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