NATIONS UNIES
CONSEIL ECONOMIQUE ET SOCIAL
6 novembre 1995 FRANCAIS
Original : ANGLAIS
COMMISSION ECONOMIQUE POUR L'AFRIQUE Conference r6gionale des ministres africains responsables
de la mise en valeur et de l'utilisation des ressources mine"rales et de l'energie
Accra (Ghana)
14-23 novembre 1995
ETUDE TECHNIQUE DE LA VIABILITE DE L'EXPLOITATION DE L'ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE POUR L'ELECTRIFICATION DES ZONES RURALES
EN AFRIQUE
V
ECA/NRD/RC/DUMRE/9
TABLE DES MATIERES
Page
I. INTRODUCTION 1
II. QUELQUES CONSIDERATIONS SUR L'ELECTRIFICATION
DES ZONES RURALES 2
2.1 Objectifs de 1'Electrification des zones rurales 2
2.2 Phases de 1'electrification des zones rurales 2
2.3 Options techniques de 1'electrification des
zones rurales 3
2.4 Dispositions institutionnelles 3
2.5 Financement de 1'Electrification des zones rurales 5
2.6 Situation de certains pays africains en matiere
d'Electrification des zones rurales 5
III. CONVERSION DE L'ENERGIE SOLAIRE PAR EFFET
PHOTOVOLTAIQUE 5
3.1 Historique 5
3.2 Principes techniques 6
3.3. Applications hors rEseau 7
3.4. Systemes photovoltaiques et environnement 8
3.5 Production de modules photovoltaiques 9
IV. EXPERIENCE EN MATIERE D'UTILISATION DE L'ENERGIE
PHOTOVOLTAIQUE EN AFRIQUE 11
4.1 Programme rEgional d'energie solaire du CILSS 11
4.2 Projet d'Energie solaire par effet photovoltaiique
financE par le FEM au Zimbabwe 13
4.3 Vulgarisation des gEnErateurs PV dans certains
pays africains 14
V. UTILISATION DE L'ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE POUR
L'ELECTRIFICATION DES ZONES RURALES 18
5.1 Applications hors reseau en Afrique 18
5.2 Installation de modules PV en Afrique 19
5.3 Obstacles a une plus large diffusion des
gEnerateurs photovoltaiques 21
5.4 Quelques strategies utilisEes pour la diffusion
des genErateurs photovoltaiques 21
5.5 ViabilitE de l'exploitation de I'Energie photovoltaique pour 1'Electrification des
zones rurales 23
VI. CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS 24
A:
Ah:
ACCT:
AFC:
AME:
c.c.
CILSS:
CNESOLER:
DANIDA:
DAST:
DOE:
ECU:
ENDA:
ESKOM:
FBu:
FCFA:
FED:
FR:
FEM:
kW:
MW:
ONUDI:
PNUD:
REGIDESO:
SENELEC:
STEG:
SWER:
USAID:
V:
Watt-crate:
ZESA:
$Zim:
Ampere Ampere-heure
Agence de cooperation culturelle et technique Agricultural Finance Corporation (Zimbabwe) Agence pour la maitrise de l'energie (Tunisie) courant continu
Comity inter-Etats de lutte contre la sScheresse dans le Sahel
Centre national d'energie solaire et des Energies renouvelables (Mali) Agence danoise de deVeloppement international
Delegation aux affaires scientifiques et techniques (Senegal) Department of Energy (Zimbabwe)
ECU (unite mone"taire europ£enne)
Programme Formation pour Tenvironnement Electricity Supply Company (South Africa) Franc burundais
Franc CFA (1 franc francais = 100 FCFA) Fonds europeen de dSveloppement
Franc rwandais
Fonds pour l'environment mondial kilowatt
megawatt
Organisation des Nations Unies pour le deVeloppement industriel Programme des Nations Unies pour le developpement
Regie de production d'eau et d'electricite (Burundi) Societe nationale d'electricite (Senegal)
Societe tunisienne de l'electricite et du gaz Systeme monoconduteur de retour par la terre
Agency for International Development des Etats-Unis Volt
We
Zimbabwe Electricity Supply Authority Dollar zimbabween
1. L'alimentation des communautes rurales en energie est un grand sujet de preoccupation dans la plupart des pays en deVeloppement. Bien que les populations rurales utilisent principalement des combustibles a base de biomasse comme source d'energie, aucun processus de deVeloppement ne peut dire amorce tant qu'elles n'auront pas suffisamment acces a T"6nergie moderne", et en particulier a reiectricite.
2. L'acces a reiectricite pour les soins de sante, I'e*ducation, le pompage de l'eau, les petites activites de production et les usages domestiques ameliore nettement la quality de vie et les perspectives d'avenir de la population rurale. C'est particulierement vrai pour les femmes, qui sont souvent majoritaires dans les zones
rurales du fait de la migration de la main-d'oeuvre et qui accomplissent souvent la majority des tSches
domestiques et autres taches productives.
3. Pendant de nombreuses anne"es, les programmes d'Electrification des zones rurales adopts dans la plupart des pays africains ont consist^ essentiellement en Pextension de re"seau ou en l'installation de generateurs diesel pour alimenter les principaux centres ruraux.
4. Ces programmes n'ont pas change1 grand-chose pour les populations cibles car, dans beaucoup de pays, la couverture ge"ographique du reseau national etait extremement reduite, ce qui a entraine" des defenses d'equipement 61ev6es pour les socie"te"s de distribution d'eiectricite et, pour ce qui est des ge"ne*rateurs diesel, les combustibles, l'exploitation et Pentretien se sont r^vel^s tres on^reux, d'oii des ateas dans la qualite du service.
5. On observe que la demande d'eiectricite concerne avant tout, au niveau des manages, l'eclairage et l'utilisation de la radio et de la television, et, au niveau de la collectivite, l'eclairage public et le pompage de l'eau a petite 6chelle. Pour une demande aussi faible, il est inutile de crEer des connexions au reseau ou d'installer des ge"ne"rateurs diesel; la conversion photovoltaique (PV) peut y suffire, dans le cadre d'une pree"lectrification.
6. La plupart des populations rurales e'loignees du r6seau utilisent des lampes a p^trole ou des piles pour l'eclairage, la radio et la television. Meme si ces options ne demandent que de tres faibles couts d'investissement, les couts de fonctionnement sont relativement eieves et la qualite de la lumiere obtenue est souvent mediocre.
7. C'est pourquot, compte tenu de l'interet de plus en plus grand suscite par la conversion d'6nergie par effet photovoltaique - dont temoigne le nombre de conferences Internationales organisers a ce sujet depuis bientot un ani/ - la CEA a entrepris la presente etude pour determiner si renergie photovoltaique pourrait constituer une option rentable et viable pour 1'alimentation en eiectricite des nonages ruraux et des services collectifs ruraux tels que les centres medicaux et les ecoles, dont la connexion au reseau principal serait trop couteuse.
8. L'utilisation generalisee de gen6rateurs photovoltaiques est en train de devenir viable dans certains pays africains ou les conditions voulues sont reunies, a savoir l'existence de programmes de financement, tels que
1/ 1. Douzieme Conference europeenne sur la conversion de renergie solaire par effet photovoltaique, Amsterdam (Pays-Bas): avril 1994
2. Troisieme congres mondial sur renergie renouvelable; Reading: 11-16 septembre 1994 3. Solar Energy Conference: Empowerment for Africa, Pretoria (Afrique du Sud): 17-19
octobre 1994
4. Premiere Conference mondiale sur la conversion photovoltaique, Waikoloa (Hawaii): 5-9 decembre 1994.
des fonds autorenouvelables ou des facility de credit rural, et d'institutions d'exe"cution appropriees, notamment d'associations et de cooperatives rurales, ainsi que la capacity pour les industries locales de produire ou d'assembler certaines pieces et parties des generateurs, etc.
9. Les auteurs du present document passent en revue les enseignements tire's des programmes d'eiectrification des zones rurales executes dans le passe, font le point de la situation des g£ne*rateurs photovoltaiques installed dans certains pays africains et anaiysent les politiques et strategies adoptees pour diffuser plus largement ces systemes, ainsi que les mesures prises pour faire de I'e*nergie photovoltai'que une option viable pour 1'electrification des zones rurales en Afrique.
II. QUELQUES CONSIDERATIONS SUR L'ELECTRIFICATION DES ZONES RURALES 2.1 Obiectifs de Velectrification des zones rurales
10. L'electrification des zones rurales est un outil de developpement socio-economique national et s'inscrit dans les priorite's du developpement rural dans de nombreux pays en developpement; les objectifs sociaux et economiques poursuivis sont: i) d'elever les niveaux de vie de la population rurale en lui donnant acces a une source d'energie de meilleure qualite et plus propre, ce dont tireraient profit non seulement les manages mais aussi les utilisateurs des ecoles, des hopitaux, des boutiques et des industries electrifies; ii) de stimuler la croissance economique des zones rurales sur la base de nouvelles activite's et d'activite"s diversifies; iii) de cre*er des emplois et de freiner l'exode rural.
