66
3. La renouvelable fondamentale : lnergie solaire
3.1. Les bases de lnergie solaire
Le Soleil est lorigine de nombreuses nergies re-
nouvelables. Ainsi peut-on considrer lnergie solaire
comme une ressource nergtique renouvelable fon-
damentale dans le monde.
Il y a cependant diffrentes sortes dnergie solaire:
lnergie solaire historique 59 : les combustibles fos-
siles (non renouvelables !) ;
la conversion directe de lnergie solaire en lectri-
cit : le photovoltaque ;
la conversion directe de lnergie solaire en chaleur :
le solaire thermique ; et
lnergie solaire indirecte par la photosynthse : la
biomasse.
Dans cette section, nous allons nous proccuper seu-
lement des formes dites classiques de lnergie so-
laire, cest--dire le solaire thermique et le solaire
lectrique (photovoltaque).
3.2. Les caractristiques de la source
Le Soleil est constitu principalement dhydrogne et
dhlium ; il a une temprature son centre de 16 000
000 C. Cette haute temprature est gnre par un
processus de fusion nuclaire qui devrait durer au
moins encore 4,9 millions dannes.
Sur la surface du Soleil, la temprature reste encore
impressionnante avec ses 5 600 C (en comparaison
: le point de fusion du fer se situe ~ 1 730 C). Cette
haute temprature voyage toute la distance du Soleil
la Terre environ 150 millions de kilomtres. Quand
elle atteint la Terre, elle est encore approximativement
de 10 80 C selon langle sous lequel le rayonne-
ment solaire atteint la surface de la Terre.
Cependant, ce qui est plus important que les temp-
ratures actuelles du rayonnement solaire, cest la den-
sit de puissance, le flux de rayonnement par unit de
surface appele rayonnement ou ensoleillement en
watt par mtre carr (W/m2). Le maximum thorique
(constante solaire) est denviron 1 341 W/m2 mais
comme latmosphre terrestre absorbe une partie du
rayonnement solaire extraterrestre, le rayonnement ar-
rive la surface de la terre rduit 1000 W/m2. Ce
rayonnement terrestre de 1000 W/m2 est le rayonne-
ment solaire global maximum utilisable par ciel d-
gag, dans lapplication dun systme solaire
photovoltaque. videmment, le rayonnement solaire
global nest pas disponible de faon continue en tout
point de la plante, car en plus de linfluence de lat-
mosphre, il varie aussi selon les facteurs mtorolo-
giques et gographiques. Ce rayonnement sera donc
intense ou lev certains endroits et moindre dautres.
En pratique, on atteint les 1 000 W/m2 soit 1 kW/m2 aux
endroits trs ensoleills.
59
Historique veut dire au moins290 millions dannes
Rayonnement solaire globalreu = 1000 W/m direct+ diffus+ rflchi
Figure 3 1
Rayonnement solaire en wattpar mtre carr
Source : PERACOD
67
Il arrive souvent quon dcrive la source solaire en
terme dirradiation solaire lnergie disponible par
unit de surface et par unit de temps (comme le ki-
lowatt-heure par mtre carr par an kWh/m2). La po-
sition du Soleil par rapport la Terre fait que le
rayonnement solaire est plus intense dans le plan
situ autour de lquateur que dans les plans plus
hauts ou bas (hmisphre nord et sud). D langle
dinclinaison de laxe Terre-Soleil, il existe des saisons
et le degr dinsolation varie en hiver ou en t selon
la latitude du lieu o lon se trouve. Ceci dtermine
galement en grande partie, le type de technologie
nergtique solaire pouvant tre utilise (par exem-
ple, parabolique ou pas).
3.3. Le potentiel de lnergie solaire
Le flux moyen du rayonnement solaire est de 100
300 watts par mtre carr. Le rendement net de
conversion (lumire du Soleil en lectricit) des cen-
trales lectriques solaires est souvent de 10-15 %.
Ainsi pour capter et convertir des quantits significa-
tives dnergie solaire, il faut trouver des surfaces
substantielles indpendamment de la technologie
utilise (solaire lectrique = photovoltaque, section
3.5. ou solaire thermique, section 3.6.).
Pour linstant, avec un niveau de rendement de 10 %,
il faut une surface de 3-10 kilomtres carrs pour g-
nrer une moyenne annuelle de 100 mgawatts
dlectricit en utilisant un procd photovoltaque (ou
solaire thermique), cest--dire environ 900 MWh par an.
Les rayonnements du Soleil parvenant jusqu' la Terre
dlivrent en une heure une quantit d'nergie sup-
rieure la consommation annuelle mondiale. La puis-
sance totale moyenne disponible sur la surface de la
Terre sous forme de rayonnement solaire excde
10 000 fois la consommation totale de puissance par
lHomme. Ramene par personne vivant sur Terre, la
moyenne de puissance solaire disponible est de 3 MW
alors que la consommation varie de 100 W (les pays
les moins industrialiss) 10 kW (tats-Unis) avec une
moyenne mondiale de 2,1 kW par tte. Bien que ces
chiffres refltent une image relle des possibilits de
lnergie solaire, ils nont que peu de signification pour
le potentiel technique et conomique.
cause des diffrences dans les modles dapprovi-
sionnement en nergie solaire, dinfrastructures ner-
gtiques, de densit de la population, des conditions
gographiques etc., une analyse dtaille du potentiel
technique et conomique de lnergie solaire doit tre
effectue lchelon rgional ou national.
3.4. Le potentiel solaire au Sngal
Le Sngal a un important potentiel solaire avec une
dure annuelle moyenne densoleillement de lordre
de 3 000 heures et une irradiation moyenne de 5,7
KWh/m2/j. Cette irradiation varie entre la partie nord
plus ensoleille (5,8 KWh/m2/j Dakar) et la partie sud
plus riche en prcipitations (4,3 KWh/m2/j Ziguinchor).
Figure 3 2
Cartes de tempratures annuellesmoyennes
Source : Robert A. Rohde / Global Warming Art Figure 3 3
Irradiation annuelle dans 4 rgionschoisies du Sngal
Source : DASTPVPS\SOLARIRR.INS. Edit par: PSAES, Projet sn-galo-allemand nergie solaire
68
3.5. Llectricit partir du Soleil :le photovoltaque
Lnergie solaire photovoltaque a pris un essor re-
marquable durant ces dernires annes. Les appli-
cations raccordes au rseau continuent constituer
la croissance la plus rapide des technologies de pro-
duction dlectricit, avec une augmentation de 70 %
des capacits existantes pour atteindre 13 GW 61.
3.5.1.Technologie et applications
Leffet photolectrique convertit directement lnergie
du Soleil en nergie lectrique. Cet effet est connu de-
puis bien longtemps des semi-conducteurs mat-
riau pour transistors et puces. Ce nest que dans les
annes 70, alors que la matire premire devenait
moins chre, quon a dvelopp des appareils ner-
gtiques photovoltaques pour les vaisseaux spatiaux
et pour les besoins nergtiques moins importants
comme les calculatrices lectroniques, les montres,
etc.
Dans un module photovoltaque, la charge est
connecte entre deux couches de contact lectrique,
lune larrire du panneau et lautre au dessus.
L'nergie produite par les rayonnements est spare
en charges positives et ngatives, qui peuvent tre
utilises aux deux ples des cellules comme une bat-
terie. Pour obtenir de meilleurs rendements, de nom-
breuses cellules solaires vont tre assembles et
relies en srie. Le dessus du panneau est revtu
dune couche antireflet afin que la lumire entrant ne
soit pas rflchie mais absorbe par les couches
semi-conductrices du panneau. Tous les panneaux
photovoltaques comprennent ces deux sortes de
semi-conducteurs, lune avec des lectrons positifs et
lautre avec des lectrons ngatifs. La surface de ces
panneaux est polie.
Figure 3 4
Carte prliminaire de lensoleillementmoyen (kWh/m2/j) du Sngal
Source : tude PTFM-ASER 60
60
Carte des variations de len-soleillement partir de don-nes mesures au Sngalsur trois sites (Louga, Saint-Louis, Tambacounda), desdonnes disponibles dans labase de donnes de RETS-creen International troisstations de mesure au sol(Dakar, Matam, Ziguinchor)et des donnes extraites dela base de donnes de laNASA (2004) pour plus de 29localits rparties sur tout leterritoire sngalais.
61
Renewables Global StatusReport : 2009 Update.REN21. Paris 2009.
Figure 3 5
nergie solaire photovoltaque : puis-sance mondiale installe 1995 2008
SGrid connected only = connect au rseau uniquement
Off grid only= hors rseau uniquement
Source : REN21, Renewables Global Status Report : 2009 Update.
Figure 3 6
Structure dun module photovoltaique
Source : PERACOD
69
Comme le principe technique dun transistor, la lu-
mire (photon) entrant sur la structure du semi-
conducteur soulve des lectrons (libres) la matire
semi-conductrice, crant un courant lectrique
continu qui va circuler entre les deux couches de
contact.
Aujourdhui on produit principalement trois sortes de
modules photovoltaques :
le silicium monocristallin ;
le silicium polycristallin; et
les technologies en ruban et couches minces
Environ 85 % des cellules photovoltaques utilises
dans le monde sont fabriques partir de silicium
cristallin, matriau prouv depuis de nombreuses an-
nes. l'avenir, l'utilisation de cellules couche mince
va galement se renforcer puisque cette technologie
utilise non seulement moins de silicium, mais permet
d'engendrer des cots de fabrication moins impor-
tants par l'utilisation d'autres technologies de semi-
conducteurs. Le niveau de performance des cellules
couche mince est pour l'instant lgrement infrieur
celui des panneaux photovoltaques standards, n-
cessitant de ce fait une surface d'installation plus im-
portante pour un rendement quivalent. Au moment
de porter son choix sur des modules photovoltaques
prcis, il convient de rflchir non seulement aux
cots de ces derniers mais galement aux cots de
performance, c.--d. le nombre de kilowattheures pro-
duits (prix de revient).
Lorsque les panneaux photovoltaques sont intercon-
nects entre eux et fixs sur un support, on obtient un
champ photovoltaque fonctionnant comme une seule
unit de production dlectricit. La puissance du
champ PV est rvle en Watt crte (Wc).
Afin de pouvoir stocker lnergie lectrique produite
dans la journe, on utilise une batterie qui est com-
pose des units lectrochimiques, appeles cellules,
qui produisent un voltage en transformant lnergie
chimique en nergie lectrique. Chaque cellule a une
tension entre 1 et 2 V selon le type de matriau utilis.
