République Tunisienne. Agence Nationale pour la Maîtrise de l'energie. Centre Méditerranéen des Energies Renouvelables MEDREC

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1 République Tunisienne Agence Nationale pour la Maîtrise de l'energie Centre Méditerranéen des Energies Renouvelables MEDREC Eude approfondie sur le Développement du pompage des petites irrigations par Energies Renouvelables (DPPIER) Rapport final (Rapport 3) Professeur Mohamed Annabi Mohamed Nejib Mansouri Consultants Tunis Novembre 2008 MEDREC PROMET Rapport Final p1/72

2 Sommaire 0- PREAMBULE METHODOLOGIE PROCESSUS DE POMPAGE DE L'EAU PARTENAIRES DU PROJET LES DOCUMENTS PERTINENTS COLLECTES SYNTHESE DE L'ETUDE G N E S D Contexte de motivation de l'etude Résultats et recommandations de l étude GNESD concernant le pompage éolien et photovoltaïque pour l irrigation des petites surfaces agricoles SYNTHESE DE L'ETUDE STRATEGIQUE "DEVELOPPEMENT DES ENERGIES RENOUVELABLES EN TUNISIE AUX HORIZONS " LA FILIERE EOLIENNE LA FILIERE SOLAIRE THERMIQUE LA FILIERE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE PRESENTATION SYNTHETIQUE DE LA SITUATION EN MATIERE DE RESSOURCES EN EAU ALIMENTATION AMONT ET RESERVE EN EAU DEMANDE EN EAU EAU POTABLE EAU D'IRRIGATION POMPAGE POMPAGE CONVENTIONNEL MEDREC PROMET Rapport Final p2/72

3 4.2- POMPAGE A ENERGIES RENOUVELABLES POMPAGE PHOTOVOLTAÏQUE POMPAGE EOLIEN TECHNOLOGIE DU POMPAGE MECANIQUE EOLIEN SITUATION DU POMPAGE EOLIEN EN TUNISIE ASPECTS ECONOMIQUES PRIX DU POMPAGE CONVENTIONNEL PRIX DE L'ENERGIE ELECTRIQUE PRIX DE L'ENERGIE DU GASOIL COUT D INVESTISSEMENT DU DISPOSITIF DE POMPAGE A ENERGIE RENOUVELABLE PRIX DE SYSTEMES DE POMPAGE A ENERGIE RENOUVELABLE INSTALLES EN TUNISIE PRIX DE SYSTEMES DE POMPAGE A ENERGIE RENOUVELABLE EN EUROPE35 6- PROJET PILOTE MISE EN SITUATION GENERALE DU PROJET PILOTE MODELISATION ET SIMULATION DU SYSTEME DE POMPAGE RESULTATS DE LA MODELISATION DETERMINATION DU PRIX DE POMPAGE ELECTRIQUE DETERMINATION DU PRIX DE POMPAGE UTILISANT LE GASOIL DETERMINATION DU PRIX DE POMPAGE A ENERGIE RENOUVELABLE PRIX DU POMPAGE PHOTOVOLTAÏQUE PRIX DU POMPAGE EOLIEN MEDREC PROMET Rapport Final p3/72