11. Pour la plupart des gouvernements africains, les motifs de 1'electrification des zones rurales sont principalement la lutte contre la pauvrete", la reduction, voire 1'inversion, du taux de migration des campagnes vers les villes, la recherche de conditions equitables et la modernisation. Or, les experiences tentees dans le passe prouvent que 1'electrification seule a peu de chances de deboucher automatiquement sur le developpement et peut en fait se reveler couteuse et sans effet. De nombreuses zones rurales ont des besoins limites en electricite; la consommation d'electricite pour usages domestiques est faible et ne crott pas beaucoup et les usages "productifs" sont peu nombreux.
12. Pour stimuler les activites generatrices de revenus qui pourraient tirer profit d'un acces a l'energie eiectrique, Telectrification devrait s'accompagner de la mise en place de quelques autres services de base tels que des services de vulgarisation agricole, des facilites de credit, des services de communication et de promotion des ventes, des soins de sante et des services d'enseignement, le pompage pour Pirrigation et des mesures d'encouragement en faveur des industries rurales2/.
2.2 Phases de reiectrification des zones rurales
13. L'introduction de l'electricite dans les zones rurales se fait de diverses manieres: i) generateurs isoles alimentes par divers moyens (batteries, moteurs diesel, petits generateurs hydroeiectriques ou generateurs photovoltaiques) desservant un seul usager; ii) generateurs isoies desservant plusieurs usagers relies en un reseau local; iii) services publics de distribution k partir d'un reseau regional ou du reseau national.
14. Lorsqu'une region n'est pas encore desservie par les services publics de distribution, il est frequent de voir des entreprises commerciales et des collectivites produire leur propre electricite a" partir de petits generateurs
2/ Rural Electrification for Development: Policy Analysis and Applications, de Mohan Munasinghe (1987)
diesel ou de micro-centrales hydro61ectriques (auto-alimentation). Malgre les couts 61ev6s de ces sources d'electricite, de telles initiatives sont souvent rentables.
2.3 Options techniques de 1'electrification des zones rurales
15. Dans les projets d'electrification des zones rurales, les choix possibles sont Pextension du reseau principal et le ge*nerateur independant, voire domestique, de courant electrique. Le ge"ne"rateur individuel va du ge"nerateur photovoltaique familial de 50W (le Zimbabwe commercialise des generateurs de 18 W et de 36 W et envisage de mettre au point des generateurs encore plus petits, de 5 a 10 W) a 1 kW et plus, aux stations alimentant des villes entieres (le Sen6gal en a installed 100).
16. Pour des zones eloignees du r6seau existant, des generateurs independants sont probablement les plus indiques. Dans ce domaine, le choix est en principe vaste: generateurs diesel, petits generateurs hydroelectriques, toutes sortes de chaudieres alimentees par biomasse, gazogenes, turbines 6oliennes et generateurs photovoltaiques. Toutefois, pour le moment, en ce qui concerne les ge"ne"rateurs ind6pendants, une augmentation de la puissance ne peut concerner que les ge"ne>ateurs diesel.
17. Pour une Electrification visant a desservir des petits usagers ruraux, la conversion d*6nergie par effet photovoltaique repr&ente la source renouvelable la plus simple car c'est elle qui requiert l'entretien le moins specialise, elle est fiable et durable et les couts des modules sont en train de baisser. On observe que, dans presque tous les pays africains, la demande d'electricite des zones rurales concerne avant tout, au niveau des menages, l'e'clairage et l'utilisation de la radio et de la television, et, au niveau de la collectivity, 1'eclairage public et le pompage de l'eau a petite Echelle. Pour une demande aussi faible, il est inutile de faire des connexions au reseau ou d'installer des g6ne"rateurs diesel; des generateurs photovoltaiques individuels de taille familiale peuvent y suffire.
2.4 Dispositions institutionnelles
18. La diversite des t^ches liees aux programmes d'electrification des zones rurales exige des dispositions institutionnelles particulieres a tous les niveaux de 1'administration: au niveau i) du gouvernement, ii) de la socie"te" de distribution d'6Iectricite, iii) de 1'administration locale de la region a electrifier.
19. L'un des facteurs decisifs de la reussite ou de lichee des efforts entrepris dans ce domaine, quel que soit le pays, tient au caractere adapts ou non du cadre institutionnel preVu. II n'existe pas de structure administrative unique pouvant etre recommand^e pour tous les pays en deVeloppement.
20. II existe une grande variete de structures administratives prevues pour l'execution de programmes d'electrification de zones rurales. Elles peuvent consister en: i) une autorite independante charged de Telectrification des zones rurales; ii) une administration relevant de la soci6te~ de distribution d'electricite"; iii) une administration relevant d'une autre direction ou d'un autre ministere; iv) des organismes locaux, tels que des coop6ratives independantes; v) une combinaison de ces structures.
21. La Tunisie, par exemple, obtient de bons resultats dans son programme avec deux institutions: i)la STEG (socie"te de gaz et d'electricite) pour les extensions de reseau; et ii) l'Agence de maitrise de Pe"nergie (AME) pour la mise en place de generateurs photovoltaiques individuels dans les villages disperses et isoles pour lesquels la connexion au re"seau principal ne serait pas rentable, la Direction ge"ne"rale de l'6nergie etant responsable de la planification et de la coordination du programme.
22. Le Zimbabwe a lance, en 1984, un programme d'electrification de zones rurales visant a alimenter en electricity quelques centres de developpement rural et consistant en des extensions du re*seau national effectue'es
par la ZESA (society de distribution d'electricite); or, ce programme n'a pu 6tre poursuivi apres 1987 faute de fonds locaux. Le projet Solar Photovoltaics for Households and Community Use in Zimbabwe du Fonds pour I environnement mondial (FEM), qui devrait permettre d'installer quelque 9000 sources d'eclairage alimentees par energie solaire au cours de la periode 1993-1996, est ex6cute avec la participation du Department of Energy (DOE) (du Ministere des transports et de l'energie), de la Solar Energy Industries Association, de la Standards
Association, de certaines ONG et de la ZESA.
23. Au Senegal, le programme dElectrification de zones rurales au moyen d'extensions du reseau principal effectuees par la SENELEC (soci&e d'electricite), ne couvre que quelques villages. Des projets d'electrification de zones rurales exploitant des gen^rateurs photovoltaiques sont en cours d'execution grace a des fmancements bilateraux et multilateniux, sous la coordination de la Delegation aux affaires scientifiques et techniques (du Mimstere de la modernisation et de la technologie), avec la participation de la Direction de l'6nergie de la SENELEC et de la FOPEN SOLAIRE (federation d'associations et de cooperatives rurales).
24. Au Burundi, les projets d'electrification de zones rurales sont executes par trois institutions: i) la Direction generale de l'hydrauhque et des energies rurales (du Ministere du deVeloppement rural)- ii) la REGIDESO la societe de distribution d'electricite et d'eau; iii) la Direction gen6rale de l'energie (du Ministere de 1'energie) en tant qu'organe de coordination. La Banque mondiale a accept de donner des fonds pour un projet axe sur l'elaboration d'un plan directeur de 1'electrification des zones rurales et de propositions en vue du partage des
responsabilites entre ces institutions.
2-5 Financement de 1'electrification des zones rurales
25. Les fonds requis pour 1'electrification des zones rurales peuvent provenir de plusieurs sources a savoir des sources locales (Etat, fonds genets localement par la societe d^lectricit^ grace a des augmentations des tanfs dans les zones urbaines et a des contributions locales en nature) et des bailleurs de fonds exte"rieurs.
26. Pour le financement du programme d'electrification des zones rurales, le Gouvernement tunisien a etabli un systeme original. Les programmes classiques d'electrification des zones rurales se fondent sur des extensions de re-seau, qui ont pour effet de crSer de longs r^seaux de distribution alimentant un nombre relativement bas d'usagers. Leur realisation exige un investissement initial considerable pour une demande d'electricite en general faible au debut. En consequence, rares sont les programmes pouvant s'autofmancer dans les cinq a dix premieres anne~es et la plupart d'entre eux ont besoin de subventions des gouvernements.
27. Dans le temps, les societes de distribution d'electricite s'efforcaient presque toujours de faire face aux couts de ('electrification des zones rurales avec des ressources produites par leurs propres activites Or ces ressources sont devenues insuffisantes en raison de l'importance des couts d'exploitation et du caractere inadapte des structures tanfaires, qui ont re"duit la base de leurs recettes. C'est pourquoi elles ont du recourir a des fmancements exteneurs et a des subventions gouvernementales.
28. Seuls, le Botswana et la Namibie, en Afrique australe, ont pu mettre en place des programmes viables d'electrification des zones rurales, parce que leurs socie^s de distribution d'electricite sont bien gere^es et sont globalement excedentaires. De son cote, l'Afrique du Sud prevoit de faire executer un important programme d electrification des zones rurales par ESKOM, la societe nationale de distribution, dans le cadre du Programme
de reconstruction et de deVeloppement.
