rapport de projet - centrale marseille · 2015. 1. 14. · energie-togo phase 1 projet transverse...

Energie-TogoPhase 1

Projet Transverse n°3

Rapport de Projet :Promotion des énergies renouvelables en milieu

villageois togolais.

Manal MelhaouiChloé PadiolleauClément RumeauMaylis Sahy-Heuré

Stéphane HauvilleClément Dechy

Christophe GaschetLisa Siméon

Energie-TogoPhase 1


Remerciements :

Tout d’abord, nous souhaitons remercier nos partenaires principaux, ECHOPPE et ECHOPPE Togo

pour leur totale confiance en notre travail, pour leur soutien et leurs conseils sur certaines considérations du

projet ou sur le terrain. Nous les remercions aussi d’avoir assuré des conditions optimales de réalisation du

projet grâce à leur financement de 30% du projet.

Nous souhaitons aussi remercier l’Ecole Centrale Marseille pour l’intérêt qu’elle a accordé à ce

projet à la base associatif en l’inscrivant tel quel dans la démarche pédagogique du Projet Transverse. Nous

souhaitons notamment remercier certains membres de son personnel qui ont été nos interlocuteurs

privilégiés, nous pensons à nos tuteurs Fabien Anselmet et Christian Kharif pour leur suivi et leurs conseils,

tout au long du projet. Nous pensons aussi à Thierry Gaidon pour tout le suivi administratif qu’il a dispensé à

l’ensemble des projets transverses.

Nous souhaitons aussi remercier chaleureusement tous les professeurs, techniciens et entreprises qui

nous ont suivis. Viktor Veeser de Dual Sun, Stéphane Desmet d’Eosol Energies Nouvelles et Yves Faure

technicien à l’Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) pour nous avoir

permis d’avancer en répondant avec patience et pédagogie à nos questions d’ordre techniques et scientifiques

qui étaient primordiales pour une solution viable et optimisée aux conditions du terrain.

De plus, nous souhaitons remercier Centrale Initiative pour leur financement non négligeable du

projet ainsi que tout ceux qui nous ont aidés en participant avec enthousiasme à nos activités de levée de

fonds, nous espérons qu’ils ont passé d’agréables moments lors de nos activités.

1

Energie-TogoPhase 1


Sommaire :

Avant-Projet..................................................................................................................................1. Problématique …..............................................................................................................2. Livrable …........................................................................................................................3. Parties prenantes …..........................................................................................................4. Faisabilité du projet ….....................................................................................................

Organisation …............................................................................................................................1. Gestion des ressources ….................................................................................................2. Répartitions des tâches ….................................................................................................3. Budget et financements …................................................................................................

Résultats …...................................................................................................................................1. Rappel des solutions envisagées …..................................................................................

a) jatropha …..................................................................................................................b) biomasse ….................................................................................................................c) solaire ….....................................................................................................................

2. Solution retenue : Le solaire …........................................................................................a) Besoin des utilisateurs …...........................................................................................b) Énergie journalière nécessaire …...............................................................................c) Choix des panneaux solaires …..................................................................................d) Capacité et technologie des batteries ….....................................................................e) Choix du régulateur et de l'onduleur …......................................................................f) Schéma de câblage et implantation............................................................................ g) Précautions techniques …...........................................................................................h) Coûts du système …...................................................................................................i) Gestion de l'installation au sein du village..................................................................

Pérennité du projet et risques…....................................................................................................1. Réalisation …...................................................................................................................2. Difficultés rencontrées ….................................................................................................

Critique du travail du groupe …...................................................................................................1. L'organisation générale …................................................................................................2. Le déroulement d'une séance ….......................................................................................3. Nos points forts …............................................................................................................4. Nos points faibles…..........................................................................................................

Conclusion....................................................................................................................................Annexes …...................................................................................................................................

1. Gantt du projet ….............................................................................................................2. PVGIS, performance of Grid-connected PV.....................................................................3. Atelier …..........................................................................................................................4. Modèle économique – prix de la recharge …...................................................................

3333455567779

11131315151617182021222525262727272828293030313337

2

Energie-TogoPhase 1


Avant-Projet :

1) Problématique :

Nous avons été chargés de développer l'électrification de 3 villages test dans la région centrale

d’Atakpamé, au Togo. Le projet se déroule en 2 parties. A la suite d'une étude scientifique préliminaire sur

les différents types d'énergies renouvelables, trois d'entre nous ont réalisé une étude de terrain au mois

d’Août 2013 au Togo. Cette mission nous a permis de déterminer la solution technique la plus adaptée aux

besoins des habitants qui est l'installation de panneaux photovoltaïques. Par la suite nous allons nous

intéresser à la conception de l'installation dans un village test de ces panneaux. Sur place, nous avons un

partenaire local : Echoppe Togo qui est une organisation de microfinance sociale à but non lucratif qui lutte

contre la pauvreté en Afrique de l'ouest. A plus long terme, cette dernière aimerait équiper toute la région de

la sorte, soit une vingtaine de villages.

2) Livrable :

Le client du projet est ISF Provence. Le livrable sera un rapport de synthèse sur les solutions

énergétiques les mieux adaptées aux villages de la partie centrale du Togo ainsi qu'une étude de faisabilité

sur l'installation et de la pérennité de la solution retenue.

3) Parties prenantes :

Le projet est une collaboration étroite entre Echoppe, Echoppe Togo, ISF, et notre groupe de PT. De

plus, nous recherchons des entreprises partenaires qui pourraient nous aider à financer les missions sur place

et une partie du financement des panneaux solaires. Enfin il est important que les villageois qui bénéficient

du projet soient impliqués le plus tôt possible dans la conception et la mise en place de l’installation.

3

Energie-TogoPhase 1


4) Faisabilité du projet :

Durant la première partie du PT, nous avions établi une grille de caractéristiques des énergies

renouvelables potentielles. Celle-ci a permis de choisir sur place la solution la plus adaptée aux besoins

exprimés par les habitants que nous avons rencontrés (objet de la mission du mois d’août 2013). Durant la

seconde partie du PT, nous avons alors dimensionné une installation en panneaux solaires dans un village test

avec l'aide de professeurs et de professionnels. Nous avons bien sûr tenu compte de tous les aspects de

financement et de gestion de l’installation.

Par ailleurs, nous avons réfléchi à la manière de pérenniser notre action et nous entretenons des

échanges réguliers avec notre partenaire local Echoppe.

4

Energie-TogoPhase 1


Organisation :1) Gestion des ressources :

Notre groupe est constitué de 8 personnes. Nous sommes en relation avec Echoppe, l’association qui

a proposé le projet. Nous bénéficions aussi de l’encadrement de nos deux tuteurs Fabien Anselmet et

Christian Kharif de Centrale, ainsi que du suivi d’un référant Yves Gérand, ingénieur membre d’ISF France.

Nous avons donc des ressources humaines assez conséquentes. Suite à certaines difficultés techniques, nous

nous sommes mis en contact avec Monsieur Yves Faure technicien à l’IM2NP, Monsieur Stéphane Desmet

d’Eosol Energies Nouvelles et Monsieur Victor Veeser de Dual Sun qui ont été une aide très précieuse pour

la partie technique du projet.

2) Répartition des tâches (Gantt en annexe 1) :

La gestion des tâches était basée sur le rythme des séances lors desquelles chacun, seul ou en groupe,

était affecté à des tâches spécifiques à réaliser. Nous avions un bref compte-rendu des avancées à chaque fin

de séance de 4 heures ainsi qu’une restitution plus détaillée et une réflexion commune autour des problèmes

complexes toutes les deux ou trois séances. Ces séances de concertation se sont multipliées et allongées en

fin de projet pour répondre aux questions sociales et financières en plus des validations des solutions

techniques pour l’installation.

Afin de repartir au mieux les tâches, nous avons séparé le groupe en 3 équipes :

Pôle mission / gestion de l'installation

Pôle Finance et communication extérieure

Pôle scientifique et technique

• Etude de terrain dans 5 villages

• Rapport de mission et choix du village test

• Echanges continuels avec le partenaire local.

• Aspects organisationnels de l'installation

• Budget• Recherche de

financements• contacts partenaires

• Recherche documentairesur les différentes solutions énergétiques.

• Etude et analyse des informations récoltées lors de la mission.

• Choix de la solution et dimensionnement.

Nous sommes bien évidemment mobiles sur les différents pôles au cours des séances afin de

permettre à tous les membres de travailler les différents aspects du projet.