Ainsi on relie plusieurs cellules entre elles pour fournir
une tension adquate et obtenir 6, 12, 24 ou 48 V.
Lnergie lectrique provenant des panneaux photo-
voltaques est stocke dans la batterie sous forme de
courant continu faible tension continue. Pour pou-
voir alimenter directement des appareils fonctionnant
avec du courant alternatif sous tension alternative le-
Figure 3 7
La conversion photovoltaque
Source : PERACOD
Figure 3 8
Vue densemble des panneauxphotovoltaques
Source : Deutsche Gesellschaft fr Sonnenenergie e.V.
Figure 3 9
Vue dtaille des panneauxphotovoltaques
Source : Deutsche Gesellschaft fr Sonnenenergie e.V.
70
ve (110V/220V), on utilise un onduleur qui convertit
ce courant continu en courant alternatif.
Le rgulateur de charge contrle la quantit de cou-
rant continu qui arrive ou qui sort de la batterie pour
viter son endommagement.
Principalement, on peut utiliser llectricit produite
partir du PV de deux faons : comme puissance au-
tonome pour des utilisations isoles ou pour une ex-
ploitation avec raccordement au rseau. Dans le cas
de systmes en sites isols, le rendement nergtique
est adapt aux besoins nergtiques, le cas chant,
il est stock dans des accumulateurs ou complt par
une source nergtique supplmentaire (systme hy-
bride). Dans le cas de systmes raccords au rseau,
le rseau public dlectricit assume le stockage lec-
trique.
3.5.1.1. Les systmes autonomes
3.5.1.1.1 Les systmes solaires de type individuel
pour habitations
Les gnrateurs photovoltaques, ne ncessitant ni
combustible ni entretien, font quils constituent une
source idale pour les petits besoins en lectricit
en situations isoles.
Le photovoltaque est donc souvent utilis pour ali-
menter des habitations (figure 3-10). Un tel systme
comprend au moins ce qui suit :
un ou des panneau(x) PV :
un rgulateur ;
une batterie de stockage ;
des lampes conomie dnergie ; et
divers appareils dusages tels la radio ou la tlvision.
Bien sr, les grandes units avec plusieurs panneaux
et /ou plusieurs batteries sont possibles afin de pou-
voir connecter des biens haute consommation
dnergie comme des rfrigrateurs ou des machines
lectriques plus petites dans un atelier. De manire
gnrale, il est avantageux davoir recours des ap-
pareils ayant une trs bonne efficacit nergtique
tels que par exemple les lampes conomie dner-
gie ou LED, les rfrigrateurs courant continu co-
nomes en nergie, etc.
Cependant, comme les cots pour les panneaux pho-
tovoltaques sont considrables, il nest pas souvent
conomique dapprovisionner les grands besoins
dnergie lectrique partir du photovoltaque.
3.5.1.1.2. Le PV dans les installations
techniques isoles
Nombre dinstallations techniques sont installes loin
des rseaux dlectricit et ont besoin dun approvi-
sionnement dcentralis en lectricit.
Les systmes solaires alimentent de manire fiable les
installations techniques situes dans des rgions loi-
gnes des rseaux et ncessitent un minimum de
maintenance. Equips de modules solaires, daccu-
mulateurs et de dispositifs de rgulations, les diff-
rents systmes suivants peuvent tre aliments :
stations mettrices et amplificateurs (radio, tlvision) ;
communications et stations de tlphonie mobile ;
dispositifs de signalisation (chemins de fer) ;
stations de mesure ; et
installations de surveillance (par exemple pipelines,
etc.)
3.5.1.1.3. Les systmes de pompage
photovoltaque (PPV)
Une troisime application autonome trs utile est les
systmes de pompage photovoltaques ou PPV. Des
systmes photovoltaques assurent la fois lapprovi-
sionnement en eau potable, lirrigation des surfaces
agricoles ou labreuvage du btail dans les rgions
recules loignes du rseau. Dans ce cas, on na
pas besoin daccumulateur car leau pompe peut
tre stocke dans un rservoir.
Ces systmes PPV peuvent tre utiliss pour lirriga-
tion de cultures de rapport ou de ppinires ou bien
Figure 3 10
Composants dun systmesolaire dhabitation
Source : PERACOD
71
pour le pompage deau potable et constituent souvent
une source dnergie de pompage plus fiable que les
groupes moteur / pompe marchant au diesel ou ga-
zole.
La figure 3-13 reprsente les diffrents composants
dun systme PPV typique. Normalement, le courant
direct (CD) du gnrateur solaire est transform en
courant alternatif (CA) laide dun onduleur. Ainsi, on
vite les dperditions dans le systme CD et on peut
utiliser une pompe CA rendement global plus lev
Figure 3 12
Systme solaire dhabita-tion isole en Casamance(Sngal)
Source : PERACOD
Figure 3 13
Lampadaire solaire enCasamance (Sngal)
Source : PERACOD
Figure 3 11
Composants dunsystme PPV
Source : Jargstorf 2004
72
3.5.1.1.4. Approvisionnement des villages
en lectricit
Une autre application autonome du photovoltaque est
son utilisation dans llectrification rurale. De nom-
breux villages dans lensemble du monde ne sont pas
raccords au rseau dlectricit.
Les petits rseaux dcentraliss, appels mini cen-
trales, peuvent approvisionner en lectricit des bti-
ments isols, voire mme plusieurs bourgades. Le
petit rseau de distribution est aliment partir dun
approvisionnement central, dune mini-centrale, en
lectricit. Il sagit souvent de systmes hybrides uti-
lisant le photovoltaque, des arognrateurs et des
gnrateurs au Diesel allis un accumulateur et
un onduleur permettant lapprovisionnement en cou-
rant alternatif. Les maisons individuelles, les units de
production et les institutions communales telles que
les coles et les services de sant sont relies au r-
seau.
Les systmes sont adapts au consommateur en
puissance et en capacit et peuvent tre agrandis et
dvelopps si ncessaire.
Pour les initiatives au Sngal voir la section 3.5.3. -
Le photovoltaque au Sngal
Des programmes dlectrification rurale sont en cours
dexcution dans beaucoup de rgions du monde.
titre dexemple, lInde a instaur un programme
dlectrification des villages reculs. Dbut 2009, en-
viron 4 250 villages et 1 160 hameaux sont lectrifis
laide des nergies renouvelables. On compte plus
de 435 000 installations dclairage domestique,
700 000 lanternes solaires, 7 000 pompes eau pho-
tovoltaques et 637 000 fours solaires en utilisation.
Les installations hors rseau de gazification pour
produire de llectricit partir de la biomasse ont une
puissance installe de 160 MW. LInde sest fix lob-
jectif dlectrifier 600 000 villages reculs dici 203262..
Figure 3 14
Systme de pompagephotovoltaque au Sngal
Source : PRS - Projet Rgional Solaire
Figure 3 15
Approvisionnement desvillages en lectricit
Source : PERACOD
62
Renewables Global StatusReport : 2009 Update.REN21. Paris 2009.
73
3.5.1.2. Le photovoltaque en rseau
Les cellules solaires produisent directement de lner-
gie lectrique partir de la lumire reue. Il sagit de
courant continu. Les systmes photovoltaques pour
tre raccords au rseau ncessitent un onduleur qui
transforme le courant direct du gnrateur solaire en
courant alternatif une tension habituellement utilise
dans le rseau (gnralement 220 ou 110 V). Il gre
galement la rgulation du fonctionnement optimal en
fonction du rayonnement et contient des dispositifs de
surveillance.
Compars une installation hors rseau, les cots du
systme sont plus bas tant donn quun stockage
dnergie nest en gnral pas ncessaire, facteur
amliorant galement lefficacit du systme et rdui-
sant limpact sur lenvironnement.
On assiste aujourd'hui une forte croissance mon-
diale des installations photovoltaques couples au r-
seau, dont l'lectricit photovoltaque transforme par
un onduleur est rinjecte dans le rseau lectrique
public sous forme de courant alternatif. Il existe diff-
rentes classes de puissance pour les installations
photovoltaques couples au rseau : de la petite ins-
tallation sur des habitations d'une puissance pouvant
atteindre par ex. 1 kWc (kilowatt crte), d'une surface
photovoltaque d'environ 10 m de grandes installa-
tions de plein air d'une puissance allant de quelques
centaines de kilowatts crte des dizaines de MWc
pouvant couvrir une surface photovoltaque de plus
de 100 000 m.
Les petites installations d'une puissance nominale
courante de 3-4 kWc peuvent parfaitement tre int-
gres des btiments existants. Les installations de
taille intermdiaire d'environ 30 kWc 50 kWc sont
frquemment implantes sur les hangars d'usine, b-
timents accueillant des bureaux, btiments agricoles,
coles, mairies ou autres btiments publics. Les ins-
tallations plus importantes d'une puissance de plu-
sieurs mgawatts correspondent gnralement des
installations de plein air. Une des plus grandes instal-
lations en Allemagne, d'une puissance de 40 MWc, a
t construite en 2008 proximit de Leipzig, qui-
pe exclusivement de panneaux couche mince. Le
rayonnement global qui, autour de Leipzig, atteint une
moyenne d'environ 1 055 kWh/m, permet cette cen-
trale d'injecter environ 40 000 000 kWh d'lectricit
par an dans le rseau public. En Saxe, cette quantit
d'lectricit correspond l'approvisionnement de
quelque 16 200 habitations et vite la propagation
dans l'atmosphre d'environ 37 000 t de CO2.
Une condition pralable pour une injection dans le r-
seau est un cadre institutionnel bien dfini et des me-
sures comme les prix de rachat garanti (voir section
7.4.).
3.5.2. Rsum des photovoltaques
Aujourdhui, les cellules photovoltaques atteignent un
rendement de 10 15 % indpendamment de la tech-
nologie utilise. Il nest pas clair aujourdhui laquelle
de ces technologies comptitives silicium mono-
cristallin, silicium polycristallin ou celles en ruban
russira pntrer le march. Mais lopinion gnrale
est qu terme, on atteindra un rendement dau moins
20 % avec les cellules PV 63.
On considre gnralement que les cots dinvestis-
sement des systmes photovoltaques sont une
contrainte essentielle pour cette technologie parti-
culirement dans le monde en dveloppement, o le
capital manque.