29. S'agissant de l'acces des manages ruraux a l'e"lectricite\ il ne faut pas oublier que les frais de raccordement et de pose des fils sont a la charge des nouveaux usagers. A ce sujet, la procedure la plus simple est de prevoir un credit ou un paiement dtffe're qui leur permettra d'etaler ces couts de premier etablissement sur les premieres
armies.
2.6 Situation de certains pavs africains en matiere d'electrification des zones rurales
30. Rares sont les programmes d'Electrification des zones rurales entrepris en Afrique a avoir accru de maniere significative l'acces des menages ruraux a Felectricite. A l'exception de la Tunisie, ou on estime que deja environ 62% des manages ruraux et 100% de la population urbaine ont acces a l'electricite et ou le taux global d'acces a l'electricite est actuellement de 85%, les pays africains presentent des taux dElectrification extremement bas.
31. Au Sen6gal, les taux d'electrification sont estime"s a environ 4% dans les zones rurales et 50% dans les zones urbaines, le taux moyen au niveau national etant de 25%. Au Zimbabwe, malgre Pambitieux programme d'61ectrification des zones rurales Ianc6 en 1984, 0,2% seulement des quelque 5 millions de personnes vivant dans des villages et des zones de reinstallation etaient raccorde"s au re"seau a la fin de Tannee 1991 et 155 000 personnes pouvaient y avoir acces mais, n'&ant pas en mesure de payer les frais necessaires, n'avaient pas ete raccordees.
32. Meme en Afrique du Sud, qui compte parmi les pays ou le secteur de l'electricite est d6velopp6, le taux
d'acces a l'electricite est infe"rieur a 10% dans les zones rurales, ou vit 45% de la population, et avoisine 65%
dans les zones urbaines et peri-urbaines, le taux d'acces de la population a l'electricite en 1993 sur le plan national etant d'environ 38%. Le Programme de reconstruction et de developpement vise a electrifier, d'ici a l'an 2000, 2,5 millions de menages supplementaires, dont une partie se trouve en zones rurales 2/.
33. De nombreux pays envisagent de proceder a une preelectrification des villages en ayant recours a des gene"rateurs photovoltaiques, comme en Tunisie, afin de repondre aux besoins 616mentaires en eclairage et utilisation de la radio et de la television dans des zones ou des extensions de r^seau ne sont pas faisables dans un proche avenir.
HI. CONVERSION DE L'ENERGIE SOLAIRE PAR EFFET PHOTOVOLTAIQUE
3.1 Historique
34. L'effet photovoltaique, c'est-a-dire la conversion de la Iumiere en energie electrique, a et6 observe pour la premiere fois en 1839 par le chercheur francais Francois Becquerel, qui avait remarque qu'en dirigeant un flux lumineux sur un cote d'une pile simple, on pouvait augmenter le courant genere. Les premiers dispositifs pratiques de conversion photovoltaique ont 6te des cellules de selenium et d'oxyde cuivreux utilisees pour des posemetres photographiques, au debut des annees 40.
35. L'industrie moderne de conversion photovoltaique a pris naissance dans les annees 50, avec la mise au point des cellules solaires au silicium par le Bell Laboratory, aux Etats-Unis. A Tepoque, en raison du cout 61eve des cellules solaires, il etait impossible d'envisager de nombreuses applications terrestres et la recherche etait principalement axee sur I'alimentation en Snergie de vehicules spatiaux. Le premier vehicule spatial alimente par energie solaire, Vanguard I, a ete lance en 1958.
36. Au milieu des annees 70, les applications terrestres de la conversion photovoltaique se sont beaucoup developpSes et, en 1980, des generateurs photovoltaiques alimentaient des Squipements de telecommunications, des aides de navigation, des dispositifs de protection cathodique et des pompes a eau dans des regions eloignees des re"seaux de distribution, dans le monde entier. D'importants programmes de mise au point et de
3/ Actes du World Energy Council Regional Forum for Southern and East African Countries: Le Cap (Afrique du Sud); 13 et 14 octobre 1994.
demonstration de techniques de conversion photovoltaique ont &e lance's a la fin des annSes 70 et au debut des annees 80 par les pays de la Communaute' europeenne, les Etats-Unis et le Japon.
3.2 Principes techniques
37. Les g£ne"rateurs photovoltai'ques utilisent des materiaux semi-conducteurs pour convertir la lumiere solaire en energie electrique en c.c. Cette technique est utilisee pour convertir le rayonnement solaire en electricite et pour convertir la lumiere naturelle ou artificielle en electricite afin d'alimenter des produits de consommation.
38. L'ensoleillement total, ou global, consiste en rayonnement direct et en rayonnement diffus. L'intensite maximale de l'energie solaire au niveau de la mer est approximativement de 1000 W/m2 et la quantite d'energie solaire recue par un metre carre varie entre 800 kWh/an environ et 2600 kWh/an, suivant Tendroit.
39. L'61ement fondamental du generateur photovoltaique (PV) est la cellule solaire, ou photopile, formee de mate"riaux semi-conducteurs qui produisent du courant electrique lorsque la lumiere entre dans la cellule. Une cellule standard a une tension de 0,5-0,6 V. Dans un module, les cellules doivent etre mises en s6rie ou en parallele pour donner une tension et une puissance de courant suffisantes pour permettre des applications pratiques.
40. II est necessaire d'assembler et d'encapsuler les cellules dans un module pour:
i) combiner le courant produit par chacune des cellules pour cr6er entre les deux fils exte'rieurs un courant utilisable pour des applications pratiques;
ii) obtenir la rigidite mecanique voulue;
iii) les proteger contre les effets de 1'environnement et du climat et leur donner une duree de vie de 20 a 30 ans.
41. Le silicium cristallin (monocristallin ou polycristallin) est le materiau le plus couramment utilise pour la conversion photovoltaique, ainsi que le silicium amorphe, dont la technique d'exploitation est celle de la couche mince, qui demande des mate"riaux moins couteux. Parmi les autres mat6riaux e"tudie~s pour les photopiles a couche mince figurent l'arse"niure de gallium (AsGa), le dise'le'niure de cuivre-indium (Se2CuIn) et le tellure de cadmium (TeCd).
42. La puissance d'un ge"ne"rateur photovoltaique depend de la quantite" du rayonnement solaire, qui varie suivant l'endroit, l'heure et les conditions me"te"orologiques. Elle s'exprime en Watt-cr&e (We), qui represente la puissance du module photovoltaique a midi, pour un rayonnement incident perpendiculaire de 1000 W, dans les conditions meteorologiques suivantes: cie! clair, 25 °C et 1 atmosphere de pression.
43. Les modules peuvent etre de deux types: a panneaux plans - le plus courant actuellement - ou a concentration. Les modules a panneaux plans, dans lesquels les photopiles sont disposees sur un support plan, convertissent le rayonnement direct et diffus; ils peuvent etre installed suivant une orientation fixe ou sur un dispositif mobile qui se tourne vers le soleil, de facon a avoir un meilleur rendement. Les modules a concentration utilisent des systemes optiques concentrant la lumiere sur des cellules capables de donner un rendement plus eleve; ils doivent dtre months sur des supports mobiles qui suivent le soleil.
44. Les autres elements du systeme photovoltaique (PV) peuvent (selon les applications) comprendre un onduleur convertissant le courant continu en courant alternatif, un conditionneur electrique, des regulateurs de courant et de tension, des accumulateurs, des r6gulateurs de puissance et diverses parties de la structure.
45. Dans le domaine des photopiles, les travaux de recherche portent essentiellement sur la mise au point de materiaux peu couteux, l'accroissement du rendement, la mise au point de combinaisons nouvelles de materiaux
et de configurations inedites, ainsi que sur la reduction des couts de production. Par exemple, en matiere de techniques de la couche mince, les modules a cellules au tellure de cadmium (TeCd) ou au diseleniure de cuivre- indium (SCI) obtiennent de meilleurs rendements que les modules a silicium amorphe, tout en ne subissant pas
de perte de performance.46. Grace a ces travaux, les rendements de conversion d'energie (conversion de rayonnement solaire en 61ectricite) ont sensiblement augmente tandis que les couts ont baiss6 de facon spectaculaire. Les cellules au
silicium monocristallin, par exemple, ont les rendements les plus eleves et les meilleurs modules commerciaux ont actuellement des rendements avoisinant 17 a 18%.47. Les prix des modules ont constamment baisse pour venir de 30 dollars E.-U. par Watt cr6te (We) en 1975 a environ 3,50-4,50 dollars E.-U. par We en 1993 pour les achats en gros. A ce cout, l'energie solaire est Sconomique, compte tenu de la dure~e de vie, pour la satisfaction des petits besoins energetiques hors reseau et par rapport aux solutions courantes consistant a etendre le reseau ou a utiliser des genSrateurs a moteur.