4 6.4- EXPLOITATION D UN LOGICIEL DE SIMULATION PRESENTATION DE HOMER CONDITION DE SIMULATION RESULTATS DE SIMULATION D UNE EXPLOITATION INDIVIDUELLE STRUCTURE PHOTOVOLTAÏQUE SEUL STRUCTURE EOLIEN SEUL STRUCTURE DIESEL SEUL STRUCTURE HYBRIDE PHOTOVOLTAÏQUE - EOLIEN STRUCTURE HYBRIDE PHOTOVOLTAÏQUE - DIESEL STRUCTURE HYBRIDE EOLIEN - DIESEL STRUCTURE HYBRIDE PHOTOVOLTAÏQUE EOLIEN DIESEL RESULTATS DE SIMULATION DE L'EXPLOITATION COLLECTIVE Structure collective hybride Eolien - Diesel Structure collective hybride Photovoltaïque Eolien Structure collective hybride Photovoltaïque Eolien - Diesel Structure collective hybride Photovoltaïque - Diesel ETAT RECAPITULATIF ET ANALYSE DES RESULTATS ETUDE D IMPACT DE LA MOBILISATION DU POTENTIEL IMPACT ENVIRONNEMENTAL IMPACT ECONOMIQUE ASPECTS INSTITUTIONNELS ET REGLEMENTAIRES DOMAINE DU CHAUFFE EAU SOLAIRE ENCOURAGEMENT DE L'INVESTISSEMENT DANS L'AGRICULTURE MEDREC PROMET Rapport Final p4/72

5 PROSPECTION DE L'EAU INVESTISSEMENT ET EQUIPEMENT DE PUITS INSTAURATION D UN CADRE INSTITUTIONNEL ET REGLEMENTAIRE PROPICE POUR LA PROMOTION DU POMPAGE A ENERGIES RENOUVELABLES PROCESSUS DE PROMOTION DU POMPAGE A ENERGIES RENOUVELABLES ORGANISATION STRUCTURELLE REPARTITION DES TACHES ENTRE LES DIFFERENTS ACTEURS POUR L EXECUTION DU PROJET LES SUBVENTIONS POUR LE POMPAGE A ENERGIES RENOUVELABLES SUBVENTIONS POUR LE SYSTEME HYDRAULIQUE LES SUBVENTIONS POUR LE SYSTEME ENERGETIQUE LES CREDITS CONCLUSION MEDREC PROMET Rapport Final p5/72

6 0- Préambule La présente action concernant le Développement du pompage pour l irrigation des petites surfaces agricoles fut identifiée lors de l étude menée en 2007 dans le cadre d'un accord conclu entre le GNESD (Global Network on Energy for sustainable Development) et MEDREC (Mediterranean Renewlable Energy Center) relatif à l identification de deux niches de marché pour les énergies renouvelables en Tunisie et la proposition d actions pertinentes pour leur développement. C'est dans ce cadre que les termes de références ont été élaborés (Annexe A1). Une consultation restreinte a été lancée par l'anme (Agence Nationale pour la Maîtrise de l'energie) et MEDREC et le Bureau d'etudes PROMET a été sélectionné pour mener cette étude. Se conformant aux termes de références, la Proposition Méthodologique présentée par le Bureau PROMET a prévu quatre documents livrables correspondant aux diverses étapes de l'étude : Rapport 0 : Phase d'instruction et d'identification du Projet (liste de la documentation collectée, production de l'atelier PIPO, les composantes de l'étude, ) Rapport 1 : Evaluation du projet pilote et ses conditions de réussite (critères de choix, sites, dimensionnement procédures d'exploitation, supports de gestion, ) Rapport 2 : Rapport final provisoire Rapport 3 : Rapport final Le Rapport 0 relatif à la première Phase d'instruction du Projet a prévu des séances de brainstorming avec les commanditaires du projet ainsi qu'une collecte et analyse des documents disponibles. De plus, elle a suggéré l'organisation d'un Atelier PIPO impliquant les divers partenaires et permettant d'adopter un Plan d'action qui servira de référentiel pour la conduite et l'évaluation du Projet. Malgré le diverses tentatives effectuées, l Atelier PIPO n a pu être organisé. Le Rapport 1 d'évaluation du projet pilote et de ses conditions de réussite complète le Rapport précédent en développant notamment les aspects économiques ainsi que les divers aspects du «Pilote» d une part et en traitant les aspects institutionnels et réglementaires d autre part. MEDREC PROMET Rapport Final p6/72