63
Dossier thmatique n10, Re-nouvelables 2004. Johansson,Thomas B. et al. : Les poten-tiels de lnergie renouvelable.
Figure 3 16
Installations photovoltaquesen rseau
Source : PERACOD
74
Comme alternative llectrification rurale en rseau,
les systmes solaires isols des habitations offrent
quelques avantages conomiques sur llectrification
conventionnelle en rseau.
Il y a beaucoup de pays qui ont introduit avec succs
les programmes de diffusion des systmes solaires
dhabitation pour lesquels on met en uvre de nou-
veaux modes de financement des cots qui permet-
tent dassurer la durabilit des systmes. Tous ces
modles de systmes solaires doivent tre adapts
chaque situation spcifique et locale il ny a pas de
solution prt--porter.
3.5.3. Le Photovoltaque au Sngal
La puissance photovoltaque installe a plus que dou-
bl durant les 10 dernires annes. En 2000, la puis-
sance tait de 850 kWc seulement, en 2007 elle tait
estime plus de 2 000 kWc dj (figure 3-17).
lheure actuelle, la technique photovoltaque trouve
surtout son utilisation (figure 3-18) sous forme de sys-
tmes solaires de type individuel (plus dun tiers des
applications) mais son utilisation en mini-centrales, en
gnral dans des systmes hybrides (autour de 15 %)
gagne de plus en plus dimportance dans le secteur
de llectrification rurale. Lintgration du photovol-
taque dans la production dlectricit raccorde au
rseau na pas encore dpass le stade de projet.
Dautres champs dapplication importants sont les sta-
tions de relais de tlcommunications (environ 20 %)
ainsi que son utilisation pour les pompes eau (autour
de 25 %).
Lutilisation du solaire photovoltaque (en systme hy-
bride) pour la fourniture dlectricit en milieu rural
semble tre aujourdhui loutil le plus efficient pour de
petits villages trs loigns du rseau lectrique.
De grands projets dlectrification rurale se sont ra-
liss au niveau national grce aux efforts du gouver-
nement et de la coopration bilatrale (voir section
7.4.2.1. les programmes dlectrification rurale au
Sngal).
linitiative de la coopration sngalo-allemande
travers son programme PERACOD, un important pro-
gramme dlectrification rurale qui devra fournir de
lnergie lectrique environ 200 villages a vu le jour.
Le projet ERSEN (lectrification Rurale Sngal) dans
ses phases 1 et 2 est excut conjointement par
lASER (Agence Sngalaise dlectrification Rurale)
et le PERACOD sur un financement nerlandais. Du-
rant la premire phase du projet (2005-2008), lobjec-
tif tait dassurer laccs llectricit pour 74 villages.
Durant sa deuxime phase (2009-2011), plus de 140
villages sont cibls. En vue damliorer la qualit des
services de base fournis aux villageois, chaque vil-
lage slectionn doit disposer dau moins une cole et
une case de sant. Ainsi, les systmes lectriques so-
laires assurent lapprovisionnement en lectricit de
lcole, de la case de sant, mais aussi des mnages.
Afin de rendre llectricit utile et accessible tous,
diffrents types de services sont offerts aux usagers
Figure 3 17
Puissance photovoltaqueinstalle au Sngal
Source : PERACOD, 2006
Figure 3 18
Rpartition de la puissance installeselon application en 2005 au Sngal
Source: Selon la Stratgie Nationale de Dveloppement des ner-gies Renouvelables pour la Lutte contre la Pauvret. Rapport gn-ral (provisoire). Mai 2005. Ministre de lnergie et des Mines.
Pui
ssan
ce (
kWc)
Annes
75
avec diffrentes technologies :
les systmes solaires individuels pour les besoins
en lectricit des mnages, des coles et des cases
de sant. Ces systmes fournissent de llectricit suf-
fisante pour 4 points lumineux et une tlvision en noir
et blanc, une radio et un chargeur de portables ;
les lampadaires solaires pour clairer les chemins,
les places publiques et parfois les lieux de culte ; et
les mini-centrales solaire-Diesel (dernirement une
mini-centrale olien-solaire-Diesel a t galement
mise en service et on pense quil y a un potentiel
considrable pour cette forme dapprovisionnement
en nergie au Sngal voir section 4.4.) qui ont une
capacit suffisante pour alimenter les mnages et in-
frastructures dun village de 500 700 habitants. Ce
service est comparable ceux offerts en ville, ce qui
permet dutiliser tout type dquipement et facilite le
dveloppement des usages productifs.
ERSEN met laccent sur la fourniture dquipements
faible consommation. En intgrant les innovations
techniques relatives lefficience nergtique des r-
gulateurs et des lampes basse consommation de
haute qualit, on peut augmenter denviron 50 % la
quantit maximum dnergie susceptible dtre pro-
duite par un systme pour un niveau dinvestissement
donn. Des rgulateurs de charge innovants sont tes-
ts pour une protection optimale des batteries.
Figure 3 19
Minicentrale solaire auvillage de Ndell
Source : GIZ / Kamikazz
Le village de Ndell dans le Bassin Arachi-dier est aliment en lectricit partir duneminicentrale photovoltaique uniquement.
Figure 3 20
Batteries lintrieurde la centrale
Source : GIZ / Kamikazz
76
3.6. La chaleur du Soleil : le solaire thermique
Le solaire thermique fait partie des utilisations les plus
anciennes dnergie. Le Soleil met des rayonne-
ments et en rentrant en contact avec un corps, le
rayonnement solaire augmente la temprature de ce
corps. Lillustration la plus simple de ce principe est
que depuis toujours, lhomme se met au soleil pour se
rchauffer.
Le solaire thermique capte dans un premier temps le
rayonnement solaire grce ses capteurs solaires,
puis le transforme en chaleur (nergie thermique).
Dans un deuxime temps, le systme thermique
transfre cette chaleur par lintermdiaire dun dispo-
sitif de transport de chaleur jusqu lendroit dsir :
un rservoir deau, un tube ou dautres.
Aujourdhui, lnergie thermique connat diffrentes
applications tels les panneaux solaires chauffants
(production deau chaude pour des habitations), des
fours solaires, des schoirs solaires ou les grandes
centrales de production dlectricit partir du solaire
thermique.
3.6.1. Technologie et applications
3.6.1.1. Le chauffage solaire
Des capteurs solaires convertissent les rayons du So-
leil en nergie thermique exploitable. Cette chaleur
peut tre stocke jusqu son utilisation.
Labsorbeur est llment cl de tout capteur : il doit
absorber le plus possible du rayonnement solaire dont
il est clair, le convertir en chaleur et veiller ce que
seule une proportion aussi minime que possible soit
rflchie.
Il existe plusieurs types de capteurs dont le choix se
fait en fonction des conditions climatiques et de la
temprature souhaite de leau chaude64.
Capteurs plans liquide avec vitrage : il sagit dun
botier rectangulaire surface vitre dont larrire est
protg par un panneau isolant. lintrieur se trouve
un matriau absorbant plac entre lisolant et la sur-
face en plaque de verre. Cette fabrication a pour effet
demprisonner le maximum dnergie capte (effet de
serre) et d'engendrer peu de pertes thermiques. Ainsi
ces capteurs vitrage procurent un maximum de per-
formance mme en temps de froid. Par contre, ils sont
plus coteux que les capteurs sans vitrage et diffici-
lement manipulables.
Capteurs plans liquide sans vitrage : ce sont des
capteurs solaires usage saisonnier. Ils sont d'un
moindre cot car bien quils captent efficacement
lnergie solaire, ils engendrent beaucoup de pertes
thermiques lorsque leur temprature augmente. Ils
sont recouverts d'un plastique polymre noir, form
de multiples canaux travers lesquels l'eau circule.
On utilise les capteurs solaires sans vitrage lorsque
l'application fonctionne de faon saisonnire ( tem-
prature douce), dans les pays chauds ou quand il
sagit des besoins en temprature peu leve comme
dans le cas du chauffage pour piscine.
Capteurs tubes sous vide : c'est l'une des tech-
nologies les plus performantes et les plus sophisti-
ques en matire de captage solaire, mais aussi la
plus coteuse. Ce type de capteur est constitu d'une
srie de tubes aligns paralllement, dans lesquels
on a cr le vide. l'intrieur de ces tubes sous vide
se trouve une plaque sombre (l'absorbeur) de mme
longueur que le tube, qui est traverse sur toute sa
longueur par un conduit (le caloduc ou vaporateur)
qui son tour renferme un liquide. Lors de lexposi-
tion aux rayons solaires, l'absorbeur transforme l'ner-
gie solaire en chaleur qui est rcupre par le
caloduc ou vaporateur. Le liquide qu'il renferme de-
vient gazeux en absorbant la chaleur, s'vapore en re-
montant le tube sous vide jusqu' un condenseur situ
la partie suprieur du tube. Le liquide cde alors sa
chaleur un fluide caloporteur qui transmet cette cha-
leur un changeur thermique plac dans le rser-
voir de stockage. Ce procd de captage d'nergie
thermique o les capteurs sont sous vide offre lg-
Figure 3 21
Capteur solaire
Source : PERACOD
64
Les paragraphes suivantssont tirs de http://www.ener-giepropre.net [consult le 8avril 2010].
77
ret et rsistance, une dure de vie d'environ 20 ans
et une excellente performance mme sous rayonne-
ment faible. On utilise cette technique lors des appli-
cations dans les pays froids quand elles sont utilises
tout au long de lanne.
Contrairement aux systmes photovoltaques, les pe-
tits systmes solaires thermiques peuvent tre
construits un niveau de technologie locale. Il ne faut
pas beaucoup de technologie pour fabriquer un
chauffe-eau solaire thermique. Les parties principales
dun tel appareil sont : un capteur solaire, une vitre ou
du polythylne, un changeur de chaleur, un rser-
voir de stockage, une pompe et des tuyaux.
Lorsque la technologie solaire est intgre des sys-
tmes de service de btiments plus complexes, les
installations rgules circulation force prdomi-
nent. Elles servent au chauffage de leau domestique
et des locaux.
Les tailles de systmes varient selon les applications,
de quelques mtres carrs pour lapprovisionnement
en eau chaude dune famille plusieurs milliers pour
le chauffage de grands ensembles immobiliers.
