LES SOLUTIONS SOLAIRES PV HORS GRID, MINI-GRID ET ON-GRID EN AFRIQUE: OPPORTUNITÉS ET DÉFIS

LES SOLUTIONS SOLAIRES PV HORS GRID, MINI-GRID ET ON-GRID EN AFRIQUE: OPPORTUNITÉS ET DÉFIS

L’accès à l’énergie est aujourd’hui l’un des plus grands défis de développement en Afrique, ce qui en fait une priorité naturelle du plan stratégique High-5 de la Banque africaine de développement. 23 des 28 pays les plus pauvres du monde sont en Afrique, et pourtant en même temps, les pays africains représentent 6 des 10 économies à la croissance la plus rapide en 2018. L’énergie (en tant que moteur du développement économique et social) a le potentiel de lutter contre l’extrême pauvreté et d’accélérer le développement économique en cours.

Une technologie qui continue de révolutionner l’énergie dans le monde est le solaire photovoltaïque. En Afrique subsaharienne, le PV solaire à lui seul devrait contribuer à plus de 4% à la production totale d’ici 2040. Les systèmes photovoltaïques convertissent l’énergie solaire en électricité à courant continu (CC). Cette forme d’énergie peut être utilisée directement pour alimenter les appareils CC ou convertie en électricité CA pour alimenter les réseaux CA et les appareils CA.

L’Afrique dispose d’un potentiel inégalé pour maximiser l’énergie solaire en tant que ressource, la plupart des pièces connaissant des niveaux d’énergie dépassant 2000 kWh / m2 / an. En plus de cela, les limitations de coûts continuent de devenir moins un obstacle, car le prix des systèmes solaires baisse en raison d’une combinaison de facteurs allant du progrès technologique et d’une augmentation de la capacité de fabrication – en particulier en Chine. En 2017, le coût mondial moyen actualisé de l’énergie (LCOE) pour le solaire photovoltaïque à l’échelle du réseau était estimé à 100 USD / MWh – une réduction de 73% par rapport aux coûts de 2010 – avec un coût descendant jusqu’à 30 USD / MWh dans certains cas.

 

Figure 1: Carte des ressources solaires en Afrique [Source: https://solargis.com/maps-and-gis-data/download/sub-saharan-africa/ ]

 

L’Afrique est un continent de contrastes remarquables. Des villes tentaculaires existent aux côtés de zones rurales extrêmement sous-développées, et même dans les zones urbaines, les bidonvilles et les établissements informels persistent. La réalité de ces différences géographiques et démographiques justifie une différenciation des approches d’accès à l’énergie.

Alors que la voie traditionnelle d’accès à l’énergie a été l’extension du réseau, les alternatives telles que les mini-réseaux et les systèmes hors réseau sont de plus en plus populaires car elles sont mieux adaptées dans certains cas. Cet article examine les diverses applications du PV solaire sur réseau, mini-réseau et hors réseau; y compris les défis et opportunités existants.

Systèmes en réseau
Exemples de projets: Jasper, 96 MW (Afrique du Sud); Gomoa Onyandze, 20 MW (Ghana); Soroti 10MW (Ouganda)

Ce sont de grandes fermes solaires photovoltaïques qui ont été créées pour produire de l’électricité qui est directement injectée dans le réseau national. L’emplacement est une considération majeure, car les investisseurs cherchent à maximiser la production d’électricité grâce à un emplacement optimal. De tels projets entraînent également des coûts de mise en place de l’infrastructure de transport pour évacuer l’énergie produite, bien que, dans de nombreux pays, cela ait été utilisé par la société nationale de transport comme un moyen d’inciter à l’investissement dans la technologie. Ces types d’investissements sont également encouragés par des tarifs de rachat garantissant le rendement de chaque unité de puissance évacuée de la centrale solaire, réduisant ainsi le risque d’investissement. La production à l’échelle du réseau nécessite que l’électricité produite soit compatible avec les normes de réseau existantes. Cela comprend entre autres la conversion en courant alternatif et la gestion de la fréquence à synchroniser avec le système national.