7 Le Rapport 2 (rapport final provisoire) n est autre que la mise à jour du Rapport 1 en tenant compte principalement des remarques formulées par le Comité de Pilotage de l'etude. Le présent rapport final intitulé "Rapport 3" poursuit le "Rapport 2" et le complète conformément aux termes de référence de l'étude d'une part et aux commentaires des deux Rapporteurs d'autre part. C'est ainsi que dans ce Rapport 3, on révisera le rapport précédent en l enrichissant par les éléments de réponse aux commentaires des deux Rapporteurs. Après présentation de la Méthodologie adoptée, nous présentons une synthèse des documents pertinents collectés ainsi que de la situation en matière de Ressources en Eau et de pompage en Tunisie. Par la suite les aspects économiques sont analysés et le projet Pilote est traité avec les aspects institutionnels et réglementaires devant l accompagner. 1- Méthodologie La méthodologie proposée par l'équipe de Consultants dans l'offre présentée par le Bureau PROMET adopte la démarche "Qualité" et considère le Projet comme un processus destiné à un Client pour satisfaire un besoin de pompage d'eau. L'approche est systémique permettant d'abord de délimiter l'environnement interne du système considéré par rapport à son environnement externe et d'identifier par la suite ses composantes pour établir enfin les relations entre elles. La méthode systémique utilisée adopte la démarche participative et structurée PIPO (Planification des Interventions Par Objectifs) permettant de définir les activités du Projet ainsi que les paramètres associés tout en impliquant les divers partenaires. Il y a lieu de remarquer que la méthodologie participative proposée est conforme aux Résultats et Recommandations de l étude GNESD concernant l'information, la communication et la concertation permettant "d impliquer les autorités et les services agricoles dans la mise en œuvre d un programme et de permettre l'émergence d'opérateurs qualifiés et compétents". La planification de la présente étude a été élaborée en adoptant la démarche PIPO pour analyser les principaux documents de référence Processus de Pompage de l'eau Le processus de Pompage de l'eau (Fig.1) peut être décrit en une première approche par : MEDREC PROMET Rapport Final p7/72

8 un système d'alimentation amont en eau : pluies véhiculées à travers les bassins versants ou infiltrées dans le sol ; système de recharge artificielle des Nappes. un système de constitution de la Réserve en Eau : nappes profondes ou phréatiques ; barrages, lacs collinaires ou tout autre système de collecte à large échelle ; stockage personnalisé (Citerne, Réservoir) un système d'adaptation des conditions de la Réserve en Eau aux conditions l'exploitation de l'eau : système d'adduction d'eau et de pompage un système d'exploitation de l'eau : Irrigation ; Eau potable ; Utilisation spécifique Pluies Bassin Versant Alimentation Réserve Eau Sortie Réserve Eau Eau disponible Réserve Eau Adaptation Exploitation Réintroduction Eau Infiltration Sol Recharge artificielle des Nappes Eaux usées Alimentation amont en eau Profonde Nappe Phréatique Barrage Collecte à Large Lac Collinaire échelle Adduction Pompage Fig.1- Processus de Pompage de l'eau Irrigation Eau Potable Utilisation Spécifique La gestion de ce processus, à travers les Activités à développer, nécessite la mobilisation de diverses Ressources : Humaines, Infrastructures, Matérielles, Logistiques, Documentaires, d'information, Cette gestion nécessite aussi d'identifier les contraintes de gestion du Processus. Le Plan d'action conduisant à la gestion du processus doit aussi définir le timing de réalisation des ces Activités tout en précisant le lieu de leur exécution. Pour le cas de la présente Etude, l'energie est considérée comme Ressource Logistique ; elle revêt une importance capitale Partenaires du Projet L'étude DPPIER est traitée comme un Projet de Développement impliquant diverses parties intervenant à travers la gestion et la conduite du Processus de Pompage de l'eau. Ces diverses parties sont considérées comme Partenaires du Projet; on en distingue : les commanditaires de l'etude : MEDREC, ANME MEDREC PROMET Rapport Final p8/72