Les marchs pour le chauffage solaire taient en ex-
pansion continue pendant les dernires annes ga-
lement. Les capacits installes lchelle mondiale
ont augment de 15 % en 2008 et ont aujourdhui at-
teint une puissance installe de 145 gigawatts ther-
maux (GWth) : elle a ainsi doubl par rapport son
niveau en 2004. La majeure partie de cette croissance
a eu lieu en Chine (3 quarts de la puissance rajoute
mondiale = 14GWth). On y trouve aujourdhui 70 % de
la puissance mondiale installe. En Allemagne, les
systmes de production deau chaude ont connu une
croissance record en 2008, avec plus de 200 000 sys-
tmes installs. LEspagne est le premier pays avoir
introduit une loi qui rend lintgration des chauffages
deau solaires obligatoire dans la construction de nou-
veaux btiments.
Dans la plupart des pays en dveloppement, le be-
soin en eau chaude est limit, cest pourquoi cette
technologie ny a pu tre diffuse grande chelle.
Nanmoins une progression des installations a t en-
registre dans des pays comme le Brsil, lInde, le
Mexique, le Maroc et la Tunisie.
Figure 3 22
Capteur plan liquide sans vitrage
Source : PERACOD
Figure 3 23
Capteur tubes sous vide
Source : PERACOD
Figure 3 24
Principes dun chauffe-eau solairedomestique
Source : PERACOD
78
3.6.1.2. Les centrales lectriques solaires thermiques
Dans les centrales lectriques solaires thermiques, le
rayonnement solaire est exploit dans des capteurs
qui en concentrent lnergie. Les tempratures le-
ves ainsi gnres sont utilises pour faire tourner
des moteurs traditionnels tels que turbines vapeur,
turbines gaz ou moteurs Stirling.
Les grandes centrales solaires thermiques parvien-
nent fournir de llectricit un cot raisonnable. Il
existe 4 diffrents systmes sur le march tous
concentrant le rayonnement solaire pour chauffer
plus haute temprature :
les capteurs cylindro-paraboliques ;
les capteurs linaires Fresnel ;
les centrales capteur parabolique ; et
les centrales miroirs rpartis appeles aussi les
centrales tours65.
Plus la concentration est grande, plus la temprature
obtenue est haute. En pratique, les capteurs ont un
ratio de concentration typique de 100 :1, alors que le
capteur Fresnel atteint 1 000 :1. La concentration des
capteurs peut encore tre suprieure puisque les tem-
pratures dans labsorbeur atteignent les 1 000 C ou
plus.
Contrairement aux systmes photovoltaques, les
grandes centrales solaires thermiques sont relative-
ment faciles construire et garantissent une capacit
lectrique. cet effet, on introduit un brleur com-
bustible fossile supplmentaire dans la centrale afin
quil prenne le relais en cas de mauvais temps ou la
nuit. galement des systmes de stockage ther-
miques fonctionnent avec succs : ils utilisent du sel
fondu comme moyen de stockage sous haute temp-
rature et deux rservoirs diffrents de stockage. La
chaleur excdentaire du capteur chauffe le sel pen-
dant que celui-ci est pomp du rservoir froid vers le
chaud. Si la chaleur du capteur nest pas suffisante, le
sel fondu est pomp et retourne au rservoir froid et
rchauffe le fluide thermique.
Comme une turbine vapeur a seulement un rende-
ment de 35 %, le rendement global dune centrale so-
laire concentration se situe dans une fourchette de
10 15 %, ce qui est pratiquement le mme rende-
ment quun petit systme photovoltaque mais sans la
complexit technique.
Par consquent, seules les centrales de capacit su-
prieure 20 MW sont conomiques pour ce type
dunits solaires. En Californie, on exploite plus de 350
MW. Leurs cots nergtiques spcifiques tournent
Figure 3 25
Part des chauffe-eau solaires/ capacit de chauffage disponible.Les 10 premiers pays, 2007
Source : REN21, Renewables Global Status Report : 2009 Update.
65
Les tempratures maximalessans concentration varientautour de 200 C possibleseulement avec un efforttechnique trs lev (tubessous vide)
Figure 3 26
Principaux types de centralessolaires thermiques 1
Source : PERACOD
Figure 3 27
Principaux types de centralessolaires thermiques 2
Source : PERACOD
79
autour de 0,15 0,20 /kWh. Les cots dinvestisse-
ments pour les centrales de 50 200 MW semble-
raient se situer entre 2 000 et 5 000 par kW install 66.
3.6.1.3. Le refroidissement solaire
La technologie thermique solaire peut contribuer ga-
lement la climatisation. La chaleur rcupre par un
capteur est utilise comme nergie pour produire de
lair froid. Lun des grands avantages de ce procd
est que le besoin de fracheur se produit justement
lorsque le soleil brille le plus intensment ce qui rend
le stockage de chaleur ou de froideur inutile. Outre
des conomies directes de combustibles fossiles,
cela permet de rduire la charge lectrique de pointe
en t.
Deux systmes sont habituellement utiliss pour le re-
froidissement solaire.
Circuit ouvert
Ils combinent normalement la dshumidification dair
par sorption et le rafrachissement par vaporation uti-
lis dans les systmes de ventilation destins puri-
fier lair. Dans de tels systmes, lair expuls humidifi
et lair fourni servent tous les deux de refroidissants.
Lair fourni est directement rejet dans les locaux cli-
matiser via un systme de rcupration de chaleur.
Circuit ferm
Par rapport aux systmes en circuit ouvert, les refroi-
disseurs thermiques ressemblent beaucoup plus aux
systmes frigorifiques compression courants en
termes dintgration aux constructions. Les refroidis-
seurs fournissent de leau froide des tempratures
situes entre 6 et 20 C. Ils peuvent par consquent
tre utiliss autant pour la climatisation centrale que
pour des systmes de refroidissement traitement
dcentralis de lair.
3.6.1.4. Les fours solaires
Les fours solaires ont t longtemps propags comme
un remde efficace la crise (africaine) du bois ner-
gie. Cependant, ils nont pas conquis de parts consi-
drables de march en Afrique malgr les nombreux
modles de projets prometteurs.
Pendant toutes ces annes, trois diffrents types de
fours ont t dvelopps savoir :
les fours caissons ;
les fours paraboliques ; et
les fours panneaux.
Chacun de ces trois types a des avantages particu-
liers et correspond des modes de cuisson et cir-
constances particulires.
3.6.1.4.1. Les fours caissons
Un four caisson est trs facile fabriquer sur place :
il comprend un caisson trs bien isol (en bois) avec
un verre comme couvercle (voir figure 3-29). Il est uti-
lis gnralement pour la cuisson des aliments de
base, comme le riz, le mas, les haricots etc. qui de-
mandent relativement beaucoup de temps.
Manifestement, quand on ouvre le couvercle dun four
caisson pour par exemple ajouter des pices aux
aliments on observe une grande dperdition de cha-
leur. Ainsi, ce type de four ne convient pas idalement
aux plats plus labors et compliqus qui deman-
dent de frquentes interventions pendant la cuisson.
66
Technologies fondamentales centrales thermiques solaires.Par Volker Quaschning. Dans :Le monde nergtique renou-velable, vol.6, nombre 6, p.113.
Figure 3 28
Centrale solaire thermique capteurs cylindro-paraboliques en Californie
Source : kjkolb / GNU FreeDocumentation License
80
Souvent les fours caissons sont utiliss en liaison
avec dautres modes de cuisson (conventionnels) :
tout dabord la nourriture est prpare lextrieur
dans le four caisson (ce qui conomise considra-
blement la quantit de bois nergie), puis les touches
finales apportes la nourriture sont excutes lin-
trieur de la maison.
3.6.1.4.2. Les fours paraboliques
Les fours paraboliques ressemblent des paraboles
de tlvision ils sont ainsi faits pour concentrer les
rayons parallles du soleil en un point focal o la cas-
serole sera place (figure 3-30). cause de leffet de
concentration, on atteint une temprature plus leve
que dans le four caisson.
Cependant travailler sur un four parabolique nces-
site beaucoup plus de prcautions prendre quavec
un four caisson car les rayons miroits du soleil peu-
vent endommager les yeux particulirement des en-
fants.
Avec une grande attention, les fours paraboliques
sont trs polyvalents et peuvent tre employs pour
torrfier du caf ou griller de la viande, etc.
Le four parabolique peut tre fabriqu partir dun
mtal standard datelier mais ncessite des parties
spciales pour le miroir. part cela, on peut employer
des barres dacier conventionnelles.
Figure 3 29
Four solaire caissontypique (Tibet)
Source : Agnes Klingshirn
Figure 3 30
Schma dun four paraboliqueen marche
Source : Stephan Zech, Sun and Ice
81
3.6.1.4.3. Les fours solaires type Scheffler
Les fours solaires type Scheffler sont principalement
des chauffe-eau solaires o la vapeur de leau chaude
(ou un autre fluide) sert chauffer la casserole.
Ce type est spcialement adapt pour fournir de
lnergie de cuisson des cuisines industrielles, des
cantines, etc. Ce modle de four possde lavantage
quil rend possible la cuisson lintrieur. Les pan-
neaux ou miroirs sont placs lextrieur de lhabitat
et la chaleur est transmise lintrieur.
De plus, si on utilise un produit caloporteur (huile ther-
mique), il est techniquement possible demmagasiner
la chaleur solaire et de lutiliser plus tard.
Un inconvnient de ces fours est leur cot : sans effets
de concentration, on atteint des tempratures trop li-
mites et on ncessite une place relativement grande
(et chre) pour les panneaux. En tout et pour tout, ce
four bien quil offre quelques avantages est le dernier
tre distribu parmi les trois types dcrits.
3.6.1.4.4. Rsum des fours solaires
La cuisson solaire est trs spciale : source dnergie
propre et gratuite, pas de fume, pas de salet, pas
de combustible, pas dodeurs - en un mot : fascinant.
Mais elle nest pas encore utilise partout, l o le so-
leil brille, l o le besoin dune alternative la bio-
masse se fait tant sentir.
Et pourquoi cela ? Tout dabord, la cuisson solaire
donne limpression quelle est chre par rapport aux
autres modes de cuisson. En ralit cest le mode le
moins cher qui existe. Si lon compare le prix dune
cuisinire au krosne plus le prix du krosne pen-
dant disons 5 annes avec un four solaire le four est
de trs loin meilleur march.