5

Energie-TogoPhase 1


3) Budget et financements :

Pour les recherches de financement, nous avons entre autres, sollicité des entreprises dans le

domaine de l’énergie et plusieurs entreprises du technopôle via notre plaquette partenariat. Nous avons

également rédigé et envoyé plusieurs dossiers de subvention. Finalement, seul Centrale Initiative nous a

accordé une aide de 1000 euros.

ISF a participé à hauteur de 624.11 euros au projet. Nous avons également reçu une participation de l’école

Centrale Marseille de 750 euros dans le cadre de l’enveloppe PT. Quant à notre partenaire Echoppe, il a pris

en charge un billet d’avion sur 3, une partie de l’hébergement et les déplacements sur place.

Par ailleurs, nous avons lancé des campagnes de ventes de cookies et de brownies au sein de l’Ecole Centrale

Marseille qui nous ont permis de dégager un bénéfice de 388, 87 euros.

Budget clos :

Dépenses Montant (€) Recettes Montant (€)

Achat d'ingrédients 149.73 Ventes de cookies 538.1

Billets d'avions 3376.45 Centrale Initiative 1000

Transport Aéroport 32 Enveloppe PT 750

Transport pour visa 75 ECHOPPE – Frais de mission 500

Paris – Réunion d'initialisation 210 ECHOPPE – Billet d'avion 1059

Visa Maroc – Togo 90.9 Participations missionnaires 654

Visa France – Togo 90 ISF Provence - Fonds propres 624.11

Vaccins 113

Médicaments antipaludéens 208.5

Frais sur place 779.63

Total 5125.21 Total 5125.21

6

Energie-TogoPhase 1


Résultats :1 ) Rappel des solutions envisagées :

a ) Jatropha :

Le jatropha est un arbuste présent dans plusieurs pays d’Afrique. Il est surnommé l’« or vert » pour ses

nombreux avantages, notamment énergétiques. En effet, à partir de ses baies, on obtient une huile qui peut se

substituer au pétrole en tant que combustible. Un hectare peut permettre la culture d’environ 2000 pieds de

jatropha, et chaque arbuste produit entre 2 et 6 kg de graines par an (5 kg de fruits donnant 1 litre de

biocarburant).

Dans un premier temps, les avantages du jatropha se sont présentés comme très nombreux. En plus

de la production d’huile, le procédé d’extraction permet d’obtenir à la fin des « tourteaux » de jatropha qui

peuvent être utilisés comme combustible. La coque des graines peut, quant à elle, être séchée et servir de

combustible pour remplacer le feu de bois, dont les femmes se servent pour cuisiner. Par ailleurs, les arbustes

de jatropha peuvent servir de barrière naturelle, en particulier grâce à leur toxicité, entre les plantations et la

route, de manière à éviter l’accès aux animaux. De plus, l’huile de jatropha peut aussi permettre de créer du

savon (besoin qui a été souligné lors de la mission).

En revanche, cela présente aussi de nombreux désavantages. Ainsi, la mission a mis en exergue la

très faible présence de ces arbustes au Togo. Il aurait alors été nécessaire de réaliser des plantations. Ce qui

aurait été très chronophage puisque l’arbuste a besoin de 3 ans avant de produire les baies nécessaires à la

production d’huile et de 10 ans pour atteindre sa productivité maximale. De plus, la production d’huile aurait

été limitée par le peu d’eau dont disposent les agriculteurs, celle-ci étant essentielle pour avoir un bon

rendement final en terme d’huile et, de manière logique d’énergie. De plus, comme évoqué précédemment, le

jatropha est une plante toxique, et en particulier pour l’homme. En effet, les huiles extraites du jatropha

contiennent un puissant laxatif et de la toxalbumine dont une dose de 0,03 mg est mortelle pour un homme

de 75 kg. Enfin, en cas de plantation, le mélange de culture entre espèces ne peut pas se faire de manière

anodine : le manioc, par exemple, ne peut pas être planté à proximité de jatropha. Par ailleurs, pour avoir un

rendement correct, il aurait été souhaitable pour les villageois d’investir dans une unité d’extraction d’huile

relativement coûteuse.

Ainsi, le jatropha est une source d’énergie dangereuse, qu’il faut manipuler avec précaution et qui

n’est rentable qu’au bout de plusieurs années. Nous avons donc décidé d’abandonner cette méthode qui ne

correspond pas à la demande des villageois qui ont besoin d’une source sûre et immédiate...

7

Energie-TogoPhase 1


8

Energie-TogoPhase 1


b) Biomasse :

La méthanisation est une technologie basée sur la dégradation de matière organique par des micro-

organismes, sous conditions contrôlées et en l’absence d’oxygène. Il s’agit d’une “digestion anaérobie”.

Certaines matières organiques telles que les déjections animales, les déchets de légumes ou de fruit, sont plus

favorables que d'autres au développement des bactéries méthanogènes. Il faut éviter les morceaux ou sciures

de bois, les pierres, la terre ou encore le sable.

La dégradation des déchets organiques se produit au sein d’un biogesteur. Il s’agit d’une installation

composée de trois sous-ensembles : les entrées, la chambre de fermentation et les sorties. Les entrées servent

à recevoir la mixture qui va fermenter dans la chambre de fermentation, lieu hermétique dans lequel aura lieu

la méthanisation. Cette cuve est enterrée et isolée thermiquement, de manière à permettre une étanchéité

complète et de garder une température constante, ce qui favorise la réaction.

On obtient alors deux produits. Le premier est un résidu solide ou liquide pâteux riche en matière

organique partiellement stabilisée : le digestat. Il est utilisé comme fertilisant par les utilisateurs du

méthaniseur. Le second produit est un mélange gazeux composé majoritairement de méthane (50 à 70%), de

gaz carbonique (20 à 50%) et traces d’autres gaz (NH3, N2, H2S) : le biogaz. Il peut être utilisé sous

différentes formes : combustion pour la production d’électricité et de chaleur ou la production d’un

carburant.

Le biogaz présente de nombreux avantages. Tout d’abord, c’est une énergie propre et renouvelable.

Elle réutilise les déchets organiques d’ordinaire brûlés pour produire du biogaz. Ce dernier peut fournir de

l’électricité via un cogénérateur et être utilisé directement pour alimenter des cuisinières ou des lampes à

biogaz. De plus, l’’effluent organique qui est produit en même temps que le biogaz peut être utilisé comme

engrais naturel pour les cultures aux alentours du village. Par ailleurs, l’utilisation du biogaz réduirait

considérablement la corvée des femmes qui n’auraient plus à aller chercher le bois loin du village pour la

cuisine, et auraient ainsi du temps pour faire d’autres activités. Il rendrait possible l’installation de

biolatrines, qui est un besoin aussi mentionné par les villageois, puisque les excréments seraient utilisés pour

alimenter le méthaniseur. C’est une solution sur le long terme puisque la durée de vie d’un méthaniseur est

estimée à plus de vingt ans.

9

Energie-TogoPhase 1


Cependant, la méthanisation présente aussi plusieurs désavantages. Comme nous l’avons vu

précédemment, le biodigesteur ne fonctionne pas avec n’importe quel produit, cela ne doit pas devenir une

poubelle pour les villageois. Ainsi, son utilisation nécessite une formation poussée des personnes amenées à

l’utiliser, pour éviter sa détérioration ou la baisse de son rendement. En outre, si le digesteur n’est pas

complètement étanche, il y a des risques de fuites de méthane, gaz nocif pour la santé et inflammable de

surcroît. C’est pourquoi la construction du biodigesteur doit être parfaite. De plus, les utilisateurs doivent se

trouver près du site de production de biogaz pour empêcher les éventuelles pertes. Ainsi, la construction du

méthaniseur doit se faire au sein même du village, ce qui peut impliquer des fuites d’un gaz malodorant.

Enfin, le plus gros désavantage de la biomasse dans le cadre de notre projet est son faible rendement de

production électrique : environ 33%. En effet, nous souhaitons produire de l’électricité pour tout un village et

donc la quantité de matière organique qui serait nécessaire pour assurer une telle production est trop

importante par rapport aux ressources présentes sur place.

Ainsi, la méthanisation n’est pas une solution adaptée pour la seule recherche de production

d’électricité. Elle serait intéressante dans un projet beaucoup plus large que le notre, qui ne se limiterait pas à

la production d’électricité mais qui valoriserait aussi toutes les autres utilisations possibles du biogaz. C’est

pourquoi, nous ne retenons pas cette solution.