Les défis: En raison de la chute des coûts du solaire photovoltaïque, le LCOE des installations solaires est l’un des plus bas d’Afrique, ce qui en fait un choix évident pour les investisseurs. Cependant, lorsque les pays exigent une fiabilité plus élevée et un approvisionnement permanent (24 heures sur 24), le solaire photovoltaïque à l’échelle du réseau cesse d’être aussi économiquement viable qu’auparavant, car des investissements supplémentaires doivent être effectués dans des systèmes de secours tels que le stockage (batteries) et les générateurs (y compris le diesel).

Considérations: Le solaire PV a une empreinte foncière importante. De vastes quantités de terres doivent être mises de côté pour les grandes exploitations agricoles à grande échelle. Il s’agit d’une considération importante dans le cadre de la question globale de la durabilité, car la terre est une ressource clé, en particulier avec les projections de croissance démographique. Les pays soumis à des contraintes foncières devraient donc soigneusement peser le pour et le contre avant d’entreprendre de tels projets. Alternativement, plusieurs pays proposent des moyens innovants d’utilisation commune avec les terres sur lesquelles les fermes solaires sont construites pour d’autres activités telles que l’agriculture entre autres.

La nécessité d’une alimentation de secours, que ce soit par le stockage sur batterie ou d’autres sources d’électricité doit également être prise en compte en termes de coût et de durabilité pour garantir que l’investissement global du système reste viable à la fois financièrement et écologiquement.

D’autres facteurs à considérer sont la stabilité globale du système et le coût de l’équilibrage du système en fonction du niveau de capacité intermittente tel que le solaire. Les pays devraient donc effectuer des études détaillées du système sur ces questions, afin d’éviter à l’avenir des perturbations involontaires et des coûts encourus.

Systèmes mini-réseau
Le solaire est un choix populaire pour les systèmes de mini-réseau en Afrique en raison de son coût relativement faible et de ses ressources abondantes. L’investissement dans les mini-réseaux en Afrique doit prendre en compte un certain nombre de considérations telles que décrites en détail ici. Les mini-réseaux solaires fonctionnent mieux là où la charge peut être adaptée à la disponibilité des entreprises d’énergie solaire qui fonctionnent pendant les heures d’ensoleillement élevées, comme les minoteries. Avec ce type d’arrangement, l’énergie solaire générée peut être vendue pendant la journée, avec de petits générateurs de secours supportant la plus petite charge nocturne.

Les défis: En bref, la nature intermittente du solaire signifie qu’une sorte de sauvegarde doit être disponible pour répondre à la demande lorsque le soleil n’est pas disponible.

Considérations: Les mini-réseaux fonctionnant à l’énergie solaire fonctionnent mieux là où la charge correspondante qu’ils desservent culmine pendant la journée – quand une grande partie de ce qui est produit peut être évacuée. Les opérateurs de ces systèmes doivent donc investir dans des activités incitatives qui se traduisent par ce type de profil de charge favorable.

Il y a des avantages à combiner l’énergie solaire dans des systèmes hybrides avec d’autres formes d’énergie, y compris le diesel, pour réduire le coût de l’énergie dans les applications de mini-réseau. Une étude d’Impact 4 Energy (2018) a conclu que les systèmes hybrides avec PV, batteries et diesel affichaient systématiquement des prix inférieurs sur différents profils de charge.

Systèmes hors réseau / autonomes

Exemples de projets: MKopa, Fenix ​​International, Azuri, d.light, Mobisol, BBOX (Afrique de l’Est); PEG Africa, Lumos, Azuri (Afrique de l’Ouest); Kingo Energy (Afrique du Sud)

Les systèmes solaires hors réseau sont applicables pour l’accès à l’énergie dans différents contextes géographiques et classes économiques. Ces systèmes se composent généralement d’un panneau solaire, d’une batterie et de divers appareils CC. Ils répondent à un certain nombre de besoins énergétiques tels que l’éclairage (ampoules et torches), le divertissement (radios et téléviseurs) et la recharge de téléphones.