Mais comme le prix dachat est relativement lev par
rapport aux autres modles de cuisinires et que les
Figure 3 31
Fours paraboliques
Source : GIZ EnDev Bolivie
Figure 3 32
Four solaire type Scheffler(petit modle avec cuisson lextrieur)
Source : Andr Seidel
82
gens ne calculent souvent pas ce quils dpenseront
pour les combustibles par la suite, cet investissement
parat trop lev ou est tout simplement difficile four-
nir. Pour viter ce problme, il faudrait des microcr-
dits spciaux pour la cuisson solaire, autrement ils
seront rservs aux plus riches.
Finalement, la cuisson solaire ne sera jamais le seul
moyen de cuire dans un mnage. Mais cest un ap-
pareil de cuisson supplmentaire valable qui mrite
plus dattention quune alternative la biomasse et
aux appareils de cuisson mnagers fonctionnant aux
combustibles fossiles spcialement dans un pays
comme le Sngal qui reoit plus de 3 000 heures de
soleil par an.
3.6.2. La filire solaire thermique au Sngal
La filire solaire thermique ne trouve pas de vritable
essor au Sngal. En effet, certains quipements, ex-
priments depuis de nombreuses dcennies au S-
ngal, sont parvenus un stade commercial, mais le
cot souvent lev de ces technologies et le manque
de mode de financement adapt ont frein leur dve-
loppement 67.
3.6.2.1. Les chauffe-eau
Lapplication la plus diffuse de lnergie solaire ther-
mique travers le monde est le chauffe-eau.
Le pionnier de cette application au Sngal tait la SI-
NAES (Socit Industrielle des Applications de l'ner-
gie Solaire) qui avait commercialis des centaines de
chauffe-eau solaires thermosiphon entre 1985 et
1989, au niveau des htels, des logements collectifs
et des particuliers, partir dune usine de montage
implante This. Aujourdhui plusieurs socits de la
place proposent des chauffe-eau imports des prix
raisonnables.
Le manque de dveloppement de cette technologie
est principalement li au cot lev de linvestisse-
ment. Il faudrait encourager lutilisation de matriaux
produits localement dans la composition des chauffe-
eau (coffrage, isolation, surface noire).
Le potentiel substantiel de cette filire se trouve sans
doute dans la branche htelire, les franges les plus
importantes de la population chauffent de petites
quantits deau manuellement.
Figure 3 33
Cuisine dcole en Inde quipede 10 fours solaires type Scheffler(capacit 500 repas par jour)
Source : GIZ / Michael Netzhammer
Figure 3 34
Tests de rendements desdiffrents fours solaires
Source : Jargstorf 2004
67
Stratgie Nationale de Dve-loppement des nergies Re-nouvelables pour la Luttecontre la Pauvret. Rapportgnral (provisoire). Minis-tre de lnergie et desMines. Mai 2005.
3.6.2.2. Les schoirs
Le schage du poisson, des mollusques et dautres
aliments au Sngal est une technique traditionnelle
de conservation au Sngal.
Aujourdhui, malgr lapparition et la gnralisation
des mthodes modernes de conservation (lyophilisa-
tion, atomisation), le schage solaire des produits
agroalimentaires et du poisson est toujours dactua-
lit et mme en dveloppement dans les pays du Sud.
Lutilisation des schoirs solaires sest rpandue de-
puis une vingtaine danne principalement travers
des projets de dveloppement. Les schoirs solaires
font appel des technologies relativement modestes
et lutilisateur en assure trs souvent lentretien et la
maintenance, aprs une formation approprie.
Trois types de schoirs solaires ont t dvelopps au
Sngal :
les schoirs exposition directe sont constitus
dune charpente recouverte dune couverture trans-
parente qui peut tre une toile de polythylne ou du
verre. Les produits scher qui sont exposs dans
ce capteur sont de fait le sige de la conversion pho-
tothermique. Ce mode de schage ne sadapte pas
aux produits fragiles ;
les schoirs exposition indirecte. Un capteur plan
air envoie de lair chaud dans un caisson isol dans
lequel sont placs les produits scher ; et
les schoirs mixtes.
Pour des produits ne contenant pas beaucoup deau,
et donc ncessitant plus deffort pour extraire leau
restante, il est parfois prfrable de combiner lner-
gie solaire aux nergies classiques. En gnral, cest
le gaz butane qui trouve son application.
Des centaines de schoirs, principalement exposi-
tion directe, ont t raliss et implants dans les sites
de production par le CERER, lITA, ENDA, la SINAES,
la DAST, etc. Ces schoirs concernent le traitement
des produits agroalimentaires, le fourrage, les plantes
mdicinales et le poisson.
Au dpart, limplantation des schoirs solaires tait le
fait dONG et de structures relevant de lautorit de
ltat. Trs souvent, les populations ntaient consul-
tes quen fin de parcours et ne sappropriaient pas
rellement les quipements. Ainsi des problmes
dentretien et de maintenance mettaient couramment
fin au projet, souvent de manire brutale.
Actuellement, on privilgie une autre approche et les
producteurs de denres sches (poisson, lgumes)
se lancent directement dans lauto construction, sur
la base des conseils fournis par les techniciens de
ladministration ou passent des commandes auprs
des bureaux dtudes.
3.6.2.3. Rafrachissement solaire
La climatisation la base du solaire ne joue ce jour
pas encore de rle au Sngal malgr le potentiel
norme de la filire puisque environ 40 % de llectri-
cit produite au niveau national est utilise des fins
de climatisation et de chauffage 68. Limpntrabilit
du march sngalais pour cette technologie est pro-
bablement due une nouvelle fois aux cots levs de
linvestissement.
Des rfrigrateurs adsorption (cycle zolithe - eau)
sont tests au CERER depuis plus dune vingtaine
dannes. Ils sont robustes et ne ncessitent pas den-
tretien particulier. Le Laboratoire dnergtique Appli-
que de lcole Suprieure Polytechnique travaille
depuis de nombreuses annes sur le cycle ammoniac
- eau.
Cette technologie ne sest pas dveloppe de ma-
nire satisfaisante malgr lexistence des besoins qui
sont normes au niveau des quais de pche, des
abattoirs, des marchs, etc. Il ny a pas assez dinfor-
mations au niveau des utilisateurs potentiels.
Il faudrait peut-tre envisager la construction des
chambres de conservation de grandes dimensions
pouvant tre acquises et utilises par des coopra-
tives de producteurs et des regroupements de ven-
deuses.
3.6.2.4. Centrales lectro-thermosolaires
Un essai dintroduction des centrales thermosolaires
sest sold par un chec. Une centrale de production
dlectricit dune puissance de 25 KW utilisant la
technologie a t ralise par la SENELEC, Diakhao.
Mise feu en 1981, cette centrale, dun cot de 375
millions FCFA financ sur prt de la Caisse Franaise
de Coopration (devenue AFD) a cess de fonction-
ner depuis 1983. Lchec de ce projet qui avait un ob-
jectif de dmonstration a provoqu lpoque un
68
Projekterschlieung Senegal.Erneuerbare Energien undlndliche Elektrifizierung. Ln-derreport & Marktanalyse. ParRolf Peter Owsianowski: Bun-desministerium fr Wirtschaftund Technologie, GTZ.
83
84
dbat sur lopportunit de financer de telles ralisa-
tions par un prt.
3.6.2.5. Pompage de leau thermodynamique
En 1994, dans le cadre du programme Jrignu jant
bi (bnfices du Soleil en wolof) financ par la coo-
pration franaise, quatre pompes solaires thermody-
namiques de la socit SOFRATES dune puissance
de 1 kW et dun dbit de 20 m3/jour ont t installes
dans les rgions de This et de Saint Louis.
Ces pompes qui nont eu fonctionner que quelques
mois sont vite tombes en panne et abandonnes, car
entre temps la socit SOFRATES a t dissoute, ce
qui rendait impossible la disponibilit de pices de re-
change.
Aujourdhui, elles ont toutes t dmontes et rem-
places par des pompes Diesel.
Le principal obstacle au dveloppement de cette fi-
lire semble tre le manque dintrt des autorits, li
probablement au manque dinformations sur les avan-
ces technologiques du secteur. Cette filire est pra-
tiquement absente, aujourdhui, de la politique
nergtique du pays.
Il nexiste pas de fonds destins au dveloppement
et la promotion de cette filire. Or les cots de fa-
brication des quipements, qui devraient tre usuels
et la porte des mnages, restent encore exorbi-
tants pour ces derniers.
86
4. Des rotors pour un air propre : Lolien
4.1. Les bases de la puissance olienne
Le vent souffle autour de la Terre grce au Soleil.
Comme la Terre tourne, le Soleil rchauffe diffrentes
parties de notre plante de faon ingale, p.ex. de
manire plus importante au niveau de l'quateur. Cet
air rchauff, donc plus lger, va s'lever puis se diri-
ger vers des zones plus froides, les ples. L'air ainsi
refroidi aura tendance se rediriger vers l'quateur.
ces phnomnes de montes et descentes d'air
ples - quateur, sajoutent des dplacements d'air la-
traux engendrs par la rotation de la Terre. Ces mou-
vements dair produisent les vents. Lnergie cintique
contenue dans ces dplacements de masses d'air est
appele nergie olienne.
4.1.1. Les vents globaux
cause de la forme sphrique de la Terre, la radiation
solaire totale diminue prs des ples. Par consquent,
il y a un excs dnergie dans latmosphre prs de
lquateur et un dficit dans les rgions polaires. Pour
compenser, la chaleur va se dplacer de lquateur
vers les hmisphres sud ou nord, en changeant les
masses dair.
Cela mne deux circulations principales dans le
monde, les systmes de circulation Rossby dans les
hmisphres nord et sud, et la circulation de Hadley
dans les rgions quatoriales.
4.1.2. Les vents locaux
Comme consquence de ces vents globaux, nous
avons des vitesses du vent plus rapides plus grande
altitude. approximativement 10 000 m, on a prati-
quement toujours les mmes vitesses du vent entre
15 et 40 m/s. Au-dessus, les vitesses du vent dimi-
nuent nouveau car il y a moins dair.
Les vitesses du vent, cependant, comme exprimen-
tes sur la surface de la Terre, peuvent varier de 0
plus de 80 m/s (~250 km/h) dans les temptes tropi-
cales et les ouragans. cause de la volatilit de lair,
les vitesses du vent sont rarement constantes mais
varient la fois en intensit et direction. Ceci sappelle
une turbulence. De plus, les vitesses du vent varient
avec la hauteur au-dessus du sol.