3.3. Applications hors reseau
48. Des gene"rateurs solaires peuvent fournir de l'e"lectricite bon marche la ou il serait autrement impossible ou extremement difficile et couteux de le faire. L'e"nergie solaire est particulierement competitive dans les zones eloignees ou il n'existe pas une alimentation fiable en energie ou lorsque l'approvisionnement en combustibles et Pentretien du materiel sont peu fiables.
49. Les avantages des ge"nerateurs solaires sont entre autres les suivants:
i) etant donne que l'energie solaire est modulaire, l'utilisateur ne paie que pour sa consommation et n'est done pas penalise lorsqu'il utilise une petite quantite d'energie;
ii) l'investissement initial pour l'installation d'un g£n6rateur solaire modeste a usage domestique y compris le materiel est souvent moins onereux que les frais de raccordement a un reseau;
iii) Pinvestissement unique ne"cessaire dans l'acquisition d'un g6nerateur solaire peut etre amorti par des economies re"alisees sur les couts d'approvisionnement en combustibles ou de recharge des batteries par d'autres moyens.
50. La conversion photovoltaique est la seule technologie permettant de produire de l'^lectricit^ qui peut etre utilisee pour r^pondre a toute la gamme des besoins energetiques, pour une consommation allant des microwatts comme pour les montres et les calculatrices solaires aux megawatts utilises dans les reseaux d'alimentation publique en courant electrique. C'est entre ces deux extremes qu'on a le plus de possibilites d'ameliorer Vinfrastructure des collectivites et les niveaux de vie des individus.
51. Les applications typiques hors reseau sont notamment les suivantes:
i) te"16communications pour des endroits eloignes tels que les stations a micro-ondes et de relais hertzien VHF;
ii) systemes medicaux pour la refrigeration des vaccins, Peclairage et les communications dans les centres de saMe" hors reseau;
iii) pompage de l'eau destinee a la consommation humaine et animale, pour des individus ou des collectives;
iv) electricite dans les foyers pour l'&lairage interieur et exterieur, la television et la radio, les ventilateurs et la refrigeration, les systemes de s6curit^;
v) alimentation en electricite des collectivites pour l'6clairage public, les telephones publics, la television et la video a l'usage du public pour l'education et les loisirs, electricite a usage general pour les ecoles, les bureaux et les centres administratifs.
52. D' autres applications sont les suivantes :
i) aides a la navigation et au transport telles que signaux de balise pour cabotage, feux d'6vitement du relief, feux d'aerodromes ruraux, balises sur des pistes de de"sert, bornes teiephoniques d'urgence et signaux routiers;
ii) secteur de I'agriculture et de reievage avec le pompage d'eau pour rirrigation, les clotures eiectrifiees pour le betail, la refrigeration des vaccins pour betail, etc.;
iii) traitement des eaux de surface par une methode utilisant l'lnergie solaire et usines de dessalement d'eau;
iv) recours a la conversion de l'e*nergie solaire par effet photovoltai'que pour la protection cathodique des pipelines dans l'industrie du petrole et du gaz.
3.4. Systemes photovoltai'ques et environnement
53. Les systemes photovolta'iques sont presque entierement sans danger lorsqu'ils sont utilises normalement mais comportent toutefois quelques risques mineurs pour 1'environnement lies a leur production et a leur destruction. Pres de 80% de tous les modules utilisent des cellules solaires au silicium qui ne presentent aucun danger pour 1'environnement au moment du fonctionnement.
54. La plupart des cellules solaires au silicium sont faites avec des mat6riaux recuperes dans l'industrie micro- eiectronique et la disponibilite de ces materiaux dans les annees a venir ne devrait poser aucun probleme. A long terme, il faudra remplacer cette matiere premiere par du silicium qualite solaire.
55. La production de tous les modules photovolta'iques entraine une consommation d'energie et ceci pourrait avoir une incidence sur remission de polluants, selon le combustible utilise. II a ete souligne que le ratio d'energie des modules photovolta'iques, c'est-a-dire la quantite d'energie produite par rapport a la quantite d'6nergie utilisee pour la production se situe generalement entre 15 et 30 pour l'environnement de la plupart des pays en developpement4/.
56. Dans la production de cellules solaires au silicium, l'accent est mis essentiellement sur le recyclage de produits chimiques, une reduction de la consommation de ces produits et le recours a des phases de production non polluantes.
4/ Solar photovoltaic^ for development : progress and prospects; document presente par Anthony Derrick d'lT power Ltd au troisieme congres mondial sur l'&iergie renouvelable, 11-16 septembre 1994.
3.5 Production de modules photovoltaiques
57. Le ddveloppement de Tindustrie photovoltai'que mondiale est illustre* par les statistiques concernant les expeditions de modules photovoltaiques mesurSes en MWc. Toutefois, il est souvent difficile d'6valuer les
expeditions de modules photovolta'iques pour les pays en de"veloppement cites dans la cat£gorie "Reste du monde". On peut constater par exemple d'apres le tableau 1 et le tableau 2 qu'en 1992, les expeditions de modules photovoltaiques pour cette cat6gorie de pays se sont etablies a 5,5 et 4,6 respectivement.Tableau 1 : Production de modules PV en 1992 par r6gion (MWc)
REGION Europe Etats-Unis Japon
Reste du monde Total
MWc 16,6 18,2 18,8 5,55 59,15
Part en pourcentage 28,1
30,8 31,8 9,3 100
Croissance en pourcentage 23
6 -5 19
Source : Photovoltaics : A market overview: par A. Derrick, R.W. Barlow, B. McNelis et J.A. Gregory d'lT Power Ltd.
58. D'apres les chifrres presentes par Paul D. Maycock de Photovoltaic Energy Systems, Inc., au troisieme congres mondial sur 1'energie renouvelable Reading (Royaume-Uni) : 11-16 septembre 1994, les expeditions de cellules et de modules de 60,69 MWc ont augmente de 6,7% par rapport au chiffre de 57,9 MWc enregistre en 1992 (par rapport a l'objectif de 65 MWc). Le tableau 2 presente les expeditions de cellules et de modules photovoltaiques entre 1987 et 1993.
Tableau 2 : Expeditions mondiales de modules photovoltai'aues pour la periode 1987-1993 (MWc)5/
PAYS Etats-Unis Japon Europe
Reste du monde TOTAL
1987 8,7 13,2
4,5 2,8 29,2
1988 11,3 12,8 6,7 3,0 33,8
1989 14,1 14,2 7,9 4,0 40,2
1990 14,8 16,8 10,2 4,7 46,5
1991 17,1 19,9 13,4 5,0 55,4
1992 18,1 18,8 16,4 4,6 57,9
1993 12,44 17,30 16,55 4,40 60,69
Source : "International photovoltaic markets, developments and trends forecast to 2010 by C.G. Maycock.
5/ Le total des quantites expediees de modules photovoltaiques pour 1992 figurant au tableau
1 est legerement different a cause essentiellement des difficultes liees i revaluation des expeditions de
ces modules en provenance des pays en developpement et du fait que les modules produits a partir de cellules importees ne sont pas inclus.
59. Les expeditions americaines ont augmente de 24% en s'etablissant a 22,44 MWc, les expeditions japonaises ont accuse une baisse de 8% pour descendre a 17,30 MWc, les expeditions de modules europeens ont stagn6 a 16,55 MWc et les expeditions pour le reste du monde ont accuse une baisse de 4% qui les a ramenees a 4,4 MWc. On peut constater une difference de 1,3 MWc entre les estimations d'expeditions mondiales de modules photovoltaiques dans les deux tableaux, due essentiellement au chiffre d'environ 0,9 MWc concernant les expeditions pour le reste du monde.
60. Les 10 premieres soci6te"s fabriquant des cellules et des modules photovoltaiques en 1992 ont assure plus de 70% de la production mondiale totale; en 1993, les expeditions de modules photovoltaiques ont connu une baisse chez Kyocera (-6%), Photowatt (-15), Helios (-50%); aucune expedition n'a ete constate"e chez Deutsche Aerospace (2,6 MW.c), La production de cellules solaires a e"galement baisse" chez Sanyo (-4,4) et Kaneka (- 26,7%), cependant, les applications de ces dernieres concernent surtout les produits de consommation; Sanyo par exemple, a expedie 5,5 MWc de produits de silicium amorphe et 0,7 MWc de modules de silicium polycristallin.
Tableau 3 : Les grands fabricants de cellules et de modules solaires. en 1992 (MWc)
Soci6te"
Siemens Solar Sanyo
Solarex Kyocera BP Solar Kaneka Eurosolaire
Deutsche Aerospace Photowatt
Helios
Pays
Etats-Unis Japon Etats-Unis Japon
Royaume-Uni Japon
Italie Allemagne France Italie
Production (MWc) 1992
9 6,5 5J 5,1 3,5 3 2,6 2,6 2 2
1993
12,5 6,2 6,5 4,8 4,5 2,2 3,2 2,6 1,7 1
Croissance en %
38,9 -4,4 14,0 -5,9 28,6 -26,7 23,1 0 -15 -50
Source ^'International photovoltaic markets, developments and trends forecast to 2010" par P.D.
