L’ENERGIE POUR LES COMMUNAUTES RURALES
Introduction Les régions rurales dans les pays en voie de développement ont un accès limité à tout type de services, y compris la santé, l’approvisionnement en eau potable, la communication et les routes. Ce manque d’accès vaut également pour les services en énergie. Près d’un tiers de la population mondiale n’a pas accès au réseau électrique et la majorité de ces personnes vit dans des zones rurales de pays en voie de développement. La plupart de ces personnes n’ont aucun espoir d’être connecté aux principaux réseaux électriques dans un futur proche, malgré la pression politique des gouvernements d’accroitre la connectivité du réseau. En ayant le choix, et l’argent, la majorité des personnes opteraient pour le passage à l’électricité. La consommation d’électricité des ménages La consommation en électricité varie largement selon le climat, la culture, la fiabilité de l’approvisionnement, et la localisation. En général, les ménages ruraux des pays en voie de développement ont une consommation très faible, les principales utilisations étant la lumière, la radio et la télévision. Image 1: L’éclairage domestique. Microprojet hydroélectrique qui fournit de l’électricité a la communauté Galyang au Népal. Crédit photo: Practical Action /
Caroline Penn
Le facteur de charge est une mesure de l’actuelle énergie utilisée comparée au maximum possible d’énergie disponible pour être utilisée. Pour des livraisons d’énergie à petite échelle, il est important de connaitre le facteur charge et la pointe de demande en énergie afin d’extraire de la meilleure façon possible le système énergétique. Dans la majorité des cas, le facteur charge dans le milieu rural est inferieur a 0.2 mais la pointe en demande peut souvent excéder la capacité. Lorsque l’éclairage est la seule utilisation de l’électricité, la consommation mensuelle a tendance à être dans les 10 à 20 kWh. Par exemple, deux ampoules à incandescence de 40watt utilisées pendant cinq heures chaque nuit, ont une consommation mensuelle de 12 kWh. Un poste de radiocassette et un petit ventilateur peuvent être utilisés pendant 10 heures chaque jour pour une consommation finale de 10 à 15 kWh par mois. Une petite télévision couleur utilisée pendant 6 heures par jour ajoutera 10 kWh supplémentaires par mois. Une famille pourrait facilement utiliser toutes ces fonctions dans un ordre de consommation de 50
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à 60 kWh par mois. Un réfrigérateur consomme environ 50 kWh et un congélateur environ 100 kWh par mois. Dans l’idéal, une sur-demande se produirait pendant les périodes heure creuse, en milieu de journée. Des efforts ont été faits pour augmenter l’utilisation d’électricité dans les activités commerciales qui utiliseraient l’énergie à ce moment et limiterait la demande aux périodes de pointe. Les options énergétiques Les options d’énergie renouvelable sont de mieux en mieux développées techniquement et les marchés s’étendent, mais de sévères contraintes restent. Les gouvernements de nombreux pays en voie de développement travaillent afin d’accroitre le réseau bien que le progrès soit lent et que la croissance bien souvent ne suive pas la demande. Les régions où la population est la plus dense ont tendance à recevoir en priorité par rapport à celles avec une plus petite population, étant donné que plus de personnes peuvent être connectées au réseau pour le même prix. Lorsque l’on tente d’apporter les technologies d’énergie renouvelables dans un rang de personnes pauvres, il est important de travailler avec le marché existant pour s’assurer qu’il soit localement durable – non seulement économiquement et environnementalement mais dans une étendue de facteurs qui contribuent à la durabilité technologique: Production locale et soutien du produit Propriete locale et management Financement individuel et communautaire, en particulier de la microfinance.
Figure 2: Nilde Portal chargeant des batteries. Sa famille possède un moulin amélioré à Cuichupucro dans lequel les villageois locaux apportent leur grain. Crédit photo: Practical Action / Steve Fisher
Impliquer les populations rurales Bien qu’il y ait des différences dans la façon dont les projets seront mis en œuvre, il a été constaté que les projets réussis impliquent les personnes affectées dans le planning et les prises de décision, souvent par le biais de conseils communautaires. De nombreux avantages sont particuliers aux femmes, tels que l’approvisionnement en services mécanisés dans la mouture du grain, remplaçant ainsi les méthodes traditionnelles de travail intensif. Il est également important d’inclure des femmes représentantes dans le conseil. L’implication des utilisateurs aboutit à une utilisation plus efficace et rationnelle des ressources et un partage plus équitable des bénéfices du développement. En impliquant les utilisateurs dès le début, les coûts peuvent être réduits en utilisant le travail local pour construire les infrastructures et, avec une formation, effectuer les installations et la maintenance et ainsi assurer un service meilleur et moins cher pour les consommateurs. Le développement rural est imposé de rendre les services en énergie plus facilement accessibles aux personnes vivant dans des zones reculées. Idéalement, les services en énergie devraient être introduits dans le cadre de plus grandes infrastructures et d’un développement économique.