La topographie locale, telle les collines et les mon-
tagnes, les valles en forme de tunnel etc., a une in-
fluence marque sur les vitesses du vent. Cest
pourquoi les moulins traditionnels vent taient g-
nralement installs au sommet dune colline afin de
capter le plus dnergie possible.
4.1.3. Accroissement de la vitesse du vent
avec la hauteur
Pour planifier des projets oliens, il est trs important
de tenir compte de laccroissement de la vitesse du
vent avec la hauteur. Laccroissement dpend de la
qualit des surfaces locales de lendroit o larog-
nrateur sera mis en fonction, savoir du type de v-
gtation ou des obstacles sur le sol dans les environs
de lolienne.
Figure 4 1
La loi de puissance logarithmique
Source : propres calculs Benjamin Jargstorf
Il est facile de voir que les buissons et les arbres ra-
lentissent les vents forts de la circulation dans le
monde et ce, beaucoup plus quun champ nu ou
quune surface dun lac. En pratique, laccroissement
de la vitesse du vent suit une courbe logarithmique en
fonction de la rugosit de la surface. En rgle gn-
rale, plus la surface est rugueuse (dans le sens o,
plus elle a dobstacles), plus fort sera laccroissement
avec la hauteur. Ceci est appel la loi de puissance lo-
garithmique.
Dans la figure 4-1, on montre quatre courbes diff-
rentes, chacune correspondant une certaine rugo-
sit de surface, appartenant une classe. La classe
0 est celle o la rugosit de surface sera la plus
basse, telle une surface plane sans aucune vgta-
tion, ou un endroit dsertique. Nous pouvons voir que
dans ce cas, laugmentation de la vitesse du vent
avec la hauteur est faible.
Dans la classe 3, on assiste une rugosit de surface
maximale, telle que comme dans le milieu dune fort,
ou bien dans un village avec de nombreux arbres et
de nombreuses maisons. Ici, nous avons laccroisse-
ment de la vitesse du vent avec la hauteur, le plus fort.
Voyons un exemple : nous avons mesur une vitesse
du vent moyenne 10 m de hauteur au-dessus du sol
de 6 m/s. Maintenant nous voulons y installer une o-
lienne avec une hauteur de moyeu de 40 m sur une
surface de rugosit moyenne (comme celle dun
champ dorge, classe 1). Dans ce cas comme nous
pouvons le voir sur la figure 4-1 nous pouvons nous
attendre une vitesse du vent approximative de 7,4
m/s.
Le potentiel olien
Il est trs facile de mesurer les vitesses du vent nor-
malement avec un anmomtre coupelles dont la vi-
tesse de rotation est proportionnelle la vitesse du
vent.
Cependant, dterminer la quantit dnergie olienne
utilisable est un peu plus compliqu. Ceci parce que
la puissance au vent est le cube de la vitesse du vent
(P~Vvent3). La ligne verte de la figure 4-2 montre
exactement la fonction cubique, la puissance tho-
rique au vent.
Mais naturellement, on ne peut pas utiliser toute cette
puissance car on arrterait compltement les mouve-
ments du vent, ce qui nest pas possible. Toutefois la
part utilisable de la vitesse du vent est infrieure en
fait, elle est denviron 60 % de la puissance thorique
(ligne rouge sur la figure 4-2).
Si nous prenons en compte les pertes arodyna-
miques des pales, les pertes mcaniques du multipli-
cateur et les pertes lectriques du gnrateur etc., la
puissance dlivre au consommateur par lolienne
ressemblera un peu moins celle reprsente par les
lignes noires et bleues dans la figure ci-dessus.
En pratique, on raccorde actuellement en rseau (on
transforme en nergie utilisable) peu prs 50 % de
la puissance thorique du vent. Ceci fait de la puis-
sance olienne un systme nergtique trs rentable
puisque les centrales thermiques ont des rendements
avoisinant les 25-35 %, les centrales hydrauliques ap-
prochent les 50 60 % et les centrales nuclaires seu-
lement 0,5 %.
Figure 4 2
Puissance thorique et pratique au vent
Vitesse de vent constante en m/s
Source : Institut olien allemand (DEWI), brochure dinformationsur lnergie olienne 1998
puis
sanc
e l
ectri
que
dliv
re
en W
/m2
87
88
4.2. La technologie des oliennes
4.2.1.Vue densemble
On utilise lnergie olienne depuis au moins deux
mille ans. En Msopotamie, en 1700 avant J.C. envi-
ron, lnergie olienne tait utilise des fins dirriga-
tion et pour moudre le grain.
Les pompes oliennes mcaniques taient en grande
partie utilises au XIXe sicle pour fournir de lnergie
des fins dirrigation, de drainage, etc. et ont marqu
le paysage de nombreux pays.
Lutilisation moderne de lnergie olienne est au-
jourdhui pratiquement rserve la production
dlectricit. La dcouverte capitale de la puissance
olienne se fit avec la crise du ptrole en 1973, quand
la monte en flche des prix du ptrole passait de 12
35 US$.
Soudainement, les pays de lOCDE voulurent devenir
plus indpendants des importations de ptrole et se
tournrent vers le dveloppement de lnergie o-
lienne, et ce pratiquement exclusivement pour la pro-
duction dlectricit. Vingt ans plus tard, la
technologie en matire doliennes a mri et les o-
liennes sont passes de 10 kW plus de 3 000 kW (fi-
gure 4-5).
La puissance totale installe dans le monde avait at-
teint environ 39 000 MW en 2003. La puissance ins-
talle sest dveloppe une vitesse impressionnante
: en 2006 on avait atteint 74 GW, en 2007 94 GW et
en 2008 121 GW (voir figures 4-3 et 4-4). Cette crois-
sance mondiale est surtout porte par les grandes
installations raccordes au rseau lectrique. Au-
jourdhui, on trouve des capacits installes allant de
3 5 MW en Europe. Les plus grandes installations
allemandes actuelles ont une puissance nominale de
5 6 MW. Mais aussi des pays nappartenant pas
lOCDE ont dmarr leur propre dveloppement tech-
nologique. LInde par exemple a dmarr une pro-
duction de sries doliennes de 1 250 kW en 2003 et
en a export les premires aux USA dans la mme
anne. La Chine sest galement lance dans la pro-
duction des oliennes et a produit environ 80 000 tur-
bines de 80 MW en 2008.
La technologie olienne prsente des avantages
considrables :
la palette de performances des oliennes est large
: quelques kW plusieurs MW. Les oliennes en ex-
ploitation isole peuvent alimenter des fermes ou pe-
tits villages, les parcs oliens offshore alimentent les
rseaux dlectricit dans les pays industrialiss ;
les oliennes constituent la base idale un m-
lange nergtique avec dautres sources dnergie re-
nouvelables pour une production dlectricit issue de
diffrentes sources ou lapplication des systmes
dexploitation isole ; et
dans des rgions conomiquement faibles, les o-
liennes crent des emplois et une valeur ajoute locale.
Figure 4 4
Capacit olienne installe selon lespays, premiers pays, 2008
Source : REN21, Renewables Global Status Report : 2009 Update.
Figure 4 5
Dveloppement de la technologiedes oliennes en 20 ans
Source: PERACOD
Figure 4 3
Energie olienne - Evolution de la puis-sance totale installe mondiale
4.2.2. Principes fondamentaux
de la technique olienne
Lexploitation de lnergie olienne repose sur un prin-
cipe simple. Lnergie cintique du vent est capte
par les pales, elle est dabord transforme en nergie
mcanique de rotation avant dtre convertie en lec-
tricit par un gnrateur.
Une olienne moderne raccorde au rseau est com-
pose dune hlice deux ou trois pales du rotor, du
moyeu, de larbre, du gnrateur, du mt, de la fon-
dation et du raccordement au rseau.
Le rotor entran par le vent va faire tourner larbre qui
lui-mme entranera la mcanique dune gnratrice,
qui, elle produira de llectricit.
On rencontre principalement deux types doliennes
dans le domaine des petites puissances :
Le modle qui domine le march est le rotor tripale
axe horizontal (figure 4-7). Laxe du rotor est parallle
au sol. Lolienne peut fonctionner face au vent ou
sous le vent. La technique a fait ses preuves en sav-
rant capable de supporter une forte charge mca-
nique, dtre quilibre du point de vue optique et
dtre silencieuse.
Le modle est en gnral conu de faon ce que la
puissance optimale du gnrateur puisse tre atteinte
une vitesse de vent de 11-15 m/s, et de faon
fonctionner de manire efficace en cas de vent faible.
Si le vent souffle trop fort, la puissance est rgle la
baisse afin dassurer une distribution rgulire, dvi-
ter la surcharge du gnrateur et dviter des pertur-
bations dans le rseau de transmission.
Les oliennes axe vertical (figure 4-8) ont le rotor
perpendiculaire au sol. Elles nont pas besoin de sys-
tmes pour les orienter dans la direction du vent mais
leur efficacit est bien infrieure par rapport au type
horizontal, car elles captent deux fois moins dner-
gie dans le vent.
4.2.2.1. Types de contrle pour les oliennes
Il y a principalement deux diffrents types de contrle
utiliss de nos jours :
le contrle dcrochage arodynamique qui uti-
lise leffet de dcrochage arodynamique sur la pale
pour limiter la puissance ; ou
le contrle calage variable de pale qui cale la
pale hors du vent rduisant ainsi le soulvement de la
pale.
Figure 4 6
Schema dune olienne
Source : PERACOD
Figure 4 7
Schma dune olienne axe horizontal
Source : PERACOD
Figure 4 8
Schma dune olienne axe vertical
Source : PERACOD
89
90
4.2.2.1.1. Les oliennes avec rgulation
par dcrochage arodynamique (stall)
Cest une mthode trs simple de contrle de la puis-
sance olienne : les pales sont fixes sur le moyeu et
utilisent leffet de dcrochage arodynamique pour li-
miter la puissance en sortie. Puisquil ny a pas de
pices fauchage dans le moyeu et pas besoin dune
puissance supplmentaire pour contrler la puissance
en sortie, on a largement utilis ce type de contrle
dans les annes 80 et 90 pour les oliennes allant
jusqu 1 500 kW.
