt :

11%

SBV: 70%

FP: 10%

EDT: 20%

Taux de l’emprunt : 6%

SBV : 100%Distribution

Production :

100% secteur privé

dont :

FP : 30%

EDT : 70%


SBV : 100% Distribution

Production :

67% secteur privé dont :

FP : 30%

EDT : 70%

33% secteur public dont :

SBV : 70%

EDT : 30%

Taux des emprunts : 6%

Fonds propres (FCFA) 400 millions 133 millions 274 millions 182 millions

Tarif de rachat du KWh (90%) 175 FCFA 175 FCFA 175 FCFA 175 FCFA

Temps de retour sur FP 12 ans <1 ans 3 ans <2 ans

Taux de rentabilité interne sur

FP 10,65% 92,93% 29,10% 53,6%

PROJET HYDRO–DIBOMBE-MANJO


SCENARIOS


(BAU)



(SPI)

3 - Prise en charge







SBV: 0%

FP: 30%

EDT: 70%


11%

SBV: 70%

FP: 10%

EDT: 20%



Production :

100% secteur privé

dont :

FP : 30%

EDT : 70%



Production :


FP : 30%

EDT : 70%


SBV : 70%

EDT : 30%




Temps de retour sur FP 12 ans <1 ans 10 ans 3 ans


FP 12,68% 102,53% 16,63% 30,78%

PROJET HYDRO–POUPEM


SCENARIOS


(BAU)



(SPI)

3 - Prise en charge







SBV: 0%

FP: 30%

EDT: 70%


11%

SBV: 70%

FP: 10%

EDT: 20%



Production :

100% secteur privé

dont :

FP : 30%

EDT : 70%



Production :


FP : 30%

EDT : 70%


SBV : 70%

EDT : 30%






FP 13% 104% 16,6% 31,6%

PROJET HYDRO–NCHI-FOUMBAN


SCENARIOS


(BAU)



(SPI)

3 - Prise en charge







SBV: 0%

FP: 30%

EDT: 70%


11%

SBV: 70%

FP: 10%

EDT: 20%



Production :

100% secteur privé

dont :

FP : 30%

EDT : 70%



Production :


FP : 30%

EDT : 70%


SBV : 70%

EDT : 30%


Fonds propres (FCFA) 1,7 milliards 550 millions 1,7 milliards 1,1 milliards


Temps de retour sur FP 12 ans 1 ans 11 ans 4 ans


FP 10,3% 91,3% 13,27% 25%

PROJET BIOMASSE–TONGA


SCENARIOS


(BAU)



(SPI)

3 - Prise en charge







SBV: 0%

FP: 30%

EDT: 70%


11%

SBV: 70%

FP: 10%

EDT: 20%



Production :

100% secteur privé

dont :

FP : 30%

EDT : 70%



Production :


FP : 30%

EDT : 70%


SBV : 70%

EDT : 30%






FP 10,2% 103% 29,64% 54,3%

MERCI DE VOTRE ATTENTION

Serge Lucien FOTSO, Chef de Projet

Et

Marc Ghislain MBALA ETOA, Hydraulicien

[email protected]

[email protected]



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