10

Energie-TogoPhase 1


c) Solaire :

De toutes les solutions énergétiques étudiées, nous avons finalement opté pour le solaire photovoltaique.

• Le principe :

Cette technologie utilise des panneaux qui produisent de l’électricité à partir du rayonnement solaire.

Elle repose sur le principe de l’effet photoélectrique selon lequel un matériau semi-conducteur (comme le

silicium) soumis à la lumière va émettre des électrons. Pour exploiter cet effet, il faut arriver à créer une

différence de potentiel en orientant les électrons qui vont être arrachés. C’est pourquoi un panneau

photovoltaïque est composé de deux couches :

➢ une couche dopée Positivement (avec un matériau comme le Bore qui possède moins d'électrons

que le Silicium),

➢ une couche dopée Négativement (avec du Phosphore par exemple qui possède plus d'électrons

que le Silicium).

Ainsi lorsque des photons arrivent sur la cellule, il est possible d’orienter la direction dans laquelle les

électrons arrachés vont partir, et on a apparition d’une tension.

• Pourquoi l’avons nous gardé ? :

Le choix du solaire photovoltaïque a été confirmé par les nombreux avantages qu’il procure. En

effet, l'énergie solaire est adaptée pour les villages ruraux, souvent très isolés et non raccordés au réseau

électrique. C'est aussi une énergie renouvelable, respectueuse de l'environnement et qui n'a pas besoin

d'apport de combustibles. En effet, elle utilise cette source illimitée d'énergie qu’est le soleil. Par ailleurs,

cette technologie a aussi l’avantage d’être déjà bien connue dans le milieu rural togolais et de ne pas leur

poser de problème d’éthique. Enfin, nous avons pu, en utilisant les cartes de PVGIS (Photovoltaic

Geographical Information System), déterminer l’irradiation solaire moyenne dans la région étudiée. Avec

environ 2100 Kwh/m²/an, la région bénéficie de tous les atouts pour accueillir une installation

photovoltaïque.

11

Energie-TogoPhase 1


Le problème majeur de cette solution reste cependant le démantèlement des panneaux solaires en fin

de vie. En effet, bien que leurs utilisation soit non polluante, leur fabrication et leur recyclage ont des

impacts non négligeables sur l’environnement qu’il faut considérer.

12

Energie-TogoPhase 1


2) Solution retenue : Le solaire

Notre solution énergétique trouvée, il convient maintenant de tester son installation sur un village

afin de constater si celle-ci est bien adaptée. Il faudra notamment faire attention aux répercussions sur leur

mode de vie. Le village finalement retenu a été celui de Gbobere, dans les environs d’Akparé. Dernier

village visité lors de la mission sur place, il nous a paru le plus adapté pour servir de témoin. En effet, il

abrite 300 habitants, ce qui nous permet de mener une première étude à une échelle raisonnable. Par ailleurs,

son fonctionnement bien structuré et les liens forts qui unissaient ses habitants ont fini d’orienter notre choix.

L’étude de l’installation de panneaux solaires photovoltaïques se fait selon sept étapes essentielles :

• Étape 1: Déterminer les besoins des utilisateurs : tension et puissance des appareils que nous

souhaitons installer ainsi que la durée de leur utilisation.

• Étape 2: Déterminer l’énergie à produire par jour.

• Étape 3: Définir les modules photovoltaïques, la tension de fonctionnement, la technologie et la

puissance totale à installer.

• Étape 4: Définir la capacité de la batterie et choix de la technologie.

• Étape 5: Choisir un régulateur et un onduleur.

• Étape 6: Établir le plan de câblage ainsi que les accessoires et la section des câbles.

• Étape 7: Déterminer les précautions à prendre lors de l’installation et de l’utilisation du système.

• Étape 8: Prévoir les coûts du système, cette étape est limitante car elle dépend de notre budget.

a) Besoins des utilisateurs

Les besoins exprimés par les populations sur place étaient globalement les mêmes de villages en

villages. Bien que pour Gbobere, leur priorité serait plutôt une école sur place, l'électricité pour l'éclairage

public et la recharge de leur téléphone portable revenait systématiquement. C’est donc sur ces deux derniers

points que nous avons décidé d’intervenir.

Le village compte 300 habitants. Ainsi nous avons dimensionné l’installation afin de répondre aux

besoins suivants : recharge de leur téléphone portable, éclairage dans le village, lumière pour contrôler le

bétail (notamment contre vols). Nous avons donc décidé d’installer :

13

Energie-TogoPhase 1


• deux projecteurs autour de la place centrale pour l’éclairer pendant une durée de 6h par jour

• deux lampes torches de 10W

• dix prises permettant la recharge de téléphones.

En ce qui concerne la partie éclairage, il faut d’abord se pencher sur la technologie que nous

souhaitons utiliser. Plusieurs facteurs sont ici déterminants : le prix, la pollution engendrée, la puissance

consommée, la durée de vie. Tous ces critères sont étudiés dans le tableau suivant :

Incandescente Halogène Fluocompactes LED

Puissance électriqueconsommée (pour la

même puissancelumineuse émise)

40 W 25 W 8 W 1,5 W

Durée de vie 1000h 2000h 14000h 80000h

Toxicité / recyclage Aucune / recyclagedu verre

Aucune, recyclagedu verre

Contient du mercureet du phosphore

Recyclagenécessaire (petites

quantités dephosphore)

Résistance Très fragile Ampoule fragile Plus résistante queles incandescentes

Résistance auxchoc, aux

températuresextrêmes

Compte tenu des conditions dans lesquelles ces lampes vont être installées, la technologie LED nous

semble la plus adaptée de part sa forte résistance, sa grande durée de vie, sa faible consommation et sa non

dangerosité pour l’homme. De plus, nous n'utilisons que peu de projecteurs pour l'installation solaire donc

malgré le prix assez élevé d'un projecteur, le prix total reste acceptable. Après avoir étudié les luminosités

possibles pour les projecteurs, nous avons décidé de prendre 2 projecteurs LED de 12W chacun. Cependant

ce type de lampe se recycle, il faudrait donc prévoir un réseau de récupération des lampes usagées. Ce

problème n’ a pas encore été résolu à l’heure actuelle au Togo.

Nous avons pu observer qu’environ 1 habitant sur 3 avait un téléphone dans le village soit environ

100 appareils. Nous prévoyons également une hausse de ce nombre dans les années à venir ainsi que des

14

Energie-TogoPhase 1


personnes des villages voisins qui viendraient recharger leur téléphone. Finalement nous avons retenu qu’il

faudrait recharger 50 téléphones par jour. Un téléphone demande une puissance d’environ 5 W pendant qu’il

charge, et il faut 1h30 pour que sa batterie soit remplie.

b) Énergie journalière nécessaire :

Nous considérons deux projecteurs de 12 W chacun qui doivent fonctionner en moyenne 6 heures

par jour soit 144Wh :

E1=Nombre de projecteurs×Puissance×Nombre d ' heures=2×12×6=144Wh

Nous souhaitons également pouvoir recharger deux lampes torches de 10W qui se rechargent en

environ 1h soit 20Wh.

E2=Puissance×Nombre de lampes=10×2=20Wh

Enfin, nous souhaitons recharger 50 portables de 5W qui ont une charge de 1h30 soit 375 Wh.

E3=Nombre de portables×Puissance×Nombre d ' heures=50×5×1.5=375Wh

L’énergie journalière totale nécessaire est donc de : E totale=E1+E2+E3=540 Wh

c) Choix des panneaux solaires

Nous devons déterminer le type de panneau photovoltaïque que nous allons utiliser. En effet, ces

derniers se décomposent en trois grandes catégories selon le types de cellule :

• Les cellules monocristallines : Ce sont les cellules les plus performantes, elles sont issues d'un seul

bloc de silicium fondu et sont donc très "pures". Elles offrent le meilleur rendement (entre 13 et

17%), mais sont aussi plus chères à l’achat.

• Les cellules polycristallines : Elles sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en forme

de cristaux multiples. Elles ont un rendement de 11 à 15%, mais leur coût est aussi inférieur à celui

des monocristallines.

15

Energie-TogoPhase 1


• Les cellules amorphes : Elles sont produites à partir d'un "gaz de silicium", qui est projeté sur du

verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide. Ce type de cellule

est bon marché et la technologie est utilisable sur de nombreux supports, notamment des supports

souples., mais son rendement est 2 à 3 fois plus faible que celui des cellules monocristallines.

Les cellules polycristallines offrant un bon compromis entre le coût à l’achat et l’efficacité, nous

nous tournerons vers cette technologie dans la suite de notre étude. Nous voulons couvrir une demande

journalière de 540 Wh d’énergie.