Cependant, avec les pales plus grandes (1 500 kW,
soit un diamtre de rotor denviron 60 m), on rencon-
tre de svres inconvnients de contrle avec rgu-
lation par dcrochage arodynamique ; leffet de
dcrochage arodynamique ne peut pas tre contrl
compltement. Cela dpend dun certain nombre de
facteurs comme la densit de lair, la temprature et
laspect lisse de la surface de la pale.
Les pales aussi doivent tre construites rigoureuse-
ment et suffisamment solides pour pouvoir supporter
le dispositif de calage des pales. Donc plus les pales
sont grandes, plus elles deviennent lourdes et aug-
mentent considrablement les cots totaux de lo-
lienne.
Les oliennes avec rgulation par dcrochage aro-
dynamique utilisent gnralement des multiplicateurs
de vitesse afin daugmenter la vitesse de rotation du
rotor.
4.2.2.1.2. Les oliennes avec contrle
calage variable de pale
Linconvnient des oliennes pas fixe est vit avec
le calage variable de pale. En pivotant la pale autour
de son axe longitudinal, on prend autant dnergie
hors du vent que ncessaire. Ainsi une olienne pas
variable atteint sa puissance maximale indpendam-
ment de la temprature de lair ou de lhumidit. Les
hlicoptres actuellement utilisent le mme principe
pour contrler leur position de vol.
Cependant, le mcanisme de pas variable ajoute de
la complexit lolienne car on a besoin dune cer-
taine quantit dnergie pour faire tourner une pale
moderne qui pse plusieurs tonnes. Les oliennes
modernes cependant utilisent des contrleurs lec-
troniques.
Le concept de lattaque directe possde plusieurs
avantages : pas de multiplicateur, ce qui signifie quil
ny a pas de bruit de multiplicateur, pas de vidange
dhuile du multiplicateur et pas dusure naturelle dans
le multiplicateur. Malheureusement, les conomies de
poids ralises par labsence de multiplicateur sont
perdues cause du poids supplmentaire du grand
gnrateur-anneau (~ 7 m de diamtre pour 1 500
kW). En gnral, les grandes oliennes actuellement
dveloppes possdent une nacelle de 500 tonnes.
4.2.3. Comment calculer la production
dune olienne
Normalement, on considre dabord les vitesses de
vents moyennes annuelles comme indicateur pour
loutput dune olienne. Cependant, ces moyennes ne
refltent quune image trs approximative. Comme la
puissance au vent augmente avec le cube de la vi-
tesse du vent, bien videmment, de petites erreurs
peuvent avoir des effets importants.
P. ex., une vitesse de vent moyenne de 6 m/s peut tre
la moiti du temps calme (0 m/s) et tre la moiti du
temps de 12 m/s. tant donn que la courbe de puis-
sance dune olienne est de loin non-linaire, nous ob-
servons dans ces deux cas des outputs de puissance
totalement diffrents mme avec une vitesse de vent
identique.
Figure 4 9
Calcul de la production
Source : *WINDPLOT*, Logiciel pour le management de donnes,programme dvaluation et de graphique pour analyses des res-sources nergtiques oliennes, Benjamin Jargstorf
V-year : 8.32 m/s E-month : 86,636.80 kWh ; E-year, est ; 1,039.642 MWh ; P-gen, mean ; 120.33 kW - Standstill : 9.0% - Part load 66.1% - Full load 24.9%- CF-gen 34.4%
Par consquent, on doit tablir un histogramme de la
vitesse du vent qui montre combien de temps le vent
souffle une certaine vitesse. Cette procdure est ap-
pele classification du vent et le rsultat, une rpar-
tition des vitesses du vent. Ci-dessus, vous pouvez
voir deux distributions des frquences : lune mesu-
re 10 m (hauteur de rfrence, colonnes blanches)
et lautre extrapole une hauteur de moyeu (45 m,
colonnes noires). On peut voir que la moyenne des vi-
tesses de vent 45 m au-dessus du sol est de 8,32
m/s selon les calculs un assez grand accroissement
en regard des 6,7 m/s qui ont t mesurs 10 m.
Ensuite, au dessus de lhistogramme, vous voyez les
donnes sur la production calcule de lolienne (une
unit de 300 kW) : une production moyenne mensuelle
de 86 636 kWh et une production estime annuelle de
1 039 MWh. La ligne suivante montre le comportement
de fonctionnement de lolienne : sur une anne en-
tire, lolienne a des priodes darrt 9 % du temps,
fonctionne en partie 66,1 % du temps et fonctionne
plein rgime les 24,9 % restants. Une autre donne
importante est le facteur de capacit du gnrateur
(CF-gen). Cest le rapport entre la production estime
et la production thorique (c--d. quand la turbine
fonctionne plein rgime toute lanne).
4.3. Applications
4.3.1. Eolien onshore
La plupart des oliennes sont aujourdhui installes
sur la cte ou proximit. Des types doliennes mat
lev et grandes surfaces de rotor ont t gale-
ment mises au point pour les sites situs lintrieur
des terres o les chaines de collines et les hauts pla-
teaux constituent les sites dinstallation les plus ap-
propris. Une large palette de puissance a t
dveloppe pour satisfaire aux diffrentes formes
dapplication.
4.3.2. Eolien offshore
Les vents soufflent plus fort et plus constamment en
mer que sur terre. Ainsi le rendement nergtique y
est environ 40 % suprieur celui obtenu sur terre. La
plupart des parcs oliens sur mer sont installs loin
des ctes et ne sont pas visibles de la cte.
Dans le domaine des parcs oliens offshore, la pro-
fondeur de leau observe peut aller jusqu 30 m-
tres ou davantage, ce qui requiert de nouveaux
procds de construction des fondations et des as-
sises. Linstallation des parcs oliens offshore nces-
site le raccordement et la pose de cbles sous-marins
et le dveloppement dun rseau de distribution c-
tier. Au-del de l'ancrage des fondations dans les
fonds marins, la maintenance des installations repr-
sente un dfi relever pour les parcs offshore. De
plus, les effets de l'air sal posent aux matriaux utili-
ss des exigences particulires.
La cration de ces parcs cre de nouvelles impul-
sions pour le march de lemploi et lindustrie. Les r-
gions littorales qui, de nos jours, sont souvent
conomiquement faibles, d des crises dans les
secteurs de la pche et maritime, peuvent profiter de
ces impulsions.
De nombreuses expriences ont t recueillies dans
des projets offshore au sein de plus de 20 parcs o-
liens offshore raliss sur les ctes du Danemark, de
la Sude, de la Grande-Bretagne, de l'Irlande et des
Pays-Bas.
4.3.3. Eoliennes isoles
Jusqu prsent, nous avons regard seulement la
tendance de la technologie olienne : les oliennes
connectes en rseau qui constituent presque la to-
talit de la base installe dans le monde (~ 121 GW
en 2008) 69.
Figure 4 10
Schma dun parc olien offshore
Source : PERACOD
69
Renewables Global Status Re-port : 2009 Update. REN21.Paris 2009
91
92
Cependant, il existe aussi des oliennes dites auto-
nomes, conues pour fonctionner sans raccorde-
ment au rseau. Certaines sont construites en un
rseau isol pouvant ainsi alimenter de petits vil-
lages en lectricit.
Dans de tels cas, il nest pas essentiel dinstaller une
olienne dont la taille est la plus importante possible
mais plutt de trouver la solution adapte aux don-
nes locales et aux besoins. Le processus de repo-
wering qui est en cours dans les parcs oliens des
pays industrialiss (cest--dire le remplacement des
oliennes de petite taille par des plus grandes) a cre
un march pour les oliennes doccasion et offre des
possibilits dachat intressantes pour les pays en d-
veloppement.
Larbre gnalogique des applications en nergie o-
lienne est reprsent dans la figure 4-11. Pratique-
ment toutes les oliennes modernes produisent de
llectricit, travaillant en parallle avec le rseau in-
terconnect. Trs peu sont exploites en parallle
avec un rseau isol (systme autonome) l, les
cots de production spcifiques dus surtout au Diesel
sont normalement plus levs quavec le rseau in-
terconnect. Nanmoins, lexploitation conomique
des oliennes peut tre ralise de faibles vitesses
de vent.
Les applications dnergie olienne lectrique et au-
tonome part les chargeurs de batterie sont trs
rares. Bien que de nombreuses personnes pensent
que cette application est idale pour llectrification
rurale, en pratique les expriences jusqualors ont t
dcevantes. Ceci est d au fait quune olienne sans
stockage noffre pas rellement de service pertinent.
Ainsi tous ces systmes ont besoin de (grands)
stockages nergtiques et un gnrateur Diesel de
remplacement. Par consquent, les systmes auto-
nomes sont gnralement 3 fois plus chers que les
systmes nergtiques conventionnels, et beaucoup
plus complexes (ncessitant des entretiens consid-
rables !).
Seuls les chargeurs de batteries, savoir pour les pe-
tits arognrateurs (< 500 W) ont un grand march,
spcialement dans les pays en dveloppement,
comme alternative aux schmas dlectrification ru-
rale avec raccordement au rseau.
En Chine seulement, on utilise aujourdhui plus de
150 000 chargeurs de batteries fabriqus localement
pour llectrification totale partir de lnergie o-
lienne, et mme quelques uns sont utiliss par les no-
mades au centre de la Mongolie. Ils utilisent des mts
dmontables et les installent pour avoir de la lumire
dans leurs tentes et de llectricit pour la tlvision et
la radio.
4.4. Lnergie olienne au Sngal
linstar de lvolution mondiale, lnergie olienne
gagne de limportance au Sngal, pour linstant sur-
tout au niveau de petites installations isoles dans le
domaine de llectrification rurale mais paralllement
un projet dinstallation dun parc olien de taille im-
portante sur la Grande Cte commence prendre
forme. Une autre tape importante dans lvolution de
lolien au Sngal t linauguration dune premire
minicentrale hybride olien-solaire-Diesel pour lins-
tallation dun rseau en lotage au niveau village au
printemps 2010 (voir p.94).
En gnral on peut distinguer deux priodes de vents
au Sngal :
une priode de vent fort qui correspond aux alizs
et allant de dcembre mai. Durant cette priode, la
vitesse moyenne du vent est comprise entre 5,1 m/s et
Figure 4 11
Schma des applications possiblesde lnergie olienne
Source : Jargstorf 2004 (modifi)
5,6 m/s ; et
une priode de vent "faible" durant la saison des
pluies (hivernage) allant de juin novembre avec une
vitesse de vent comprise entre 3,3 m/s et 4,2 m/s.