Maycock. Rapport du troisieme congres mondial sur l'^nergie renouvelable, 11-16 septembre 1994.
61. En de~pit du consensus ge"ne"ral sur le fait que l'industrie photovoltai'que est encore une entreprise difficile, les fabricants sont optimistes quant a Tavenir. C'est la raison pour laquelle une nouvelle capacite de production allant jusqu'a 150 MWc par an est en cours d'installation dans par le monde entier; la plupart de ces nouvelles installations seront basees sur la technologie de la couche mince telle que la nouvelle usine de silicium amorphe a trois couches de 10 MWc de United Solar Systems Corp. ou l'usine de cellules "de silicium spherique" de 15- 20 MWc de Texas Instruments.
IV. EXPERIENCE EN MATIERE D'UTILISATION DE L'ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE EN AFRIQUE
4.1 Programme regional d'energie solaire du CILSS
62. Le CILSS (Comite inter-Etats de lutte contre la secheresse dans le Sahel) est une organisation sous- r^gionale fondee en 1973 par neuf pays de la zone sahelienne, a savoir : Burkina Faso, Cap-Vert, Gambie,
GuinSe-Bissau, Mali, Mauritania Niger, Senegal et Tchad. Le Programme regional d'energie solaire du CILSS
est finance au titre de la sixieme reconstitution du Fonds europe"en de deVeloppement (FED) a concurrence de 34 millions d'e"cus et son objectif principal est d'assurer la securite alimentaire et de lutter contre la degradation de Penvironnement.63. Les objectifs imme"diats de ce programme regional sont les suivants :
i) promouvoir l'utilisation de Tenergie solaire photovolta'ique pour le pompage de l'eau dans les neuf Etats membres du CILSS;
ii) vulgariser 1'utiHsation de l'6nergie solaire photovolta'ique pour 1*electrification des collectivites a des fins d'eclairage, de refrigeration dans les centres de sante*, de recharge de batterie, etc.
64. Le Programme regional d'energie solaire est le plus grand projet jamais execute" en Afrique dans le domaine de l'utilisation de l'Snergie convertie par effet photovoltaique eu egard aux fonds investis (34 millions d'ecus), a la capacite installee requise de l'6nergie photovolta'ique en jeu (plus de 1200 kWc) et au nombre de generateurs a installer (829 generateurs de pompage et 538 reseaux communautaires, notamment des generateurs de refrigeration, d'eclairage et de recharge de batterie. Le tableau 4 donne des details concernant les differents
systemes.
Tableau 4 : Repartition du materiel et de la capacite installee
Pays
Mali
Burkina Faso Senegal Niger Mauritanie Tchad Gambie Cap-Vert Guinee-Bissau
Capacite totale (kWc)
279 211 200 124 119 104 99 67 55
Nombre de systemes Pompage
de puits profonds
141 111 61 73 61 62 50 40 42
Generateurs de pompage au four
28 52 28 32 47 0 0 1 0
Generateurs photovoltai'ques des collectivites
40 55 166 39 39 65 57 37 40
Pays
Nombre total de systemes Capacity installee
Capacity totale (kWc)
1 258
Nombre de systemes Pompage
de puits profonds
641
1 090
G6nerateurs de pompage au four
188
103
Ge"ne"rateurs photovoltaiques des collectivite"s
538
65
Source : Le solaire photovoltai'que dans les pays du Sahel; Enda Energie, septembre 1994.
65. Etant donne" la complexity de la technique utilised, en particulier les grands systemes de pompage, et la nScessite de restreindre la couverture geographique afin de faciliter Fex6cution et la coordination du programme,
il a 6t€ convenu de regrouper les pays dans trois sous-projets de la maniere suivante :Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3
Cap-Vert, Gambie, Guinee-Bissau, Mauritanie et S&iegal;
Burkina Faso et Mali;
Niger et Tchad.
66. L'exe"cution du programme et la coordination entre les diffe"rentes parties concern&s necessitaient une organisation hierarchique avec une definition claire des taches et des responsabilite's k tous les niveaux ainsi qu'il est pre"sente" ci-apres :
67. La coordination re"gionale a €t€ charged de :
i) superviser la fourniture et rinstallation des systemes;
ii) designer un repre"sentant du fournisseur dans chaque pays pour la fourniture de pieces detachees, pour la garantie et la maintenance;
iii) coordonner les activites concernant la sensibilisation, le suivi et la formation des techniciens dans chaque pays.
68. Les centres nationaux d'ex&ution e"taient charges :
i) d'identifier les sites pour rinstallation du systeme;
ii) de fournir la logistique nScessaire en matiere d'infrastructure;
iii) d'aider dans la gestion des accords fournisseurs/utilisateurs.
69. Les fournisseurs Staient charge's : i) d'installer les systemes; de former les techniciens de maintenance au niveau du village; d'assurer le service apres-vente. Les utilisateurs pour leur part devaient prendre en charge les frais d'entretien et de remplacement et organiser les services collectifs.
70. Parmi les difficulte's rencontre"es dans la mise en oeuvre du programme figurait le fait qu'il n'y avait pas suffisamment de villages capables de remplir les conditions aussi bien techniques que celles concernant la capacity minimale pour une participation financiere.
4.2 Proiet d'energie solaire par effet photovoltaique finance par le FEM au Zimbabwe
71. Le projet <T6nergie solaire photovoltaique (FEM), administr6 par le PNUD et le Gouvernement zimbabwe'en est un projet pilote qui devait installer quelque 9 000 g6ne"rateurs solaires photovoltai'ques d'edairage au cours de la periode 1993-1996; il est finance conjointement par le PNUD (7 millions de dollars E.-U.) et par le Gouvernement zimbabwe'en (2 millions de dollars zimbabweens).
72. L'objectif principal du projet est d'entreprendre ('electrification des zones rurales et d'ame'liorer par la meme occasion les niveaux de vie dans ces zones ainsi que de faire face au probleme du rechauffement de la planete en utilisant une source d'energie solaire non polluante en remplacement des bougies et des lampes a petrole.
73. Les autres objectifs sont entre autres les suivants :
i) ameliorer 1'infrastructure locale pour la production et la fourniture d'Snergie solaire;
ii) creer un marche viable dans les zones rurales grace a un fonds autorenouvelable;
iii) integrer les activites d'electrification solaire a d'autres programmes connexes en cours d'execution.
Le projet a deja fourni des generateurs photovoltai'ques de faible cout a des centaines de manages, de dispensaires et d'ecoles au Zimbabwe. La clientele achete les generateurs importes, hors taxe ou sans surtaxe, en especes ou grace a un pr& subventions du FEM. La plupart des generateurs sont vendus a des menages mais de nombreux ge"ne"rateurs ont 6galement €t€ vendus a des e"coles et des dispensaires par I'interm6diaire d'organismes donateurs des ONG.
74. Un plan d'autofinancement efficace a ete elabore entre le service de gestion du projet et la societe financiere agricole, en vertu duquel les utilisateurs versent une caution de 15% pour une installation assortie d'un taux d'inte"ret de 15% par an. Outre le plan de flnancement de la socie*te" financiere agricole dont beneficient les utilisateurs finaux uniquement, on a constate que les installateurs et les fabricants e"galement avaient besoin d'un plan de prets a faible int6ret pour financer leurs activit6s respectives; le centre de gestion du projet a pris de facon informelle des dispositions dans ce sens.
75. Le projet d'e~nergie solaire du FEM a 6galement defini des specifications et des normes en ce qui concerne les criteres d'essai pour les ge"nerateurs denomm^s normes concernant les elements et Installation du systeme interimaire DOE/FEM d'e"nergie solaire photovoltaique. Ces normes ont €t€ 61abor6es pour s'assurer que les generateurs fournis dans le cadre du projet permettront d'obtenir de meilleurs couts d'exploitation et de maintien en ce sens qu'ils constituent des systemes electrosolaires bien concus et correctement installes. Apres installation, chaque systeme est inspect^ pour s'assurer qu'il repond aux normes et que les utilisateurs ont ete bien formes a leur manipulation.
76. Des societes locales ont e"t6 associees a 1'execution du projet et quelque 20 socie^s d'energie solaire ont obtenu le droit de vendre et d'installer des generateurs dans le cadre de ce projet axe" sur le marche". Les modules achetes aupres des fabricants de materiel solaire et dont ont besoin les socie"te*s locales sont livres a l'entrepot du projet du FEM. Les societes installatrices "achetent" des modules dans cet entrepot en effectuant des paiements au compte de prets des clients.
77. Le projet du FEM apporte une assistance a I'industrie locale pour la production de re"gulateurs, de feux et de dispositifs de d^voltage en achetant les facteurs de production au moyen de l'arrangement en matiere
d'importation. Le projet met 1'accent sur l'utilisation de regulateurs, de feux et d'autres composants des generateurs photovoltai'ques fabrique"s localement.