Nous avons utilisé l’outil PVGIS, qui chiffre la puissance récupérable en fonction des coordonnées

géographiques, du type de panneau utilisé ou encore de la période de l’année. D’après les résultats

retournés1, avec une installation de 180 Watts Crête, nous produisons 530 Wh par jour en septembre (plus

mauvais mois de l’année en matière d’ensoleillement).

Cela correspond à la puissance que nous devrions installer. Cependant, les panneaux les plus

courants au Togo sont des 100 Wc, 12V. Nous décidons donc d’installer 2 panneaux de 100Wc ce qui sur-

dimensionne de 11% (raisonnable d’autant que les demandes électriques augmenteront probablement dans le

temps).

d) Capacité et technologie des batteries :

Nous voulons que la batterie tienne 2 jours sans éclairement. Pour une journée :

C c=E×U ×DOD=540×12×0.6=75 Ah

Cc: capacité de la batterie

E: Energie totale journalière demandée

U: tension (Volt) d’alimentation des batteries

DOD: dept of discharge (profondeur de décharge) : pourcentage d’énergie maximum que l’on peut

peut prélever dans la batterie.

1 Document en Annexe 2

16

Energie-TogoPhase 1


En 2 jours, nous avons donc besoin de 150Ah.

Par ailleurs, nous avons choisi de prendre une batterie AGM à décharge profonde d’une durée de vie

de 10 ans. Celle-ci ne nécessite pas d’entretien et supporte bien les contraintes d’une installation solaire.

e) Choix du régulateur et de l’onduleur :

Le régulateur est à choisir en fonction de la puissance maximum fournie par les panneaux, ici 200W,

et la tension des panneaux, 12V, et du parc de batteries, 12V également. Nous avons donc besoin d’un

régulateur entrée 12V (la même que la tension des panneaux), sortie 12V( la même que la tension du parc de

batterie) et d’une puissance d’au moins 200W soit 17A.

L’onduleur, appareil qui convertit le courant continu des batterie en 220V alternatif est choisi à partir

de deux caractéristiques principales : le signal et la puissance. Ici nous utilisons des lampes à LED qui

nécessitent un signal pur-sinus. Pour la puissance, nous installons 10 prises en prévoyant que si un

équipement plus puissant qu’un téléphone est branché, il puisse fonctionner même pour une durée limitée

(pour un cas d’urgence ou une extension de l’installation future). Par conséquent, l’installation peut

consommer jusqu’à 2000 W en instantanée.

Nous voulons donc un onduleur pur-sinus qui puisse couvrir 2000W instantanée. A noter qu’il est

possible d’installer un équipement moins puissant (jusqu’à 1000W cela semble acceptable). Cependant,

l’installation perdrait en flexibilité dans son utilisation. Il faut également adapter les fusibles le cas échéant

pour qu’ils limitent l’installation à la place de l’onduleur.

17

Energie-TogoPhase 1


f) Schéma de câblage et implantation :

Câblage :

Explications :

Les équipements fonctionnant en courant continu sont en 12V car ils sont les plus faciles à trouver

notamment au Togo.

Les 2 panneaux de 100W, 12V sont montés en parallèle ce qui permet au système de continuer à

fonctionner même en cas de défaillance de l’un des 2 panneaux. Cela nécessite la présence de diodes de

bypass pour que, si la tension des 2 modules est différente, il n’y ait pas de courant d’un panneau dans

l’autre.

Le stockage est assuré dans l’idéal par 2 batteries 75Ah chacune montée en parallèle pour des raisons

de fiabilité (si l’une des deux lâche le système fonctionne encore ce qui n’est pas le cas avec une seule

batterie ou 2 en série).

18

Energie-TogoPhase 1


Néanmoins dans les devis il est possible que les matériels disponibles ne soient pas compatibles avec

ce montage (notamment une tension du régulateur et/ou onduleur de 24V et non 12V). Il est alors nécessaire

de monter les batteries en série pour répondre à la nouvelle contrainte. Le schéma précédent serait alors à

modifier légèrement pour le montage des batteries.

Un contrôleur de charge est prévu entre les batteries et l’onduleur pour éviter la décharge trop

profonde des batteries ce qui diminuerait leur durée de vie. Un disjoncteur différentiel est prévu par sécurité

pour les utilisateurs, de même un bouton d’urgence de coupure de l’installation.

Un compteur est ensuite installé ici pour le test dans le but de pouvoir récupérer des données. C’est

un équipement facultatif. On a ensuite 2 fusibles qui garantissent la sécurité de l’installation vis-à-vis des

courts circuits. Dans le cas des projecteurs, le fusible sert également à prévenir tout branchement sauvage en

limitant la puissance possible sur cette ligne.

Le branchement des prises se fait par 2 blocs de 5 prises en série (branchement série plus simple

mais 2 blocs pour la fiabilité).

Implantation :

19

Energie-TogoPhase 1


Explications :

Nous avons décidé d’allouer un local à notre installation. Nous mettrons les panneaux solaires sur le

toit, ainsi le local sera situé au soleil. Les batteries, le régulateur et l’onduleur seront à l’intérieur du local.

Nous devrons faire attention à respecter la distance de sécurité entre l’onduleur et les batteries afin d’éviter

les courts circuits éventuels. Nous placerons l’armoire électrique sur la façade extérieure du local afin qu’elle

soit accessible rapidement. Les interrupteurs pour les prises et les projecteurs seront situés à l’intérieur de

l’armoire. Cette armoire électrique sera verrouillée et seules les personnes responsables de l’installation

pourront y accéder. Nous installerons un des projecteurs sur un poteau et l’autre sur la façade d’une

habitation située au bord de la place à éclairer. Les prises, quant à elles, seront situées sur la façade du local.

Nous avons pensé à cette idée de local pour la sécurité des habitants (tout le monde n’y aura pas

accès) mais aussi pour la pérennité de notre installation qui ne sera donc pas abîmée par les intempéries ou

les habitants et qui sera moins susceptible d’être volée.

g) Précautions techniques :

Tout d’abord, outre les deux employés à mi-temps responsables de l’installation, qui seront en charge

de nettoyer régulièrement les panneaux et contrôler l’utilisation, il nous faudra former et sensibiliser

l’ensemble de la population. En effet, notre installation va changer notablement leurs habitudes de vie. Il sera

important de leur faire comprendre qu’ils n’n'auront pas le droit de s’en servir comme bon leur semble et que

seuls les employés auront accès au local et à l’armoire électrique. De plus, il faudra qu’ils respectent les

limitations de puissance de notre installation.

Ensuite, il y a des précautions de sécurité à prendre. Nous avons prévu un disjoncteur différentiel

afin d’éviter tout risque d’'électrocution. Nous allons mettre des fusibles dans l’installation afin d’éviter que

les câbles fondent et détruisent l’installation ou allument un incendie.

Lors du câblage, les batteries doivent être installées en premier sans quoi des risques de chocs

électriques pourraient apparaître. Les batteries et l’onduleur doivent être à 1 mètre environ (distance optimale

pour éviter les court-circuits et limiter les pertes). Il n’y a pas de problème particulier lors du branchement

des panneaux solaires.

Il faut également prévoir dans le matériel des câbles pour les panneaux solaires (courant continu,

24V, 20A), des connecteurs MC4 à mettre après les panneaux, des cosses de batteries (connecteurs de

batteries) qu’il faut choisir en fonction de la section des câbles et des fusibles. Il faut prévoir également du

20

Energie-TogoPhase 1


câble électrique pour l’ensemble des branchements et une multiprise pour réaliser le bloc de prises (solution

la plus simple à mettre en oeuvre tout en étant sûr). Les câbles pour les projecteurs doivent être assez longs et

souterrains (donc résistants). Enfin, un ensemble de connectiques habituels des installations électriques est

nécessaire (dominos, boites de dérivation, etc).

h) Coûts du système :

Une principale difficulté dans la prévision du budget vient essentiellement du fait qu’il est difficile

de savoir s’il est préférable d’acheter en France ou au Togo. En effet, choisir du matériel français permet

d’avoir une plus large gamme de sélection du produit. Pour autant, cela implique aussi un problème dans le

changement de matériel s’il est un jour défectueux : des allers-retours ne peuvent pas être envisagés pour le

modifier. De plus, nous sommes limités par la capacité de taille et de poids pour amener du matériel au Togo

et le coût des droits de douane (de l'ordre de 100%).