Dans les zones rurales, les systèmes hors réseau fournissent une intervention opportune pour répondre aux besoins énergétiques, plutôt que d’attendre de longs délais pour réaliser des projets sur réseau ou mini-réseau. Un obstacle majeur à l’adoption de systèmes autonomes était le coût élevé. Dans de nombreux pays africains, ce problème est résolu par l’ingéniosité des modèles de paiement à l’utilisation qui permettent des paiements de système en petits versements gérables. Cependant, même en dépit du coût élevé de l’énergie solaire autonome, les clients ruraux et urbains peuvent bénéficier des économies à long terme. Ces systèmes offrent une alternative aux coûts de connexion élevés, aux tarifs d’électricité élevés et, dans de nombreux cas, à une faible fiabilité synonyme d’électricité connectée au réseau.

Les défis: La maintenance est un problème clé en ce qui concerne ces systèmes car ils sont utilisés et gérés individuellement par leurs propriétaires. Pour maximiser les paramètres tels que la durée de vie de la batterie et l’efficacité du panneau, les utilisateurs doivent être formés à leur maintenance et aux meilleures pratiques. Par exemple, il est nécessaire d’éviter une décharge complète et répétée de la batterie et d’essuyer la poussière des panneaux pour tirer le meilleur parti des systèmes autonomes.

Considérations: Alors que les systèmes domestiques hors réseau continuent de gagner en popularité, un accent majeur devrait être mis sur la qualité, la formation et le service client, afin de garantir que les clients obtiennent le meilleur retour sur investissement. De plus, l’avenir du succès du modèle de paiement à l’utilisation est fortement lié à la croissance des paiements d’argent mobile. La croissance la plus élevée de ce modèle de financement a été observée en Afrique de l’Est, qui a des cadres mobiles bien développés – bien que les taxes récemment perçues en Ouganda menacent l’utilisation continue du service.

Considérations générales

L’énergie solaire a le potentiel de générer des économies importantes et donc d’améliorer la qualité de vie au niveau des ménages. Mais cela nécessiterait un changement de mentalités par rapport aux sources d’énergie alternatives traditionnelles. Certaines études ont montré que les systèmes d’énergie solaire sont liés à l’augmentation du revenu disponible, lorsqu’ils remplacent des alternatives telles que le kérosène et, dans certains cas, les générateurs diesels. De même, la difficulté de parcourir de longues distances pour recharger les téléphones est surmontée par des chargeurs solaires facilement accessibles, qui répondent à la fois à un besoin et offrent une opportunité commerciale à leurs propriétaires.

Pour réduire davantage le coût de l’énergie solaire pour les utilisateurs finaux, les gouvernements et les régulateurs ont beaucoup à faire en termes d’incitation à l’investissement et à l’adoption. Cela pourrait se faire en fixant des tarifs de rachat pour réduire les risques d’investissement et en autorisant des exonérations fiscales. Au Kenya, les exonérations fiscales sur les importations solaires ont entraîné une baisse de 3 $ du prix des lampes solaires, entraînant une augmentation de l’adoption de 37% à 69%.

Du côté de la demande, les gouvernements ont la capacité d’encourager ou d’étouffer leur adoption grâce au soutien des secteurs tels que l’industrie des télécommunications, et en particulier les opérateurs de transactions mobiles. Certains de ces acteurs indirects jouent un rôle significatif dans la performance des investissements solaires.

La qualité reste un facteur majeur dans l’attitude des Africains envers les systèmes solaires. Les régulateurs ont donc un rôle essentiel à jouer dans la gestion de l’assurance qualité, en appliquant des normes et des spécifications minimales pour tous les équipements.

En fin de compte, le solaire PV est très prometteur pour atteindre les objectifs d’accès à l’énergie en Afrique. L’abondance des ressources du continent couplée à la baisse constante des prix, rendent cette technologie attrayante à mettre en œuvre. Cependant, le solaire photovoltaïque n’est pas sans ses propres défis uniques, en particulier autour de l’intermittence et de l’empreinte foncière considérable. Ceux-ci doivent être pris en compte lors de la conception des projets, en particulier à l’échelle du réseau. Les applications mini et hors réseau offrent des alternatives prêtes, en particulier pour les communautés rurales qui ne seront probablement pas connectées au réseau principal dans un avenir proche. Dans ces applications, la nature de la charge, ainsi que la sensibilisation aux meilleures pratiques pour prolonger la durée de vie des composants, et ainsi maximiser les avantages du système, sont des considérations critiques.

 

Amanda Kahunzire,

Communications Associate, ISNAD-Africa

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