Les vents dominants sont l'Harmattan au nord-est et
l'aliz maritime au nord-ouest.
Les donnes disponibles au Sngal ont toujours sou-
lign la faiblesse relative des vents dans le pays,
lexception de laxe Dakar Saint-Louis.
En 2003, le gouvernement du Sngal avait initi, en-
semble avec la GIZ, le projet TERNA Sngal dans le
but de concevoir un parc olien dune capacit ins-
talle de 10 MW sur la Grande Cte qui devra tre
raccord au rseau.
Ainsi TERNA (Technical Expertise for Renewable
Energy Application) Sngal a effectu des mesures
de vents durant un an de juillet 2007 aot 2008
Kayar et Potou.
Les donnes obtenues ont montr que les vitesses de
vent sont suprieures Potou et ont donn les rsul-
tats suivants : La moyenne annuelle ce site slve
6,4 m/s une hauteur de 70 m par contraste Kayar
avec une moyenne annuelle de 5,8 m/s.
Les calculs initiaux estimaient les cots de production
autour de 53 Francs CFA par kWh Potou et de 66
Francs CFA Kayar70.
Il a t dcid de procder llaboration dune tude
dtaille de dveloppement dun parc olien et lla-
boration dun cahier de charges devant conduire
une appel doffres pour la production dlectricit
partir de lnergie olienne Potou.
Ltude de faisabilit 71 pour un parc olien dune puis-
sance lectrique nominale de 50 MW au site de Potou
a t finalise au printemps 2010. Cette tude pro-
nostique un rendement nergtique denviron 95 GWh
annuel.
Les cots de la production nergtique (tarif requis)
ont t calculs de manire dtaille et pour quatre
options diffrentes (selon les oliennes prvues et
avec ou sans subvention du Ministre fdral alle-
mand de la Coopration conomique et du dvelop-
pement). Les calculs finaux se situent dans une
Figure 4 12
Potentiel olien 10 mtresde hauteur (Sngal)
Source : PERACOD
70
Source : PERACOD
71
Etude de faisabilit dun parcolien planifi sur le site dePotou au Sngal. Par : Osten,Tjado. Deutsche WindGuardGmbH. Dakar avril 2010.
93
94
fourchette de 65,596 et 85,93 Francs CFA.
Un autre site potentiel de parc olien se trouve Saint-
Louis. La faisabilit de ce parc fait galement objet
dune tude en ce moment.
Utilisation de lnergie olienne dans des minicentrales
hybrides
Les premiers pas ont t faits dans le domaine de
llectrification de petits villages isols laide des ins-
tallations hybrides intgrant lnergie olienne.
Fin mars 2010, un premier village - Sine Moussa
Abdou dans la rgion de This - a vu linauguration
dune centrale olien-solaire-Diesel dans le cadre dun
projet pilote sous le couvert du programme ERIL (voir
section 7.4.2.1.) et ses habitants peuvent dsormais
profiter de llectricit.
Une olienne de 5 kW ainsi quun systme solaire de
5 kWc et un gnrateur Diesel ont t installs et four-
niront de llectricit aux villageois. Pendant les
heures de pointe, le systme lectrique partir des
nergies renouvelables sera assist par le groupe
lectrogne moderne. Cette combinaison de source
dnergie a lavantage de rduire la probabilit de rup-
ture du service lectrique car, avec ces deux sys-
tmes, on peut produire de llectricit nuit et jour. Les
cots du systme sont moindres puisquil nest pas
ncessaire davoir des batteries de trop grande ca-
pacit.
Le financement de ces quipements a t assur par
INENSUS West Africa, son partenaire EWE AG ainsi
que le programme PERACOD de la GIZ travers un
cofinancement des Pays-Bas. Durant les prochaines
annes, une centaine de villages devront tre lectri-
fis avec INENSUS West Africa S.A.R.L. Le capital
proviendra des investisseurs sngalais et internatio-
naux.
Au pralable de ce projet pilote, des mesures du po-
tentiel olien ont t ralises durant 1 anne sur cinq
sites dans les rgions de This, Louga et Fatick 72. Ces
mesures ont t effectues grce des mts de me-
sure de 12 mtres de hauteur quips danmom-
tres. Les mesures du vent et du rayonnement solaire
dans ces 5 villages, tout comme les analyses socio-
conomiques, ont montr quil existe un important po-
tentiel encourageant llectrification base dnergie
olienne et solaire.
Une utilisation familire de lnergie olienne au S-
ngal : les pompes eau
Depuis de nombreuses annes on trouve des o-
liennes de pompage dans la zone de marachage des
Figure 4 13
La minicentrale de SineMoussa Abdou : olienneet panneaux solaires
Source : INENSUS WA.
72
Les villages de Botla (com-munaut rurale de Leona),Nguebeul (communaut ru-rale de Cab Gueye) et DaraAndal (communaut ruralede Diokoul Ndiawrigne) dansla rgion de Louga, le villagede Sine Mousse Abdou(communaut rurale deMeouane) dans la rgion deThis et le village de Sakhor(communaut rurale de LoulSessene) dans la rgion deFatick.
Niayes. Ces pompes ont pour la plupart t installes
linitiative des bailleurs internationaux et des ONG.
Grce un transfert de technologie russi, ces
pompes sont aujourdhui pour la plupart issues de la
production locale.
Actuellement, il existe travers le pays un petit parc
d'oliennes de pompage en bon tat.
De 1974 nos jours, plusieurs projets dexploitation
dnergie olienne caractre dmonstratif ont t
mens parmi lesquels figurent notamment des di-
zaines doliennes installes par des ONG travers le
pays, plus particulirement dans les rgions de This
et Saint-Louis.
Ces projets ont concern toutes les applications de
lutilisation olienne savoir notamment le pompage
et la production de llectricit. Des projets de re-
cherche-dveloppement ont t mens par lcole
Nationale Suprieure Universitaire de Technologie
(ENSUT) devenue cole Suprieure Polytechnique
(ESP) dont les travaux ont port sur les oliennes
axe vertical (Savonius) pour le pompage et sur les a-
rognrateurs axe horizontal pour la production
lectrique.
En dpit de limportance des projets raliss et des
moyens mobiliss pour le sous-secteur, le dvelop-
pement de lutilisation de lnergie olienne demeure
encore faible.
Bien sr, ces donnes auront compltement chan-
ges, si un parc olien de 10 MW tait install, ce qui
devrait changer de manire plus que significative lap-
provisionnement national en lectricit.
Figure 4 14
Installation de lolienne Sine Moussa Abdou
Source : PERACOD
95
98
5. Lnergie grce la pesanteur :Les centrales hydrauliques
5.1. Les bases de la puissance hydraulique
De leau en altitude possde une nergie potentielle
de pesanteur. Avant lavnement de llectricit, les
moulins eau permettaient dj une exploitation de
cette nergie mcanique pour faire marcher des ma-
chines-outils. Avec lavnement de llectricit, on a
pu transformer cette nergie mcanique en nergie
lectrique.
La grande scurit d'exploitation et d'approvisionne-
ment et les frais de combustible chus long terme
offrent une possibilit avantageuse d'assurer un ap-
provisionnement de base en lectricit. En raison du
fait que les centrales hydrauliques, en fonction de leur
type, disposent d'une capacit de stockage d'ner-
gie et ragissent vite en cas de besoin en mettant de
l'lectricit disposition, elles jouent un rle essentiel
dans la stabilit du rseau. Ces centrales hydrau-
liques rduisent la dpendance et les risques encou-
rus dans le cadre des importations d'nergie et sont
la base du dveloppement conomique de rgions
qui ne disposent pas d'un approvisionnement ner-
gtique couvrant l'ensemble de leur territoire.
Aujourdhui, la capacit hydraulique mondiale est es-
time 950 GW desquels seulement 85 GW vont
lhydraulique de petite chelle 73 avec moins de 10
MW en puissance installe, la grande majorit tant
des grandes centrales hydrauliques. Les grandes
centrales hydrauliques ont une puissance suprieure
10 MW, les petites centrales de 5 MW 10 MW. On
parle de micro-centrales pour une puissance de 100
kW 5 MW et de pico-centrale pour les puissances
de moins de 100 kW 74. Ces sites de production pe-
tite chelle peuvent alimenter des sites isols (une ou
deux habitations, un atelier dartisan, des exploitations
agricoles) ou produire de llectricit vendue plus
petite chelle.
Gnralement, les grandes centrales hydrauliques
avec une capacit installe de plus de 10 MW ne ren-
trent pas dans lappellation les nouvelles renouvela-
bles cause de limpact critique des grands
barrages au regard de lenvironnement et des ques-
tions sociales puisquelles causent souvent le dpla-
cement de larges franges de la population.
5.2. Les diffrents types de centrales hydrauliques
Il existe diffrents types de centrales hydrauliques: les
centrales rservoir, les centrales barrage, les cen-
trales de pompage et les centrales au fil de l'eau.
Dans les centrales rservoir, l'eau est stocke dans
un lac naturel ou artificiel puis achemine dans une
centrale en aval par l'intermdiaire de conduites. Ce
type de centrale est particulirement adapt pour
compenser les fluctuations affectant non seulement la
production d'lectricit au niveau rgional et suprar-
gional mais aussi la consommation, car ces centrales
peuvent en effet fonctionner indpendamment de l'af-
flux naturel de l'eau.
Le barrage de leau (seuil naturel ou barrage artificiel)
permet de crer un dnivel dont la hauteur dter-
mine en partie la puissance produite. Lamene deau
est souvent, en montagne, ralise en conduite for-
ce du fait du dnivel important, alors quen plaine
un canal de drivation suffit gnralement.
73
Source: Renewables GlobalStatus Report : 2009 Update.REN21. Paris 2009.Ce reportparle aussi des difficults dechiffrer la capacit installe lchelle mondiale d lab-sence des sources publiessuffisantes.
74
Ces appellations varient depays en pays : en Europe onparle des minicentrales pourles centrales dune puis-sance allant jusqu 10 MW,dans dautres pays peut dif-frer.
99
la diffrence de la centrale rservoir, la centrale
de pompage fonctionne avec deux rservoirs d'eau,
qui prsentent le plus grand dnivel possible, un
bassin suprieur et un bassin infrieur. Lorsque l'offre
en lectricit est suprieure la demande et que des
surcapacits sont inutilises (durant la nuit par exem-
ple), l'eau du bassin infrieur est p