D’un autre côté, prendre du matériel Togolais permet de réduire les difficultés de changement de

celui-ci, mais réduit considérablement la gamme de choix du panneau et des autres composants. En effet,

alors qu’il existe une gamme très large en France, elle se réduit très fortement au Togo : notre partenaire, Ezo

Energy, ne propose que 2 types de panneaux différents, ce qui modifie notre dimensionnement. Cela va nous

obliger à surdimensionner pour s’adapter à leur matériel.

Ainsi, nous avons demandé des devis à des entreprises Françaises et togolaises, de manière à pouvoir

comparer et se faire une idée des prix.

21

Energie-TogoPhase 1


Comparatif des prix → devis réalisés

Rappel : 1€ = 656.96 Fcfa

Matériel Devis Togo EnergyDevis prodenergie

Togo EZO Energies Devis Français

Panneau solaire 110 000 Fcfa 100 000 Fcfa 175 000 Fcfa 416,38 €

Batterie 145 000 Fcfa 155 000 Fcfa 240 000 Fcfa 233,28€

Convertisseur 210 000 Fcfa 175 000 Fcfa 466 550 Fcfa 132,94€

Régulateur 45 000 Fcfa 75 000 Fcfa 62 100 Fcfa 40,97€

Total (Fcfa) 510 000 Fcfa 505 000 Fcfa 943 650 Fcfa x

Total (€) 777,49€ 769,87€1438,59 €1366,66 €

823,57€ (HT)872,98€ (TTC)

Lampe torche 35 000 Fcfa 4000 Fcfa x x

Projecteur 155 000 Fcfa x 175 400 Fcfa 98,66€

Bien que les prix pratiqués par Ezo Energy soient beaucoup plus élevés que les autres entreprises

togolaises que nous avons contactées, notre choix se portera sur ces derniers. En effet, nous sommes en

contact avec eux depuis le début de notre projet, et nous avons pu constater le sérieux dont ils ont fait preuve

dans chacun de nos échanges. Ces derniers nous ont aussi confirmé qu’ils pouvaient assurer le suivi de

l’installation en cas de dysfonctionnement. Par ailleurs, leur site internet et leur bon référencement dans les

moteurs de recherche ont fini de nous convaincre. Enfin, il n’était pas envisageable d’acheter du matériel en

France pour ensuite l’installer au Togo, les taxes étant de pratiquement 100% à l’import sur ce genre de

produit.

i) Gestion de l’installation au sein du village :

La gestion de l’installation sur place est un élément crucial pour la réussite du projet, qu’il est

important de ne pas négliger même devant l’aspect technique. En effet, une fois les panneaux installés, il est

indispensable de pouvoir garantir une bonne utilisation du matériel afin d’assurer sa pérennité.

C’est pourquoi, en partenariat avec Echoppe Togo, nous avons choisi de proposer un atelier aux

villageois en parallèle de notre travail en France. Cet atelier a pour but de les impliquer dans le projet. (cf

annexe 3)

22

Energie-TogoPhase 1


Au travers d'animations qui illustrent les besoins et expliquent le fonctionnement du système ainsi

que l’entretien nécessaire, nous voulons donner envie aux villageois d’être acteurs du projet, qui ne peut

fonctionner que grâce à eux.

Des discussions et des échanges permettront d’affiner leurs besoins, pour adapter le mieux possible

notre travail à leurs attentes. L’atelier sera en particulier nécessaire pour définir l’emplacement de

l’installation, mettre en place l’organisation des villageois pour utiliser l’installation, nommer un responsable

pour l’entretien des panneaux et financer le projet.

Notre démarche, basée sur l’échange, veut prendre en compte les réalités locales du Togo, et ne pas

simplement se contenter de notre vision européenne, ce qui mènerait notre projet tout droit à l’échec. Malgré

la distance, nous souhaitons être le plus possible au contact des villageois, qui sont non seulement les

destinataires mais aussi les acteurs de ce projet.

Nous avons déjà réfléchi à une organisation prévisionnelle qui sera présentée, revue et corrigée au

cours de l’atelier. Ce système pensé par notre groupe après documentation et réflexion, est destiné à être

modifié par les remarques des villageois.

Organisation prévisionnelle :

Pour l’entretien quotidien des panneaux solaires et la gestion des recharges des téléphones portables,

deux personnes seront chargées de s’en occuper. Le choix de deux personnes se justifie par le fait que si

l’une doit s’absenter ou avoir un quelconque problème, l’autre pourra la remplacer. Cela garantira une

permanence de fonctionnement du dispositif.

Ces deux personnes suivront une formation complète, qui devra contenir une partie qui présente et

explique les différents éléments du dispositif et leur fonctionnement. Il faudra en particulier bien insister sur

les limites de l’installation et les règles à respecter (par exemple, l’installation est dimensionnée pour le

chargement de téléphone portable et non pour faire fonctionner une télévision). Une autre partie de la

formation devra être orientée sur tout ce qui est entretien du dispositif comme le nettoyage des panneaux ou

l’entretien des câbles. Enfin, une troisième partie devra définir les modalités de gestion de l’installation.

En effet, nous leur demanderons de répertorier plusieurs informations utiles afin d’améliorer ce

projet et le développer dans les autres villages, comme des relevés de compteurs, le nombre de recharges

23

Energie-TogoPhase 1


quotidiennes ou les horaires de plus forte fréquentation. Ces données permettront de suivre le

fonctionnement des panneaux et l’évolution des besoins des villageois. Cette tâche nécessitera que les

personnes responsables des panneaux soient lettrées ou, possèdent au moins un système de communication

particulier mis en place durant la formation.

Cette mission représentera pour eux un véritable travail, qui sera rémunéré à hauteur de 2500 Fcfa

par mois et qui les occupera à mi-temps. Le projet sera ainsi créateur d’emploi au sein du village. La

désignation des deux responsables pourrait se faire via une d’élection, renouvelée tous les 1 ou 2 ans.

Financement & contrôle de l’installation

Il est nécessaire d’organiser la venue d’un professionnel tous les 3 à 6 mois pour vérifier le bon

fonctionnement du matériel. Cette visite sera assurée par Ezo Energie, à qui nous allons acheter le matériel.

Suite à une étude économique approfondie, nous avons décidé de fixer le prix de la recharge d’un

téléphone à 100 Fcfa. Cette étude est détaillé en annexe 4.

Le financement du matériel se ferait dans l’idéal par différentes subventions. Les bénéfices dégagés

par l’utilisation quotidienne de l’installation seront mis de côté, d’une part, pour couvrir l’entretien et les

réparations, d’autre part, pour permettre l’achat futur de tels dispositifs dans d’autres villages voisins. A plus

long terme, les éventuels bénéfices supplémentaires pourront être reversés au village pour développer

l’installation ou pour investir dans d’autres projets d’utilité publique.

La formation d’un conseil ou d’une association pour la gestion générale de l’installation au sein du

village, permettrait de prendre les décisions importantes sur le maintien et sur l’évolution du projet, et de

gérer le budget et son réinvestissement. Ce conseil organiserait plusieurs réunions au cours de l’année pour

contrôler la bonne pérennité du projet. Il jouerait également le rôle d’intermédiaire entre le village et

Echoppe Togo. Il s’agira d’une gestion locale de l’installation, totalement impossible depuis la France, avec

un éventuel suivi d’Echoppe.

24

Energie-TogoPhase 1


Pérennité du projet et risques :

1) Réalisation :

Notre action s’inscrit dans un projet global sur du long terme. La partie que nous avons réalisée

correspond à la phase d'étude.

Pour ce qui est de la pérennité et du suivi de notre projet sur l’école, nous avons organisé depuis le

début de l’année des réunions hebdomadaires au cours desquelles nous avons recruté des élèves de première

année sur le projet. Nous avons prévu d’organiser une nouvelle mission en août prochain pour aller installer

les panneaux solaires au Togo. L’équipe sera constituée principalement d’étudiants en première année aidés

par nos contacts sur place. Le problème du financement de la mission se pose de nouveau. Ainsi, nous avons

organisé, en collaboration avec les étudiants de première année, un repas pour lever des fonds afin de

financer cette mission.

Outre la pérennité du projet sur l’école, il faut également assurer un suivi sur place. Nous avons

longuement argumenté sur la solution à retenir quant à la gestion de l’installation et nous sommes arrivés à la

conclusion que nous devons proposer une solution à modifier avec eux, d’où la mise en place de l’atelier de

villageois explicité plus haut. L’ensemble du programme sera transmis à ECHOPPE Togo qui assurera la

supervision générale suite à notre départ notamment si des réparations sont nécessaires. Si cette première

expérience s’avère concluante, elle sera renouvelée dans les autres villages.