9 les partenaires institutionnels de l'etude : o les institutions de l'administration les institutions relevant du Ministère de l'agriculture et des Ressources Hydrauliques : Direction Générale des Ressources en Eau et du Sol, Direction Générale du Génie Rural, CRDA, IRESA, AVFA le Ministère de l'industrie et de l'energie le Ministère des Finances le Ministère du Développement Economique o les institutions fournisseurs d'eau et de Services Energétiques : SONEDE, STEG, SNDP, o les institutions fournisseurs de Services Financiers: APIA, BNA, BTS, Bailleurs de Fonds divers, o les institutions Professionnelles et Syndicales : UTAP, GDA, o les partenaires fournisseurs d'equipement : de pompage et d'irrigation, d'énergie Renouvelable (énergie Photovoltaïque, énergie Eolienne), 2- Les documents pertinents collectés Outre l'etude G N E S D intitulée "Study on niches relating to: renewable energy pumping for small irrigation in TUNISIA and rationalizing the use of firewood in rural areas in TUNISIA" et particulièrement sa première partie, les autres documents collectés et jugés pertinents pour la présente Etude sont : l'etude Stratégique réalisée par l'anme en 2004 intitulée "Développement des Energies Renouvelables en Tunisie aux horizons " les documents relatifs aux ressources en eau les documents relatifs aux prix de l'énergie les documents relatifs aux technologies utilisées en matière de pompage de l'eau 2.1- Synthèse de l'etude G N E S D On se contentera dans cette synthèse de l'étude G N E S D de présenter le contexte de motivation de l'etude d'une part et les résultats et recommandations concernant le pompage éolien et photovoltaïque pour l irrigation des petites surfaces agricoles Contexte de motivation de l'etude MEDREC PROMET Rapport Final p9/72

10 Se situant dans la dynamique des accords de libre échange pour les produits agricoles avec l Union Européenne, le secteur des exploitations agricoles risque d être le plus vulnérable dans les années futures. En effet, l augmentation du prix de l énergie conventionnelle (Electricité et Diesel) et son impact sur le coût de pompage de l eau d irrigation peut contribuer sensiblement à la détérioration de la compétitivité de ces petites exploitations et par conséquent de leur viabilité. Afin de faire face à cette situation, le pompage de l eau d irrigation couplé à des sources d énergie renouvelables pourrait constituer sous certaines conditions une alternative économiquement plus compétitive que les modes conventionnels, particulièrement le pompage diesel et électrique devenu très chers pour l agriculture. Par ailleurs, on remarque que la structure des exploitations agricoles en Tunisie est dominée par les petites superficies ne dépassant souvent pas les 2 ha pour les cultures maraîchères, pratiquées en irrigué. Quant aux Ressources en eau exploitées dans ce contexte, on constate que sur les puits d eau (estimés en 2000), 30% sont non équipés en pompes, 25% équipés en pompes diesel et 45% en pompes électriques Résultats et recommandations de l étude GNESD concernant le pompage éolien et photovoltaïque pour l irrigation des petites surfaces agricoles La stratégie proposée pour le changement d échelle dans la diffusion du pompage solaire et éolien repose au delà du problème du soutien financier au développement de la filière sur l'information, la communication et la concertation afin d impliquer les autorités et les services agricoles dans la mise en œuvre d un programme et de permettre l'émergence d'opérateurs qualifiés et compétents. Les principaux axes stratégiques proposés par cette Etude pour la promotion de la filière sont : Financement : octroyer des subventions et faciliter l'accès au crédit pour le financement du pompage éolien à travers la mise en place d un mécanisme de financement approprié. MEDREC PROMET Rapport Final p10/72