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Associer les activités de développement d’une telle façon renforcera les chances d’une communauté réussie basée sur la provision en énergie et aidera les communautés à améliorer leurs moyens de subsistance et générer un revenu additionnel. La livraison d’électricité Des mini dispositions de système de réseau peuvent inclure un réseau de distribution avec le courant secteur intensifié aux tensions plus hautes pour la distribution, allant de 0.4kV pour la distribution de tension inférieure à 11kV pour des lignes de transmission de tension plus hautes. L'électrification de villages avec des maisons dispersées et des implantations utilisant des systèmes de courant secteur exige un réseau de distribution coûteux. Les systèmes hybrides regroupent les énergies renouvelables comme l’éolien et le solaire avec une générateur diesel pour les approvisionnements plus réguliers. Il y a un intérêt grandissant dans les systèmes intégrés d’approvisionnement en énergie, mais il reste seulement une adoption limite des systèmes énergétiques pour les zones pauvres, essentiellement car les systèmes d’énergie hybride s’additionnent aux coûts de livraison de l’énergie. Les systèmes autonomes intègrent généralement le stockage de la batterie et un circuit 12V DC. Les avantages des plans d’électrification des villages en utilisant des batteries incluent : Une batterie basse tension qui exclue le danger des décharges électriques a l’intérieur des maisons. Une technologie des batteries relativement simple et connue, étant appliquée dans des véhicules du monde entier. Une faible utilisation des facteurs de charge Les desavantages incluent: Le prix de l’electricite pour les batteries rechargeables peut etre tres eleve. La vie de la batterie peut etre courte si elle n’est pas correctement utilise et entretenue. Elles ont une production en énergie limitée ce qui limite leur utilisation en éclairage, radio et d’autres petites applications, et qui ne les rend pas directement productives en fin d’usage. Une autre pratique courante pour l’obtention de l’électricité est par les services de charge de pre-electrification de batteries. La production des systèmes énergétiques ne peut pas toujours fournir de courant pour tous les ménages désirant en recevoir à cause des capacités limitées ou des foyers qui n’ont pas les moyens de payer le prix ou les frais de connexion. Cela a abouti à la création d’entreprises de charge de batteries, dans lesquelles les gens peuvent prendre des batteries, essentiellement des batteries de voitures au plomb-acide, a un approvisionnement en énergie situé comme un système de microcentrales hydroélectriques. La charge de la batterie peut être faite pendant les périodes ou le système d’alimentation n’est pas utilisé à ses capacités maximales et cela améliorerait les facteurs de chargement des systèmes. Les technologies pour la production d’énergie. Un aspect pour que les projets de création d’énergie soient réussis est de réduire les coûts du projet à travers différentes méthodes mentionnées ci-dessous: Durcir les composants du systeme pour repondre a la demande Production locale Selection des technologies appropriees pour les composants. La production à petite échelle joue un rôle important dans le développement d’une quelconque région. La technologie des énergies renouvelables peut être utilisée pour stimuler la production indigène. La technologie doit être appropriée par la région en question, ou adaptée pour la rendre adéquate. En développant la production à petite échelle, l’énergie renouvelable peut être présentée à plus d’utilisateurs à un prix inférieur que celui des
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importations sophistiquées, et les équipements peuvent être réparés et entretenus plus facilement. La production locale crée des emplois et une valeur ajoutée locale, en améliorant la situation économique générale. Une fois que le système est installé, il doit être correctement entretenu, donc une structure de soutien doit être établie. Cela peut nécessiter un programme de formation et d’une documentation appropriée, de réguliers stages de formation et un approvisionnement accessible en pièces de rechange. Lignes de transmission et de distribution Des mini systèmes de distribution nécessitent une attention particulière car ils peuvent potentiellement ajouter un énorme montant des dépenses à un projet. Les systèmes de distributions ordinaires basés sur les principes de réseaux nationaux sont trop conçus pour des systèmes d’électrification rurale. En conséquence, de nombreuses alternatives low-cost ont été utilisées pour de tels systèmes. Haute tension triphasee Des systèmes de trois ou quatre fils électriques peuvent être utilisés pour les systèmes de haute tension triphasée. Le système de quatre fils électriques utilise des fils électriques triphasés et un retour neutre. L’approche des trois fils électriques limite la tension, ce qui est acceptable pour les systèmes de distribution haute tension, mais ne l’est pas pour les systèmes basse tension. Le principal avantage est le cout ajouté à la réduction de nombreux fils électriques requis. Lignes basse-tension triphasees L’installation électrique triphasée est relativement chère pour la distribution bassetension que peuvent utiliser les options monophasées. Les lignes basse-tension monophasees avec retour de fils electriques. Compare au système triphasé, le système monophasé permet un bénéfice des couts en réduisant le nombre de fils électriques. L’inconvénient de ce genre de système est que la tension fournie n’est pas aussi unie que celle d’un système triphasé, ce qui peut affecter la performance du dispositif électrique. Retour au sol de fil simple (SWER) Un approvisionnement monophasé utilisant le retour au sol réduit davantage les coûts en éliminant le retour de fils électriques. Le système a été développé en Nouvelle Zélande dans les années 1920 pour l’approvisionnement énergétique rural. En pratique, une combinaison des lignes de transmission peut être réalisée selon la taille du réseau de distribution en question. Depuis la station génératrice d’énergie, il pourrait y avoir une ligne de haute tension triphasée pour minimiser les pertes de tension, qui pourrait être ensuite échelonnée en lignes basse tension monophasées destinées à une distribution locale. Dans la plupart des mini systèmes de réseau, la distance des lignes d’approvisionnement sera seulement de quelques kilomètres. En comparaison, les extensions du réseau national aux zones rurales nécessite beaucoup plus de lignes du au besoin de moderniser le système afin d’éviter des pertes de transmission excessives. Les lignes de distributions ont besoin d’être élevées ce qui signifie qu’elles n’interfèreront pas avec les activités ou le transport des personnes, et ne seront pas dangereuses. Les poteaux électriques ont certains besoins en termes de taille et de force, afin de contrer les conditions éoliennes. Dans les systèmes de miniréseau, les poteaux de distribution peuvent prendre une part importante dans le projet global.