L’objectif à long terme est d’équiper une vingtaine de villages selon le même processus. Echoppe

permettra aux villages de contracter des micro-crédits afin de financer les nouvelles installations. Grâce à la

solution technique que nous leur avons proposée et des retours d'expériences du village, Echoppe pourra

réitérer l’installation en recrutant des électriciens, nécessaires à l’installation, et en achetant le matériel que

nous leur avons recommandé.

25

Energie-TogoPhase 1


2) Difficultés rencontrées :

Inscrire notre projet dans la durée n’a pas été facile. En effet, beaucoup d’entre nous réalisent une

mobilité à l’international dans les mois à venir, il fallait donc transmettre le projet avant même que celui-ci

ne soit terminé. Nous devions donc séparer le PT du projet en lui même, ce qui s’est avéré compliqué. En

effet, il nous a fallu bien délimiter les tâches que nous pouvions confier aux premières année et celles que

nous devions réaliser nous mêmes dans le cadre du PT. De plus, cette passation a dû se faire en dehors des

heures de PT puisque les 1A ne sont pas disponibles durant ces heures dédiées au projet.

D’autre part, l’organisation de la mission 2014 nous a également posé problème puisque nous

pensions pouvoir prendre part à cette mission. Or, nos mobilités ou stages respectifs de deuxième année nous

empêchent de pouvoir retourner sur place. Il nous faut donc faire une passation intégrale aux élèves de

première année.

26

Energie-TogoPhase 1


Critique du travail du groupe :

1) L’organisation générale :

Notre objectif était de rendre à notre client ISF Provence, un rapport de synthèse sur les solutions

énergétiques les mieux adaptées pour électrifier des villages Togolais.

Notre démarche pour répondre à cette demande s’est déroulée en trois temps : une première phase de

recherche, une étude de terrain au Togo par trois d’entre nous, et enfin la détermination de la solution la plus

adaptée.

L’une des difficultés de notre PT a été l’importante diversité des tâches : recherches théoriques sur

trois énergies renouvelables différentes, documentation sur le Togo et autres projets d’électrification,

préparation de la mission de l’été dernier, demandes de subventions, relations avec notre partenaire Echoppe

lors de la première phase, puis dimensionnement de l’installation solaire et électrique, réflexion sur

l’organisation et la pérennité de l’installation, transmission du projet aux étudiants de premières années...

Notre réponse à cette particularité a été de former différents pôles, au sein desquels nous sommes

tous passés. Cette méthode nous a permis non seulement de diversifier nos tâches, mais aussi de connaître le

projet dans son intégralité et apporter plusieurs regards critiques sur un même travail.

2) Le déroulement d’une séance :Nous commencions chaque séance par une très brève réunion pour se rappeler les tâches de chacun

pour la séance et éventuellement les réadapter au besoin. Ensuite, nous travaillions seul, par deux ou trois

selon le travail. En fin de séance, nous nous réservions du temps pour une réunion plus longue et complète.

Au cours de cette dernière, chacun expliquait l’avancée sur son travail, puis nous prenions les décisions

collectives, et enfin, nous prévoyions les tâches de chacun pour la prochaine fois.

27

Energie-TogoPhase 1


3) Nos points forts :L’un de nos points forts a été la cohésion du groupe. Bien que certaines questions ont parfois soulevé

des débats conflictuels, les différents personnels ont toujours été réglés en dehors du Projet Transverse, pour

pouvoir poursuivre une recherche de solutions collectives.

De plus, notre assiduité et notre utilisation efficace des heures réservées au PT dans l’emploi du

temps, nous a permis d’avancer correctement dans notre projet sans avoir à travailler dans la précipitation à

l’approche des échéances.

Nous avons travaillé également hors de nos horaires de PT, mais ce travail supplémentaire était forcé

par la particularité de notre mission. En effet, nous avons fait et vendu des cookies et des gâteaux plusieurs

fois au sein de l’école, afin de nous aider à financer l’étude de terrain au Togo de l’été dernier.

Nous avons également dû faire beaucoup de communication et tout un travail de passation auprès des

étudiants en première année pour garantir la pérennité de notre projet et l’installation des panneaux l’été

prochain. Tout cet aspect a été traité hors de nos heures de PT.

4) Nos points faibles :Notre principal point faible a été le manque de connaissance technique pointue. En effet, lors de la

deuxième phase de notre Projet Transverse qui consistait à déterminer et concevoir la solution technique, à

savoir le solaire, nous avons été très ralenti par l’étape du dimensionnement du panneau photovoltaïque. Pour

palier à cette difficulté, nous nous sommes documentés via des ouvrages et des polycopiés de cours. Et nous

avons pris contact avec des professionnels du milieu : Viktor Veeser de la startup Dual Sol, Yves Faure,

technicien à IM2NP et Stéphane Desmet d’Eosol Energies Nouvelles.

28

Energie-TogoPhase 1


Conclusion :Afin de satisfaire notre livrable, nous avons dû travailler simultanément sur les aspects financiers,

techniques et organisationnels de l’installation tout au long du projet. D’un point de vue technique, nous

nous sommes penchés sur toutes les sources d’énergies renouvelables envisageables au Togo avant de retenir,

à l’issue d’une mission sur place, l’énergie solaire. Ainsi, nous prévoyons d’installer dans le village de

Gbobéré deux panneaux solaires alimentant des batteries afin de pouvoir recharger des portables et éclairer la

place principale du village. Les missions d’étude de terrain et d’installation des panneaux sont très coûteuses,

il nous a donc fallu monter plusieurs dossiers de subventions et mener des campagnes de financement. Enfin,

nous avons réfléchi longuement à l’organisation du projet avant d’aboutir à l’élaboration de l’atelier avec les

villageois. Tout le travail que nous avons réalisé jusqu’à maintenant devrait se voir concrétiser lors de la

mission d’août prochain.

29

Energie-TogoPhase 1


Annexes :

Annexe 1 : Gantt du projet

30

Energie-TogoPhase 1


Annexe 2 : PVGIS (Photovoltaic Geographical Information

System), Performance of Grid-connected PV

PVGIS estimates of solar electricity generation

Location : 7°28'53'' North, 1°16'55'' East, Elevation : 168 m a.s.l.,

Solar radiation database used : PVGIS-helioclim

Nominal power of the PV System : 0.18 kW (crystalline silicon)

Estimated losses due to temperature and low irradiance : 13,6% (using local ambient temperature)

Estimated loss due to angular reflectance effects : 2.5%

Other losses (cables, inverter etc.) : 14.0%

Combined PV system losses : 27.6%

Fixed system : inclination = 12 deg.,

Orientation = -1 deg. (optimum)

Month Ed Em Hd Hm

Jan 0.84 26.1 6.49 201

Feb 0.84 23.5 6.51 182

Mar 0.78 24.2 6.06 188

Apr 0.73 22.1 5.74 172

May 0.64 19.8 4.91 152

Jun 0.57 17.0 4.30 129

Jul 0.54 16.7 4.11 127

Aug 0.54 16.6 4.12 128

Sep 0.53 15.8 4.05 122

Oct 0.69 21.3 5.28 164

Nov 0.80 24.1 6.18 185

Dec 0.82 25.5 6.31 196

Year 0.69 21.1 5.33 162

Total for year 253 1950

31

Energie-TogoPhase 1


Ed : Average daily electricity production from the given system (kWh)

Em : Average monthly electricity production from the given system (kWh)

Hd : Average daily sum of global irradiation par square meter received by themodules of the given system

(kWh/m²)

Hm : Average sumof global irradiation par square meter received by the modules of the given system

(kWh/m²)

Monthly energy output from fixed-angle PV system Monthly in-plane irradiation for fixed angle

PVGIS (c) European Communities, 2001-2012

Reproduction is authorised, provided the source is acknowledged.http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

32

Energie-TogoPhase 1


Annexe 3 : Atelier avec les villageois.But de l’atelier :

L’atelier qui est réalisé dans le cadre du programme d’électrification rurale du projet ville-campagne,

a pour but de déterminer, en accord avec les villageois, la meilleure méthode de gestion de l’installation

solaire proposée.

En effet, nous sommes partis du constat qu’il y avait beaucoup de manières différentes de gérer

l’installation mais que nous ne pouvions assurer l’efficacité de celle-ci si nous l’imaginions seuls, avec notre

point de vue d’européen.