11 Outil d aide à la décision : Mettre en place un outil d aide à la décision permettant aux acteurs de choisir le mode optimal de pompage en fonction des caractéristiques de l exploitation agricole en question. Communication : décliner une action de communication en direction du Ministère de l'agriculture et des CRDA, des ONGs, des agriculteurs et de la population rurale, des opérateurs et des installateurs du secteur. Formation : élaborer et lancer un programme de formation et d'agrément pour les installateurs et les opérateurs de maintenance. L approche proposée consiste à concevoir et à mettre en œuvre un programme pilote sur une échelle significative, concentré géographiquement sur une ou deux zones, dans l objectif de tester et de valider les mécanismes proposés avant la phase de leur institutionnalisation et leur diffusion à grande échelle Synthèse de l'etude Stratégique "Développement des Energies Renouvelables en Tunisie aux horizons " L'objet de cette étude stratégique, réalisée par l'anme en 2004, est d'élaborer un plan d action à court, moyen et long termes pour une diffusion massive des différentes filières des énergies renouvelables. On se contentera dans cette synthèse de présenter les principaux résultats des filières éolienne et solaire (avec ses deux variantes thermique et photovoltaïque) en Tunisie. L'étude stratégique montre que dans un contexte caractérisé par une tendance déficitaire de la balance énergétique nationale et par là par la dépendance énergétique extérieure croissante, la Tunisie a exploité à des degrés divers les différentes sources d'énergie renouvelables existantes. Les principales contraintes limitantes pour la promotion de ces deux filières énergétiques sont de deux ordres : les contraintes de marché que l'on retrouve assez généralement au niveau international et les contraintes réglementaires, plus spécifiquement nationales. Des expériences étrangères pour le développement des énergies renouvelables ont été présentées. Un plans d'action a été établi pour cinq filières : solaire thermique (chauffe-eau solaire), éolien, photovoltaïque, bois énergie et biogaz La filière éolienne L'expérience tunisienne de la filière éolienne pour la production d'électricité est récente et de faible envergure. Seuls deux projets significatifs sont à retenir : la centrale éolienne de Sidi Daoud de 19 MEDREC PROMET Rapport Final p11/72

12 MW et quelques projets pilotes. Les principales contraintes au développement de cette filière en Tunisie sont l'importance des investissements, le coût de production du kwh supérieur à celui des filières conventionnelles dans la situation actuelle des prix de l'énergie, le caractère variable, voire aléatoire de la production et l'absence d'un cadre réglementaire spécifique portant notamment sur les tarifs de rachat, condition indispensable, comme le montre l'expérience étrangère, pour attirer les investisseurs. A partir des données actuelles sur le potentiel, l'étude a défini trois scénarii de développement : un scénario "attentiste" qui consiste à ne développer l'éolien que lorsqu'il devient économiquement rentable un scénario "volontariste" un scénario "prudent". Ce dernier scénario de développement plus modéré de la filière vise des capacités installées de 310 MW en 2010 (dont 30 en off shore), 1130 MW en 2020 (dont 330 en off shore) et 1840 MW en 2030 (dont 700 en off shore). Suivant ce scénario, la production électrique d'origine éolienne se situerait à environ 2,8 TWh en 2020 et 4,6 TWh en L'énergie primaire annuellement économisée serait de 0,7 Mtep en 2020 et 1,2 Mtep en Les émissions de CO2 évitées annuellement seraient de 1,5 millions de tonnes en 2020 et 2,8 millions de tonnes en En terme cumulé, l énergie primaire économisée serait de l ordre de 0,5 Mtep en 2010, 1,7 Mtep en 2020 et 2,8 Mtep en La réduction cumulée des émissions serait d environ 2 MTeCO2 en 2010, 13 MteCO2 en 2020 et 37 MTeCO2 en La principale tâche recommandée par l'étude est l'établissement d'une cartographie complète et fiable du potentiel éolien, en "on shore" et en "off shore" (atlas éolien), faciliter l'émergence d'opérateurs indépendants de qualité, prévoir l'aménagement du réseau de transport d'électricité pour intégrer entre 10 et 20% d'électricité d'origine éolienne et développer à moyen et long terme de nouvelles possibilités de l'utilisation de l'éolien. Le plan d'action pour le développement de l'énergie éolienne repose sur deux grandes mesures structurantes : la création d'un mécanisme d'achat du kwh éolien par la STEG avec refinancement par l'etat durant la période de "décollage et la création du Fonds d'innovation pour le Développement des Energies Renouvelables (FIDER) La filière solaire thermique Le chauffe-eau solaire (CES) est la technologie d'utilisation des énergies renouvelables la mieux connue et la plus implantée en Tunisie. Son développement est cependant limité par son manque de MEDREC PROMET Rapport Final p12/72