Figure 3: Mr. Vimalasene installant une ampoule basse consummation dans sa maison au Sri Lanka. Credit
photo : Practical Action / Zul
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Dans la maison Des approches particulières sont nécessaires pour l’électrification low-cost de la maison si les connections doivent être économiques. Dans les exploitations fermières, la dépense moyenne des ménages en électricité peut être de moins de un dollar par mois. La consommation d’électricité des ménages ayant peu de revenus est souvent de quelques 10 kWh par mois. Les problèmes principaux de ces ménages dans l’approvisionnement en électricité sont les frais élevés de connexion initiale et ceux du système électrique de la maison. Avec des techniques appropriées, les maisons peuvent être connectées en toute sécurité et avec moins de danger que ceux associés à l’utilisation du kérosène et des bougies. Le danger de l’approvisionnement en électricité est réduit au minimum en utilisant un vigi disjoncteur, des systèmes de câblages flexibles, en ayant une formation, et en réalisant des contrôles de sécurité réguliers. Les prix élevés dont les consommateurs doivent faire face peuvent être réduits par l’application rigoureuse de technologies appropriées telles que les systèmes de câblages de maison préfabriqués, par exemple des câbles ou des planches prêtes a l’emploi. L’approvisionnement de charge limitée Les limites de chargement ont réussis à réduire les coûts de connexion et ceux des opérations en approvisionnement d’électricité. Le principe de base est de limiter le courant à un maximum de pré-prescrit. Si le courant dépasse le maximum prévu, le limiteur déconnectera l’approvisionnement. Les économies de coûts associées avec les limiteurs de chargement sont importantes car ils permettent la réduction à l’échelle des générations et le transport d’électricité et dans les prix et les temps de l’installation. Les coûts de facturations et de recouvrement des recettes peuvent être réduits. Il y a un certain nombre d’options dans la conception de limitation de chargement: Le disjoncteur miniature C’est le type de disjoncteur le plus utilisé et en conséquence le plus familier aux engins électriques. Les disjoncteurs sont produits en masse, robustes et peu chers. Les sondes termometriques Ces dispositifs sont fabriques a partir de semi-conducteurs a l’etat solide. Là encore, ces appareils sont produits en masse et sont utilisés dans les biens des consommateurs et dans l’équipement des télécommunications. Ils sont moins communs dans les connections des ménages car ils ont une évaluation basse tension de généralement 20mA a 500mA, ce qui signifie qu’ils ne sont pas adéquates aux connections d’électricité conventionnelles, mais peuvent être utilisés dans des approvisionnements restreints de courant. Courant electrique cut out Le courant électrique cut out est une option plus récente pour les chargements limités. Ils ont été spécialement développés au Népal dans ce but. Le courant électrique cut out n’est pas dépendant d’un changement de température mais mesure le voltage. Ce voltage est une mesure précise dans le chargement du courant et est utilisé pour éteindre l’interrupteur électronique quand le courant est trop élevé. Les groupes de distribution préfabriquée Ce sont des unités de distribution préfabriquée connues en Afrique du Sud en tant que planches prêtes à l’emploi et en Papouasie Nouvelle Guinée en tant que Kits d’approvisionnement de Service Minimum. C’est une unité standard connectée après la limite de mètre ou de chargement et qui permet aux consommateurs de connecter leur foyer en toute sécurité. Dans certains cas, ils ont une installation de lumière directement au-dessus d’eux et dans la forme la moins chère cela peut être le seul chargement. D’autres ont un certain nombre de poussées pour les câbles qui peuvent être utilisées pour des charges supplémentaires. Ils intègrent des installations de protection des consommateurs, y compris
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