78. Les generateurs d'une puissance inferieure a 50 W, c'est-a-dire ceux de 18 et 36 W se sont av6r£s tres populaires; le projet collaborera avec l'industrie locale pour mettre au point des systemes plus petits et plus abordables ainsi que des generateurs a une ou deux lumieres et prise pour radio (5 watts-10 watts) a rintention des paysans a faible revenu.
4.3 Vulgarisation des generateurs PV dans certains pays africains 1. Tunisie
79. Le Gouvernement tunisien a entrepris I'exe'cution d'un important programme d'electrification de zones rurales portant sur Pextension du reseau pour de petits villages de 25 menages et plus, avec pour objectif le raccordement d'environ 10 000 menages au cours de la pe*riode 1992-1996, ce qui portera le taux global d'electrification a 87% d'ici a 1996.
80. Toutefois, il a e"te estime1 qu'environ 200 000 menages ruraux ne seraient pas encore raccordes au reseau en 1997 essentiellement parce qu'ils sont eparpilles et situes dans des zones difficiles d'acces, c'est-a-dire dans des regions montagneuses ou desertiques. En outre, la consommation d'electricit£ de ces menages devrait etre tres faible, entre 200 et 300 kW/h par an; le raccordement au reseau principal n'est par consequent pas rentable pour les services publics.
81. L'electrification des zones rurales par generateurs PV semble etre une solution a envisager serieusement pour Talimentation en electricity de ces 200 000 menages ruraux restants car les generateurs photovoltai'ques sont maintenant rentables lorsqu'il s'agit de satisfaire ces petites consommations d'energie pour l'e'clairage, la television et la radio. C'est la raison pour laquelle le Gouvernement tunisien a decide d'executer son programme d'electrification de zones rurales en procedant d'une part a une extension de reseau le cas echeant et d'autre part a une vulgarisation des g6nerateurs PV dans les villages eloign6s.
82. Le cadre institutionnel pour 1'electrification des zones rurales en Tunisie est probablement Tun des meilleurs en Afrique : STEG (Socie'te' tunisienne de l'electricite et du gaz), le service public de distribution, est chargee de l'extension du reseau dans les villages ou le cout de raccordement est inferieur a 3 000 DT (3 000 dollars E. U.) par menage et TAME (Agence pour la maitrise de l'energie) est chargee de la vulgarisation des g6n6rateurs PV individuels aupres des manages dans les villages eloignes ou le cout de raccordement est sup6rieur au chiffre susmentionn6, la coordination 6tant assured par la Direction generate de l'energie.
83. L'electrification des zones rurales par extension de reseau est subventionnee en Tunisie. L'utilisateur doit payer environ 200 dollars pour un cout global d'environ 1 000 dollars; cependant ce cout devrait augmenter dans 1'avenir en raison de la dispersion des manages restants. L'electrification de zones rurales par le systeme PV est egalement subventionne"e par le Gouvernement tunisien au niveau de l'investissement initial. Le cout d'un gen£rateur de 100 Wp est d'environ 900 a 1000 dollars et le proprietaire ne doit payer que 100 DT (environ 100 dollars) pour un generateur de 100 Wp install^ chez lui; il doit ne"anmoins prendre en charge tous les frais de maintenance apres la periode de garantie.
84. Plusieurs projets de demonstration en matiere d'electrification de zones rurales par la conversion photovolta'ique ont ete executes en Tunisie depuis 1980 et pratiquement 400 generateurs photovoltai'ques ont ete installs pour une capacite installed totale d'environ 100 kWc. Une centrale photovolta'ique d'environ 30 kWp mise en place par la STEG avec l'appui de PUSAID en 1980 devait alimenter en electricite un petit village
d'environ 70 menages; la consommation d'electricite de ces manages a augment^ de facon reguliere a tel point qu'il est devenu necessaire de raccorder la centrale au reseau principal en 1992.
85. Le programme d'Electrification des zones rurales par conversion photovoltaique a r6ellement demarre' en 1992 lorsqu'on a prevu d'installer 10 000 generateurs pour la periode 1992-1996 au rythme de 2 000 generateurs par an. L'AME a e"galement preVu l'installation de 20 000 systemes pour la periode 1997-2001. Les sources de financement pour la mise en oeuvre de ce programme sont les suivantes : i) organismes donateurs bilate"raux et multilat&aux comme le GTZ (Office allemand de la cooperation technique dans le cadre du "Programme special energie" et la Banque mondiale qui finance l'installation de 1 000 gSneYateurs; ii) le "Fonds national de solidarity", cr£e par le President de la Republique et visant a lutter contre la pauvrete et a fournir des services
\ de base a la population rurale; iii) le gouvernement central et les administrations regionales/locales.
86. Sur la base de l'experience passee en matiere de projets de demonstration, les efforts de vulgarisation des generateurs photovolta'iques a des fins d'electrification de zones rurales en Tunisie porteront essentiellement sur
les petits gene"rateurs individuels plutot que les centrales photovoltai'ques collectives. Ainsi qu'il est indique ci- dessus, le gene"rateur individuel de 100 We est en cours de normalisation car il peut couvrir la consommation de 200 Wh par jour conside"r6e comme etant la consommation minimum en ce qui concerne les besoins fondamentaux d'un manage rural; e'est-a-dire trois tubes fluorescents (18 W), un petit appareil de television
B&W (20 W) et un petit poste radio (6 W) pendant deux a trois heures par jour.87. L'industrie locale a 6te" encouragee a fabriquer quelques-uns des composants des g£ne"rateurs. De nouveaux modeles de batterie ont 6t6 mis au point et tested dans le cadre d'un programme d'essais par l'AME
et le GTZ dans un laboratoire technique "CETIME". De jeunes societe's tunisiennes ont ete encouragees afabriquer sur place les regulateurs et leurs produits sont maintenant de bonne quality. Plusieurs equipes d'installation ont 6te forme'es par TAME a la theorie et & la pratique de l'installation et de l'entretien des g6n6rateurs photovoltaiques dans un centre technique specialise". La politique de TAME consiste cependant a encourager la creation de petites societSs privies locales plus proches des utilisateurs pour l'entretien de leurs
g6ne~rateurs.
2. Se"ne"gal
88. Avec une insolation globale annuelle de 2 000 kWh/m2/ an et 3 000 heures par an d'ensoleillemment, le Senegal est bien dots' en ressources energ^tiques solaires. Le Gouvernement se^galais a de"cid£ d'exploiter cette source d'energie en vulgarisant les g^nerateurs photovoltaiques pour assurer l'alimentation en ^lectricite des collectivites et des menages ruraux. Avec une capacite" installee totale d'environ 300 kWc k la date de d^cembre
1994, ce pays figure parmi ceux qui utilisent leur energie solaire pour 1'electrification des zones rurales.
89. Le Senegal execute un nombre considerable de projets d'electrification de zones rurales par conversion photovoltaique; les plus importants sont les suivants :
i) Projet senegalo-allemand d'energie solaire ii) Projet senegalo-japonais d'energie solaire iii) Programme regional d'energie solaire du CILSS iv) Projet senegalo-belge
90. Les arrangements institutionnels pour les activites de suivi des efforts de vulgarisation des generateurs photovoltaiques sont clairement definis tout comme en Tunisie. La DAST (Delegation aux affaires scientifiques et techniques) au sein du ministere responsable de la modernisation et de la techologie assure la coordination de 1'execution de tous les projets photovoltaiques, k 1'exception du Programme regional d'energie solaire du CILSS dont la coordination est confiee au ministere charge de l'exploitation des ressources en eau.
91. Le projet se"n6galo-allemand est probablement le plus important a avoir jamais ete mis en oeuvre au Senegal; pour sa realisation, le Gouvernement allemand a alloue 22 millions de deutsche mark. Dans le cadre de ce projet, lance en fevrier 1987, pour une dure"e de realisation de huit ans, les installations suivantes ont ete achevees: deux centrales eiectriques PV (collectives) d'une capacity installed de 20 et 18 kWc, six systemes de pompage PV, sept minicentrales eiectriques PV d'une capacity instance s'echelonnant entre 5 et 8 kWc et environ 1 500 generateurs PV a usage domestique.
92. Le projet senegalo-japonais, finance par le Gouvernement japonais a hauteur de 4 milliards de francs CFA, comporte la realisation de neuf centrales eiectriques PV, de 16 usines de dessalement d'eau de mer et de 3500 generateurs PV a usage domestique. En raison de la devaluation du franc CFA, le projet a ete modifie et ne prevoit plus que la realisation de quatre centrales eiectriques, quatre unites de dessalement d'eau de mer et 1500 generateurs a usage domestique.
93. Le projet senegalo-belge finance par le Gouvernement beige pour une valeur de 24 millions de francs beiges doit permettre 1'installation de generateurs PV pour fournir de l'eiectricite a 111 centres de sante ruraux a travers le pays. Les etudes sur les modalites de mise en oeuvre de ce projet ont debute le 15 Janvier. Les travaux pourraient etre lances au cours du second semestre de 1995.