13 compétitivité, du fait de l'importance de l'investissement initial, par rapport aux solutions conventionnelles chauffe-eau au GPL et chauffe-eau électrique au niveau actuel des prix des énergies. L'étude d'un scénario "laisser faire" et d'un scénario "volontariste" montre que dans ce second cas, qui sera l'objectif des programmes d'actions proposés, la capacité cumulée totale du CES en Tunisie augmenterait de m² en 2004 à m² en 2011 et environ 1 million de m² en 2020 et 2,2 millions m² en Un tel développement volontariste se traduirait par des impacts importants en termes énergétiques, environnementaux, économiques et sociaux : une économie annuelle d'énergie primaire d'environ 80 ktep en 2020, une économie cumulée d énergie primaire de l ordre de 160 ktep en 2010, 700 ktep en 2020 et 2 Mtep en 2030, une réduction annuelle des émissions de CO2 d'environ tonnes en 2020 et une réduction cumulée des émissions d environ 0,4 MTeCO2 en 2010, 1,7 MteCO2 en 2020 et 4,5 MTeCO2 en La filière solaire photovoltaïque La production d'électricité par la filière photovoltaïque a été développée en Tunisie par la mise en place d'un programme national d'électrification solaire des sites isolés (non reliés au réseau) qui a démarré au milieu des années En 2002, la puissance du parc installé est d'environ 1,2 MW, équipant environ ménages ruraux et 200 écoles. La faible surface du pays, le niveau de développement du réseau électrique et la rapidité de son extension font que le potentiel de l'électrification rurale photovoltaïque n'a cessé de baisser : en 2002, le potentiel "équipable" estimé n'était plus que de 6000 ménages environ. D'autre part, la lourdeur des procédures et les "coûts de transaction" élevés n'encouragent pas le développement de la filière. Enfin la question de la maintenance des installations et du service après vente reste une contrainte d'autant plus forte que le développement est faible. Le scénario de développement envisagé pour l'électrification rurale est l'équipement achevé à l'horizon 2015 de 6000 ménages, ce qui porterait la puissance totale installée à environ 2,5 MW en 2010 et 3 MW en Il est important de prévoir une extension des usages "couverts" par le photovoltaïque dans l objectif d'améliorer le service rendu aux usagers. Les puits pouvant être potentiellement équipés en pompage solaire sont essentiellement les forages (profondeur maximale 50 m) et les puits de surface. Le potentiel est estimé à puits en Le scénario de développement retenu, dit "volontariste", prévoit d'équiper 30% de ces puits d'ici MEDREC PROMET Rapport Final p13/72