Plus encore, il est essentiel que les habitants du village soient impliqués dans le projet et qu’ils

comprennent parfaitement les contraintes et opportunités apportées par l’installation et la nécessité d’une

gestion rigoureuse. De ce fait, il est nécessaire qu'ils prennent part dans la mise en place de cette gestion car

leur imposer une idée extérieure serait la meilleure manière de les frustrer et de générer des tensions.

Par conséquent, l’atelier répond à un double objectif : celui d’identifier la meilleure solution de

gestion en tenant compte de toutes les contraintes (contraintes techniques, que nous nous connaissons, socio-

culturelles et économiques, que les villageois décident), et également d’impliquer dès le début les personnes

cibles dans ce qui doit être leur projet.

Fonctionnement de l’atelier :

Rappel du problème :

Le but de cette partie est de rappeler les problèmes causés par l’absence de lumière le soir et les

difficultés qu’ils rencontrent pour recharger leur portable. Ainsi, nous démontrons bien une nouvelle fois la

nécessité de l’installation pour les villageois et nous suscitons leur implication dans le projet. Avant de leur

proposer notre solution, nous écoutons d’abord les leurs, et ainsi nous pouvons aussi rassembler leurs idées

pour faire évoluer notre solution.

Cette étape qui nous a été conseillée par Echoppe France, a déjà fait ses preuves dans leurs diverses

activités depuis plus de 20 ans.

Elle peut se présenter sous la forme d’un jeu de rôle, au cours duquel trois questions sont posées :

Qu’est-ce que vous avez vu ? Quelles sont les causes de ces problèmes ? Comment les résoudre ?

33

Energie-TogoPhase 1


Présentation globale du système :

1. la technique : notions de base sur le fonctionnement global du solaire, des batteries et de l’électricité

2. l’installation : présentation de chaque élément, son utilité, son fonctionnement spécifique et les

actions d’entretien

3. les enjeux économiques : prix de l’installation, coût de l’entretien, amortissement de l’installation

(pièces à racheter).

4. le suivi : quel sera le rôle de chaque acteur et à quel moment interviendra-il (Echoppe, le technicien

d’entretien…) ? le rôle des villageois dans l’entretien, procédure en cas de problème

5. l’utilisation : Quels appareils brancher ? combien de temps les utiliser ? les branchements à ne pas

faire!

6. les enjeux environnementaux : Les risques pour la santé (produits toxiques), la gestion des déchets

(principalement les batteries).

Discussions :

L’objectif des discussions est de pousser les villageois à réfléchir aux problèmes pouvant survenir

pour les responsabiliser. Le deuxième but et le plus important, est de récupérer leurs spécifications pour, tout

d’abord, adapter précisément l’installation à leurs spécificités et également les assister dans leurs choix de

gestion. Il s’agit d’une assistance active car l’animateur doit également bien cerner les tenants et aboutissants

du projets pour toutes les parties prenantes et surtout celles qu’il représente :

1. Désignation d’un lieu d’utilisation

2. Désignation d’un responsable

3. Gestion de la sécurité (comment assurer la sécurité de l’installation contre les agressions extérieures

et la sécurité des personnes vis-à-vis de l’installation ?)

4. Détermination d’une manière de collecte de l’argent

5. Gestion de l’entretien (qui entretien quoi, comment et quand ?)

6. Gestion de l’utilisation (qui s’assure que tout fonctionne bien ?)

34

Energie-TogoPhase 1


Interprétation des résultats de l’atelier (problèmes possibles) :

35

Energie-TogoPhase 1


Contenu de la formation technique :

La formation ne doit pas contenir que des protocoles de manipulation pour le contrôle du bon

fonctionnement de l’installation. La personne formée doit comprendre pourquoi la maintenance doit se faire

ainsi. C’est pourquoi, les notions fondamentales d’électricité telles que la tension, l’intensité, la puissance, la

charge et l'énergie doivent être abordées pour qu'elle comprenne les tenants et les aboutissants de ses actions.

Il n’est toutefois pas nécessaires d'aborder les notions mathématiques qui sont sous-jacentes à la physique

électrique.

Nous avons également jugé nécessaire d’inclure une partie explicative et informative sur le

fonctionnement du solaire sans pour autant entrer dans des notions compliquées de science des matériaux.

Les formateurs aborderont dans cette partie le fonctionnement et l’utilisation des batteries puisque ce

composant est primordiale et a la plus faible durée de vie. Cette formation complète sera axée sur les risques

sanitaires, chimiques et électriques.

36

Energie-TogoPhase 1


Annexe 4 : modèle économique – Prix de la recharge.

Nous souhaitons ici modéliser tous les facteurs qui vont impacter le prix et la compétitivité de

l'installation.

Nous devons prendre en compte plusieurs données ou variables propres à l'installation, à son

entretien et son fonctionnement au sein du village :

Donnée ou variable Symbole (unité)

Investissement initial I (Fr CFA)

Durée d’amortissement de l'investissement T I (Mois)

Prix de remplacement des batteries et de la partie

électrique de l'installation

PB (Fr CFA)

Prix de remplacement du panneau PP (Fr CFA)

Durée de vie de la partie batterie T B (Mois)

Durée de vie du panneau T P (Mois)

Entretien d'un professionnel E (Fr CFA. Mois-1)

Salaire des responsables : partie fixe S (Fr CFA. Mois-1)

% du prix de la recharge : partie variable S % (%)

Marge de sécurité (fond de réserve en cas de charge

exeptionnelle)

R% (%)

Prix de la recharge P (Fr CFA)

Pour affiner le modèle au maximum, nous avons décidé que le prix de la recharge devait prendre en

compte la compétitivité face aux autres installations dans les lieux voisins. Pour modéliser sa compétitivité

géographique, nous définirons une sphère d'influence délimitée par le coût final pour l'utilisateur qui prend

en compte le prix de la recharge et du déplacement (coût de l'essence). Or toutes les personnes dans cette

sphère ne se rendront pas forcément à la station de recharge, à cause d'une déperdition de l'information (les

gens éloignés ne sauront pas forcément que la station existe) ou d'un manque d’intérêt par habitude ou autre.

37

Energie-TogoPhase 1


Donnée ou variable Symbole (Unité)

Prix du litre d'essence PE

Densité de population au km² DP (Personne par km²)

% de personne ayant un portable D% (%)

Rayon de la sphère d'influence R (km)

Prix maximal de compétitivité Pm (Fr CFA)

Consommation du moto M c (L par km)

Densité de portable au km² Dn (nombre par km²)

Durée d'une batterie de portable T r (jour)

Nombre de portable à recharger N (nombre)

Nombre de portable à recharger dans le mois N r (nombre)

Coût de l'installation et de son fonctionnement Co (Fr CFA/unité)

Pour modéliser cette perte d'information suivant le rayon d'éloignement et le rayon de la sphère

d'influence, nous considérons que chaque personne est modélisée par une variable aléatoire Xi qui a une

probabilité P(r) de connaître et d'utiliser la station donc :

G(r )=∑i

X i (r )en loi, et représente le taux de connaissance de la station des personnes à la distance r

Grâce au théorème central limit, nous pouvons modéliser G par une gaussienne :

G(r , R)=A(exp(−r²R²

)−B)

Localement l'information est parfaite donc G(0, R) = 1 et l'information décroit jusqu'à valoir 0 à la

limite de la sphère d'influence G(R, R) = 0. Nous obtenons donc :

G(r ,R)=e

e−1(exp(

−r²R²

)−1e)

38

Energie-TogoPhase 1


1) Détermination du nombre de recharge en fonction du prix

Supposons une personne à une distance r de la station. Il possède une motocyclette qui consomme

une certaine quantité d'essence à chaque kilomètre. Le coût en essence pour faire l'aller-retour est donc :

C A←→ R(r )=2r M c PE

Supposons que le prix de la recharge à la station est P. Le rayon de la sphère d'influence est

déterminé comme la distance que doit parcourir une personne et que la recharge et l'essence lui coûtent le

prix maximum de compétitivité, c'est-à-dire :

∃ R/C A←→ R(R)+P=Pm

Donc : R( P)=Pm−P

2 M c PE

Nous allons maintenant déterminer combien il y aura de portable à charger par mois, pour cela nous

allons prendre en compte la perte d'information dû à l'éloignement et la densité de portable au km², puis nous

allons intégrer par couronne sur le disque fermé défini par la sphère d'influence :

Aire d'une couronne infiniment fine de rayon interne r et d'épaisseur dr :2π r drDensité de portable : Dn=D% DP

Donc N=∫r=0

R

2π r Dn G(r , R)dr

Soit N =2π Dne

e−1∫r=0

R

r [exp(−r²R²

)−1e]dr

Nous pouvons reconnaître l'intégrale d'une forme : f' g'(f) aux coefficients près

Donc : N=2π Dne

e−1(e−2) R²

2 e= π Dn

(e−2) R²(e−1)

De plus : N r=T r

31N

Enfin : N r=π(e−2)

124(e−1)

T r D% DP

(M c PE)2(Pm−P)

2

39

Energie-TogoPhase 1


2) Détermination de la fonction de coût

Pour la suite, nous avons évoqué le salaire du responsable de l'installation pour des commodités de

modèle, nous considérerons qu'ils sont payés par une part fixe et une part variable qui est fonction du nombre

de portables rechargés et du prix de la recharge, donc le salaire de la personne en fonction de la quantité de

recharges effectuées dans le mois est :

Salaire=S+S% P N r

Nous devons tout d'abord faire en sorte que toute les dépenses soit ramenée à un forfait au mois,

nous obtenons ainsi un total des dépenses qui constitue alors un coût fixe. Nous introduisons une marge de

risque au cas où les pannes surgiraient avant le temps prévu.