94. Dans le cadre du Programme regional d'energie solaire du CILSS, le Senegal est charge de la realisation de 89 installations PV de pompage d'eau et de 166 generateurs PV collectifs dont 130 pour reclairage, 28 pour la refrigeration et 8 systemes de recharge d'accumulateurs. Le ministere responsable de la mise en valeur des ressources en eau est charge du suivi du projet.
95. II est etabli que Velectrification des zones rurales reposant sur Pextension du reseau ne constitue pas la solution la moins couteuse de fourniture d'eiectricite aux populations rurales du Senegal. En raison de la dispersion des villages et de la faible demande d'eiectricite, les coiits de production, de transport et de distribution seraient tres eieves; c'est la raison pour laquelle l'installation de generateurs PV individuels ou a usage domestique est consideree comme la solution la plus viable pour la preeiectrification des zones rurales.
96. Les generateurs PV individuels ou a usage domestique fournis dans le cadre du projet senegalo-allemand sont composes des elements suivants : un module PV de 50 Wp, un accumulateur de 12V/50 Ah, un regulateur
pour la protection de l'accumulateur contre toute charge ou decharge excessive, quatre lampes a incandescencede 10 W/12 V, une structure de soutien et une prise radio/TV. Le prix actuel de ce systeme est environ 325
000 francs CFA dont 285 000 francs CFA pour le prix depart-usine et 40 000 francs CFA representant la margebenSficiaire des associations viilageoises; le meme systeme est vendu a 500 000 francs CFA (environ 1 000
dollars des Etats-Unis) par les marchands prives.97. La distribution au S6negal de generateurs PV individuels a ete couronnee de succes pour les trois raisons principals suivantes : i) le systeme est normalise et permet de repondre aux besoins des populations rurales senegalaises; ii) des entrepreneurs locaux ont ete associes a la fabrication de certains composants et a la distribution des systemes; et iii) on a mis en place un systeme de suivi socio-economique du projet dans lequel sont etroitement associes les usagers, les associations/distributeurs de village et les gestionnaires du projet. Les associations et cooperatives viilageoises ayant participe au projet sont maintenant federees au sein d'une association denommee FOPEN SOLAIRE.
98. De concert avec ses partenaires, le Gouvernement senegalais a decide que la distribution des generateurs
PV individuels constituait la solution la plus efficace pour son programme d'electrification des zones rurales.La Direction de l'energie du Ministere de l'gnergie, des mines et de l'industrie a instalie des generateurs PV
collectifs et individuels dans 13 villages sur financement du "Fonds national de renergie".
99. Le Gouvernement se"ne"galais a egalement procede a la revision des dispositions fiscales et douanieres concernant rimportation d'6quipements d'energie solaire et a decide" de l'exonerer des droits de douane, de suspendre les prelevements a rimportation et d'exon6rer les equipements d'energie photovolta'ique ainsi que les chauffe-eau solaires du paiement de la taxe sur la valeur ajoute"e. II n'en demeure pas moins que les generateurs PV demeurent extremement couteux pour la plupart des residents en zone rurale. Ce probleme pourrait etre r6solu par I'octroi de credits ou de facilites de paiement.
3. Mali
100. On peut conside"rer le Mali comme un pionnier en matiere d'application de Fenergie solaire photovoltaique en Afrique, en particulier dans le domaine du pompage de l'eau. Le premier ge"n6rateur PV de pompage dreau a ete installe" en 1975 dans le cadre du projet Mali Aqua Viva (MAV). Entre 1977 et 1993, pres de 100 generateurs de ce type ont ete mis en place.
101. Dans le cadre de l'exe*cution du Programme regional d'energie solaire du CILSS, le Mali est charge de la mise en place de 169 generateurs de pompage comprenant 141 pompes immergees, 28 pompes de surface et 40 systemes collectifs pour une capacity installee totale de 279 kWc. Avec l'achevement du Programme, plus de 250 ge"ne"rateurs de pompage seront operationnels pour une capacity installee totale de 350 kWc.
102. La DANIDA (Agence danoise de de'veloppement international) finance, au Mali et au Niger, un programme sous-regional visant & fournir de l'eau potable aux villages ruraux par le biais de generateurs PV de pompage. Au cours de la periode 1988-1993, 36 ge*n6rateurs de pompage ont e*te* months pour une capacite installee totale de 52,5 kWc dont 6 au profit du Mali pour une capacite" totale installee de 8,4 kWc.
103. D'autres generateurs PV ont egalement ete installes dans le cadre de la cooperation technique bilaterale.
C'est ainsi que 23 systemes de pompage et plus de 250 generateurs individuels d'eclairage ont ete notamment installes dans les faubourgs de Bamako, par le Programme special d'energie dans le cadre de la cooperation technique avec l'Allemagne. L'Agence italienne de cooperation me"dicale a par ailleurs monte des generateurs PV dans trois centres de sante pour une capacite installee totale d'environ 3 kWc.
104. L'ACCT (Agence de cooperation culturelle et technique) a finance la mise en place de generateurs PV pour une capacite installee d'environ 7 kWc. Us seront montes par le CNESOLER pour alimenter en energie des centres de telecommunication, des ecoles rurales, des centres de sante et des centres culturels.
4. Algerie
105. Selon une communication presentee au troisieme congres mondial sur l'e*nergie renouvelable tenu a Reading (Royaume-Uni) du 11 au 16 septembre 1994 6/, 600 kWc de modules photovoltaiques ont ete installes en Alg6rie au cours de la periode 1983-1993 pour alimenter en energie e?~"trique des balises routieres, des pompes a eau, ainsi que pour 1'electrification des zones rurales, les telecommunications et la re"frige"ration.
106. Pour ces differentes applications, la capacite installee est la suivante : i) 220 kWc pour les telecommunications;
6/ Essai d'utilisation de systemes photovoltaiques par A. Malek et M. Belhamel, Centre de developpement des energies renouvelables.
ii) 210 kWc pour 1Electrification des zones rurales dont 130 kWc pour les generateurs collectifs et 80 kWc pour les generateurs individuels;
iii) 100 kWc pour environ 70 generateurs de pompage d'une capacite allant de 0,24 a 1,4 kWc;
iv) La capacity restante concerne les balises routieres et la refrig6ration.
107. Le Centre de developpement des energies renouvelables, cree en 1988, est 1'institution charged de la recherche, du fonctionnement et des applications en ce qui concerne le systeme PV. Ce Centre s'est lance dans la production d'equipements de base utilises pour fabriquer des cellules photovoltaiques, dans la production de cellules solaires (industrialisation des procedes developpes en laboratoire) et dans l'assemblage de cellules solaires en modules.
108. Dans une premiere 6tape, le Centre a mis 1'accent sur la production de modules PV. Une unite d'encapsulage d'une capacite initiale maximum de 250 kWc a ete installee en 1985. Le premier systeme PV de fabrication locale a quant a lui it€ installe" en 1986. L'Algerie dispose aujourd'hui d'une capacite de production de cellules et modules PV egale a 1 MWc, les modules PV comptant pour seulement 0,3 MWc.
L'Algerie produit egalement la plupart des composants du systeme tel que les accumulateurs, regulateurs, lampes, etc.
V. UTILISATION DE L'ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE POUR L'ELECTRIFICATION DES ZONES RURALES
5.1 Applications hors reseau en Afrique
109. Les applications hors reseau de l'energie photovoltai'que se divisent en deux categories : les applications industrielles a distance parfois appelees applications "professionnelles" et les systemes ruraux. Les applications industrielles a distance comprennent les communications (radiotelephones a distance ou repetiteurs), les equipements de signalisation et de surveillance, les balises de navigation, la protection cathodique, etc. tandis que les systemes ruraux portent sur la fourniture d'6nergie electrique aux manages ou communautes rurales, aux centres de sante, aux ecoles etc.
110. Le secteur des communications constitue l'un des plus gros marches pour les generateurs photovoltaiques.
Partout dans le monde, on a recours a ce type d'energie a la fiabilite eprouve"e des lors qu'il s'agit d'installer des repetiteurs micro-ondes au sommet des montagnes. La C6te d'lvoire a adopte les generateurs PV qui constituent la solution la plus liable pour alimenter en energie les stations relais radio. L'energie photovoltaique est egalement utilised pour alimenter les emetteurs - recepteurs reliant les centres de sante ruraux, les postes de securite" et d'autres institutions.
111. Cette forme d'energie est 6galement la solution la plus liable en matiere de protection cathodique anticorrosion des ol6oducs et gazoducs. En Libye, sur une capacite PV installee totale d'environ 170 kWc recensee a la fin de 1991 V, 139 kWc ou 83% de cette capacite e"tait consacree a la protection cathodique des pipelines. Le premier generateur PV installe" en Libye en 1976 etait d'ailleurs destine a fournir de l'energie electrique pour la protection cathodique des oleoducs.