14 La compétitivité du raccordement au réseau devrait se situer selon les experts (optimistes) entre 2020 et L'intérêt d'envisager un développement prudent à partir de 2010 est double : d'une part, il est important de poursuivre concrètement, grâce à un certain nombre d'opérations significatives et originales (intégration des cellules photovoltaïques au bâti dans des constructions neuves par exemple, veille technologique, ) qui permettent un développement relativement rapide lorsque "l'heure sera venue"; d'autre part, il est intéressant de prévoir pour les opérateurs du photovoltaïque un marché en relève de l'électrification rurale. Notons enfin que le photovoltaïque peut jouer un rôle non négligeable par l'écrêtage des pointes (très chères) de la demande d'électricité liées à la climatisation. Toutes utilisations confondues, le scénario de développement envisagé est de 2,5 MW installés en 2010, 12,5 MW en 2020 et 37 MW en Le plan d'action est décliné en trois programmes sectoriels concernant respectivement l'électrification rurale, le pompage et le photovoltaïque connecté au réseau. L'objectif quantitatif est d'installer 500 kw d'installations pilotes d'ici 2010 sur les bâtiments publics essentiellement, avec un horizon de 5 MW d'ici Si l'on cherche à étendre la diffusion du photovoltaïque sur réseau, l'expérience internationale recommande, comme pour l'éolien, d'établir des tarifs de rachat du kwh. 3- Présentation synthétique de la situation en matière de Ressources en Eau L'Eau, Source de Vie pour toutes les catégories sociales de la Tunisie, a occupé une place importante dans les divers plans de développement économique et social. Pour un effectif total de 9.7 millions d habitants recensés en 2004, les populations urbaine et rurale sont au nombre respectivement de 6.1 millions (63 %) et 3.6 millions d habitants (37% de la population totale). La partie rurale, dont 50% se trouve à l ouest de la Tunisie, est ainsi constituée : 1.65 millions d habitants groupés en 7957 localités et 1.95 millions dispersés. Se conformant à la description du processus de pompage de l'eau de la figure 1, on présente en premier lieu le système d alimentation amont et de réserve en eau et on traite en second lieu la demande en eau. Suite à cela, la situation du Pompage sera analysée au paragraphe suivant Alimentation amont et Réserve en eau Les ressources en eau en Tunisie sont limitées en raison du climat semi-aride à aride dans la majeure partie du territoire, avec des sécheresses épisodiques. La Tunisie reçoit en moyenne MEDREC PROMET Rapport Final p14/72

15 230 mm/an de pluie; soit 36 milliards de m 3 par an. La pluviométrie annuelle est en moyenne de 594 mm au Nord, 289 mm au centre et 156 mm dans le Sud. Les ressources en eau conventionnelles potentielles du pays sont estimées à 4840 millions de m 3 /an dont 2700 millions de m 3 /an en eau de surface et 2140 millions de m 3 /an en eau souterraine. Les ressources en eau souterraines se répartissent quant à elles à 737 millions de m 3 /an provenant des nappes phréatiques et 1403 millions de m 3 /an des nappes profondes dont la moitié est non renouvelable. La stratégie nationale de mobilisation des eaux, a permis à la Tunisie de se doter de 23 barrages, 79 barrages collinaires, 497 lacs collinaires, forages, et puits de surface équipés. Cette infrastructure a permis la mobilisation de 67% des eaux mobilisables, soit 3,1 milliards de m 3. Il est prévu d'atteindre en 2011un taux de mobilisation de 95%. La dernière situation de l'exploitation des nappes phréatiques a été établie par la DGRE en Elle a permis de faire l'inventaire du pays par région selon les critères pertinents suivants : la situation des ressources, la situation de l'exploitation, le bilan des nappes, les nappes partagées entre gouvernorats, les ressources disponibles dégagées, la qualité des eaux des nappes phréatiques. L'analyse de l'évolution de la pluviométrie sur la période a permis de caractériser chaque année hydrologique, selon sa nature pluvieuse ou non pluvieuse, par sa pluviométrie régionale par rapport à la moyenne inter-annuelle observée et le caractère déficitaire ou excédentaire a été chiffré. C'est ainsi que les années consécutives et , l'apport en eaux de ruissellement a été faible (2023 Mm 3 pour la 1ère année) correspondant à un déficit respectivement de 25 % et de 57 % alors que pour l'année hydrologique , l'écoulement a été évalué à 7033 Mm 3 correspondant à un excédent de 160 %. Des actions de recharge artificielle des nappes intensivement exploitées ont été entreprises depuis plusieurs décennies. Le volume de recharge pour les années 2000, 2001, 2002, 2003 et 2004 a été respectivement de Mm 3, 7.41 Mm 3, 20 Mm 3, 43.2 Mm 3 et Mm 3. MEDREC PROMET Rapport Final p15/72