Coût fixe dûà l ' installation=(I

T I

+PB

T B

+P P

T P

+E )(1+R%)

Nous obtenons ainsi une fonction de coût totale de la forme :

Co( p , N r)=(I

T I

+PB

T B

+P P

T P

+E )(1+R%)+S+S% P N r

3) Résolution du modèle

Nous avons ainsi deux fonctions :

• une fonction de demande : N r ( p)=π (e−2)

124(e−1)

T r D% DP

(M c P E)2 (Pm−P )2

• une fonction de coût : Co( p)=(I

T I

+PB

T B

+P P

T P

+E )(1+R%)+S+S% P N r

Pour simplifier les calculs, nous poserons :

A=π(e−2)

124(e−1)

T r D% DP

(M c P E)2 et B=(

IT I

+PB

T B

+PP

T P

+E)(1+R%)+S

Donc nous avons maintenant :

N r ( p)=A(Pm−P)2 et Co( p)=B+S % P N r

40

Energie-TogoPhase 1


Nous cherchons à réaliser un profit positif non nul :

Π = N r P−Co = AP3−2APm P2

+( APm2−S% N r)P−B

Si nous voulons effectuer une résolution numérique exacte de notre modèle :

Nous supposerons que Nr est constant pour de petite variation de P (approximation à l'ordre 0).

Il faut donc étudier ce polynôme du troisième ordre (accroissement et racines).

Pour le taux d'accroissement :

Π ' ( P)=3AP2−4APm P+APm

2−S % N r

Δ1=4A 2 Pm2−S % N r

Nous ne pouvons plus établir de résultats généraux à partir d'ici, à moins de poser une condition qui

pourrait ensuite ne pas réellement être applicable à notre situation, l'étude de l'accroissement est donc

reporter à l'application numérique.

Pour les racines du polynôme, nous allons procéder par la méthode de Cardan qui peut se résumer en

la suite d'étapes que voici :

• Mise sous forme d'une équation du troisième ordre réduite, par changement de variable, de la forme :

X 3+α X+β=0, avec P=X +γ

• Un changement de variable de la forme : X = u+v

• Condition sur le changement de variable.

• Passage par un polynôme du deuxième ordre suivie de sa résolution

• Remonter à la solution au travers des changements de variables

41

Energie-TogoPhase 1


Appliquons la méthode :

AP3−2APm P2

+( APm2−S%) P−B=0

Posons P=X +23

Pm

Nous obtenons donc l'équation réduite suivante :

A X 3+(S %−

13

A Pm2) X +(

29

A Pm3−

23

Pm S %−B)=0

On pose : α=

S %−13

A Pm2

A , β=

29

A Pm3−

23

Pm S %−B

A et enfin X =u+v

Ainsi, nous obtenons : u3+v3

+(3uv+α)(u+v )+β=0 et on pose 3uv+β=0

Nous obtenons ainsi le système suivant : {u3+v3

=−β

u3 v3=−α3

27

Ce système constitue la somme et le produit de deux variables : u3 et v3

Ce sont donc les racines d'un trinôme du second ordre : Y 2+βY −α

3

27=0

Nous pouvons donc calculer son discriminant : δ=β2+

427

α3

A partir d'ici, nous ne pouvons pas trouver de solutions générales (trois cas possibles) pour pouvoir

poursuivre simplement, pour continuer il nous faut passer à la résolution numérique du modèle pour pouvoir

interpréter tous les signes. Nous verrons par la suite qu'il est peu judicieux dans notre cas de continuer au

delà la résolution exacte...

42

Energie-TogoPhase 1


4) Application numérique

Tout d'abord, pour simplifier le calcul, nous allons choisir de donner un salaire fixe au responsable.

Puis nous allons calculer toute les constantes que nous pouvons grâce aux valeurs suivantes :

Noms Valeur numérique Explication

Prix maximal 300 Fr Prix du marché local

Salaire variable S% 0 Fr/mois Nous considérons un salaire fixe

Salaire fixe S 5000 Fr/mois Payé en demi temps

Densité de population Dp 119 Hab/km² Source Banque mondiale 2011

Taux d'équipement en téléphone D

%

33,00% Sondage à main levée dans les villages

Consommation moyenne d'une

motocyclette au km Mc

0,054 L/km Consommation moyenne moto et scooter 5,4L au

100km

Prix de l'essence au litre Pe 555,11 Fr/L 1,16$/L au Togo 2009-2013 : banque mondiale

Durée d'une batterie de portable Tr 4 jours Batterie de mauvaise qualité

Investissement initial I 982 500 Fr 1500€ de matériel et d'installation

Durée d'amortissement Ti 120 mois 10 ans d’amortissement

Prix de remplacement des batteries

Pb

366 800 Fr 560€ de prévision pour remplacer les batteries

Durée de vie des batteries 60 mois 5 ans de durée de vie

Prix de remplacement du panneau

Pp

0 Fr Rachat de toute une installation donc pas besoin

de compter le changement du panneau.

Durée de vie du panneau Tp 180 mois 15 ans de durée de vie

Intervention d'un professionnel E 3275 Fr par mois Déplacement plus intervention (tous les 6 mois)

Facteur de risque R% 30,00% En cas de dommage de la station pour cause de

mauvais usage

43

Energie-TogoPhase 1


Nous pouvons remarquer que la durée de vie théorique d'un panneau est un multiple de la durée de

vie théorique d'une batterie et que cela implique un rachat complet d'une installation au terme de la durée de

vie d'un panneau.

La résolution devient tout simplement impossible car la taille des nombres manipulés introduit des

erreurs d'arrondis dans des calculs répétés et fastidieux, ce qui peut introduire des erreurs. Une résolution

graphique ou purement numérique par approches successives seraient bien plus rapide et tout aussi précise

(car nous ne cherchons le prix qu'à l'unité près).

Voici les fonctions de notre situation représentées graphiquement :

R(P )=Pm−P

2 M c P E

=5−0,01688 P

44

Energie-TogoPhase 1


N r=π(e−2)

124(e−1)

T r D% DP

(M c PE)2 ( Pm−P )

2=0,0187(300−P )

2

Co( p)=(I

T I

+PB

T B

+P P

T P

+E )(1+R%)+S+S% P N r=32 848,6

45

Energie-TogoPhase 1


Π = AP3−2APm P2

+( APm2−S% N r)P−B=0,0187 P3

−11,22P2+1683 P−32 848,6

On peut remarquer que l'installation est viable si le prix est compris entre 19 Fr CFA et 218 Fr CFA

et que le maximum de profit est dégagé pour un prix au alentour de 100 Fr CFA ( profit de 47 645 Fr CFA).

Pour déterminer le prix, il faut prendre en compte, la capacité de recharge de l'installation, il faut

pouvoir recharger entre environ 125 (~4 portables par jour) et 1500 (~50 portables par jour) portables par

mois. Pour un maximum de profit, il y aura 748 (25 portables par jour) recharges par mois.

Voici les trois valeurs extrêmes :

46

Energie-TogoPhase 1


Prix Nombre de recharges par mois Nombres de recharges par jour Distance d'influence

19 1477 48 4,68

100 748 25 3,31

218 126 4 1,32

47

rapport de projet - centrale marseille · 2015. 1. 14. · energie-togo phase 1 projet transverse...

Documents