7/ Applications photovoltaiques en Libye, communication de MM M.F. Bara, R.M. El-Trabelsi, A.M.
El-Afshouk et I.F. La-Azebi pour le troisieme congres mondial sur l'6nergie renouvelable, Reading (Royaume-Uni): 11-16 septembre 1994.
112. L'energie photovolta'ique est egalement une solution avantageuse dans le secteur de l'aide a la navigation.
C'est ainsi qu'au milieu des annees 70, une radiobalise photovoltaique a e"t6 mise en place a l'Ae"roport international de Bujumbura (Burundi). Selon une e"tude de la direction de I'&iergie rurale du ministere du de"veloppement rural, men6eenjuin 1991, sur une capacite PV installee totale de47 kWc, 2kWc sont consacres au fonctionnement de radiobalises installees dans quatre provinces isole"es.
113. C'est dans les applications domestiques de l'6nergie photovoltaique que Ton devrait, de facon significative, ame"liorer la qualite de la vie et re"pondre aux besoins energ&iques des populations rurales. Les generateurs photovoltaiques domestiques comprennent, comme nous t'avons deja mentionne, une batterie photovoltaique composee d'un ou de deux modules (d'une puissance totale de 50 a 100 We) utilise~e pour charger un aceumulateur de 12 volts a travers un eontroleur de charge qui permettra d'alimenter en 6nergie des lampes fluorescentes, un poste de television et un poste radio.
114. La capacity des generateurs PV domestiques precite*s est une capacity standardised, telle celle choisie par le Senegal (50 We) ou la Tunisie (100 We); les modules de 18 et 36 We sont davantage demanded pour le projet finance" par le FEM au Zimbabwe. Au Rwanda, les compagnies prive'es proposent un systeme de plus faible puissance (un module PV amorphe de 11 We et deux lampes de 8 Watts ainsi qu'une fiche pour la radio) pour un prix de 50 000 FR Equivalent a pres de 400 dollars des Etats-Unis (1991).
115. Dans les programmes de vaccination contre les six principales maladies evitables, on utilise des vaccins conserve's entre 0°C et 8°C entre le point de fabrication et le point d'utilisation ("chaine du froid"). On a done besoin de re'frige'rateurs pour conserver ces vaccins. Au Zaire, une compagnie prive"e, la FNMA, fabrique ces types de refrigerateurs conformes aux normes de TOMS et les distribue dans plusieurs pays d'Afrique.
116. La mise en place de systemes fiables d'electrification des centres de sante permet d'ameliorer la sante publique de differentes facons : l'e"clairage contribue a mieux assurer les traitements m^dicaux de nuit (accidents, injections, naissances); selon une e"tude menee au Zaire, le personnel medical passe davantage de temps dans les centres de sante eclaires par l'gnergie photovoltaique.
5.2 Installation de modules PV en Afrique
117. Le marche africain des applications PV hors reseau est un marche" important comme le demontre le tableau 5 ci-apres. Pour les applications en milieu rural, 1'Afrique s'est, en 1992, class6e au premier rang des installations de modules PV par rapport aux autres regions du monde. Elle se classe au deuxieme rang apres TAmerique du Nord s'agissant des applications industrielles dans les zones isolees (essentiellement les telecommunications) et des generateurs en milieu rural.
Tableau 5 : Utilisation de modules PV pour des applications hors reseau (1992)
Afrique Asie/Pacifique et Japon Chine/Inde Europe
Amerique du Nord AmSrique du Sud et Caraibes Reste du monde
Total
Applications industrielles dans les zones isol6es
1,7 3,0 2,5
1,1
4,6 1,9 0,4 15,2Generateurs en milieu rural
5,0 3,5 2,5 4,0 4,6
1,1
20,7
Total
6,7 6,5 3,6 6,5 9,2 3,0 0,4 35,9
(%)
18,7 18,1 10,0 18,1 25,6 8,4U
100,0Source : Photovoltaics: A Market Overview by A. Derrick et Al.
118. Dans une etude etablie par l'ONUDI £/, il est d&nontre" que le pompage PV de l'eau constitue la solution la plus efficace comparativement au pompage diesel si Ton considere la duree de vie totale du materiel.
Dans la zone du sahel, la capacity totale installed de generateurs PV de pompage, y compris celui du Programme regional d'6nergie solaire du CILSS, atteindra 1 750 kWc. Le tableau 4 demontre que l'Afrique figurait en 1991, au premier rang du march6 des pompes PV avec une capacite totale de 824 kWc (31,85%), soit pres d'un tiers du marche mondial.
Tableau 6: Marche mondial des pompes (1990
Rigion Australie/Pacifique Amerique du Nord
Amerique du Sud/Caraibes Afrique
Asie Europe CEI
Moyen-Orient Total
Nombre d'unit£s 979 1792
823 1694
932 570 115 205 7110
Puissance totale en kWc 354
526 230 824 349 88 43 174 2587
Source Photovoltaics : A Market Overview by A. Derrick et divers collaborateurs
8/ Evaluation de l'utilisation des Energies solaire et eolienne en Afrique : les resultats au Sahel;
UNIDO/ENDA Energie/AFRITEC Dakar, mai 1994.
5.3 Obstacles a une plus large diffusion des ge"ne"rateurs Dhotovoltaiaues
119. L'un des principaux obstacles a une plus large diffusion des ge"n6rateurs photovoltaiques en Afrique tient a leurs coiits, qui restent extrdmement Sieves. Les facility de credit rural etant inexistantes dans de nombreux pays, il est impossible a des paysans ayant un faible revenu de s'acheter des ge"ne"rateurs coutant 500 a 750 dollars E.-U. Certains pays ont decide1 de supprimer les droits de douane et les taxes sur les ventes concernant les equipements d'energie solaire imported pour permettre a une plus grande fraction de la population d'y avoir
acces.
120. Les lacunes du cadre institutional peuvent e"galement constituer un obstacle se"rieux. Dans beaucoup de pays africains, plusieurs institutions interviennent parfois dans Fex6cution des projets d'exploitation de Penergie solaire sans qu'il y ait aucune coordination entre elles. Tres souvent, ce probleme fait e"chouer les efforts de vulgarisation et le service apres-vente.
121. Des technologies nouvelles comme Pexploitation de Fenergie photovoltaique peuvent difficilement etre vulgarises sans une connaissance approfondie du contexte socio-e"conomique dans lequel elles sont introduites.
C'est ainsi que le projet sene"galo-allemand a charg6 ENDA Energie de re"aliser une e"tude socio-economique de la population cible.
122. Pour que la vulgarisation de l'&nergie photovoltaique soit possible, diffSrentes categories de gens doivent savoir qu'elle existe et en avoir quelques notions. C'est pourquoi la diffusion de Finformation doit faire partie des principales activity's des projets d'exploitation de cette energie. L'organisation de se"minaires, Futilisation des medias, la publication de magazines et la diffusion de programmes vide"o comptent parmi les moyens permettant de diffuser des renseignements techniques relatifs a cette forme d'6nergie.
123. II faudrait encourager les industries locales a produire certains des elements annexes, tels que les accumulateurs, les re~gulateurs, les lampes et les onduleurs. C'est un moyen parmi d'autres de faire baisser les coiits des generateurs, tout en rlduisant la de"pendance a regard des combustibles importes pour la production d'electricite\ d'oii des Economies de devises. Une conversion progressive a Fe"nergie photovoltaique, pour les pays qui produisent de l'61ectricit£ a partir de combustibles classiques, serait bSnefique a F6conomie et a la nation dans son ensemble.
124. Par ailleurs, on ne peut developper Pexploitation de Penergie photovoltaique sans une forte volonte politique. Celle-ci doit se traduire notamment par la mise en place de credits ruraux, la reduction, voire la suppression, des droits de douane et des taxes sur les ventes pour les composants de ge"nerateurs photovoltaiques, la prise de mesures incitant les industries locales et les entrepreneurs locaux a participer aux efforts de vulgarisation et, enfin, la mise en place d'un cadre institutional ade"quat.
5.4 Ouelques strategies utilise'es pour la diffusion des ge"ne"rateurs photovolta'fques
125. Au Rwanda, par exemple, PEconomat de Kabgayi assemble des modules photovoltaiques a partir de cellules solaires et de r6gulateurs importes. Une entreprise prive"e, Basimbizi, produit des lampes de 10 W et de 13 W ainsi que des lampes portatives de 6 W e'quipe'es d'une prise permettant de brancher une radio. En decembre 1991, cinq autres entreprises privees commercialisaient des ge"ne"rateurs.
126. Une banque privee, PUnion des banques populaires du Rwanda, accorde des facilites de credit aux families rurales qui souhaitent s'e'quiper d'un gMrateur photovoltaique. Un ensemble compose* d'un module photovoltaique au silicium polycristallin de 20 We assemble* sur place, un re'gulateur de fabrication locale de 5 A, une batterie de 35 Ah, un onduleur pour radio, trois lampes de 8 W, 20 metres de fil, avec Installation et