16 L'évolution des ressources renouvelables globales des nappes phréatiques par région (Nord, Centre et Sud) est indiquée au Tableau Tab Nord Centre Sud Total Evolution % Tab.1- Evolution des ressources des nappes phréatiques (Mm3) On constate que seul le 1er quinquennat ( ) a observé une évolution sensible de la capacité des ressources des nappes phréatiques ; ainsi cette réserve en eau devient limitée Demande en eau La projection de la demande en Eau (en M m 3 ), selon le domaine d'utilisation figure au Tableau Tab.2 qui montre que le secteur agricole demeure le plus grand consommateur d'eau (3/4 de la consommation globale) malgré sa tendance à la baisse au cours des prochaines décennies. l'eau potable occupe la seconde place (moins que le 1/5) avec une tendance à la hausse alors que l'industrie et le Tourisme ne consomment qu'une faible partie d'eau Quantité Taux Quantité Taux Quantité Taux Agriculture Eau Potable Industrie Tourisme Total Tab.2- Evolution de la demande en Eau L'évolution de l'exploitation des nappes phréatiques et du nombre de puits est illustrée au Tableau Tab.3. Exploitation Nb Puits Exploitation Nb Puits Exploitation Nb Puits Exploitation Nb Puits Exploitation Nb Puits Nord Centre MEDREC PROMET Rapport Final p16/72

17 Sud Total Evolution annuelle % Tab.3- Evolution de l'exploitation des nappes phréatiques (Mm 3 ) et du nombre de puits On constate que durant le 1 er quinquennat ( ) un effort plus soutenu que pour les périodes suivantes a été fourni pour aussi bien l'exploitation (évolution de 24 %) des nappes phréatiques que pour le nombre de puits mis en service (évolution de 38 %). Bien que la balance en Eau soit actuellement équilibrée, le déficit ne commencera à se faire sentir qu'à l horizon 2030 ( ). La gestion future des ressources en eau en Tunisie se posera davantage en termes de maîtrise de la demande en général, et de l efficience de l irrigation en particulier. Afin de combler le déficit hydrique entre la ressource conventionnelle de 2.732,2 Mm 3 et la demande totale de Mm 3 en 2030, le recours à des ressources non conventionnelles est devenu une nécessité : réutilisation des Eaux Usées Traitées, dessalement des eaux saumâtres, recharge artificielle des nappes. En effet, le recours aux eaux usées épurées constitue une opportunité permettant de satisfaire une partie des besoins des secteurs de l agriculture irriguée, de l industrie et du tourisme (6,3% pour l an 2010 et 12,4% pour l an 2030). De plus, ces Eaux Usées constituent une ressource non négligeable des ressources en nappes phréatiques représentant un équivalent d environ 30%. La recharge artificielle qui a débuté en 1992 concerne une douzaine de nappes et représente environ 100 Mm 3. Elle s effectue d'une part à partir des techniques de conservation des eaux et des sols (à travers le long des lits des oueds à forte perméabilité, à travers des bassins aménagés pour cet objectif et par épandage des crues) et d'autre part par injection directe des ressources en eau de surplus dans des forages et des puits. Ces ressources en eau ainsi infiltrées permettent non seulement d augmenter le volume stocké, mais aussi de lutter contre l intrusion saline dans les nappes côtières. Ne disposant pas de données statistiques pour les pompes de refoulement, on ne traitera dans ce qui suit que la situation du pompage des puits équipés. Le Tableau Tab.4 illustre l'évolution du nombre de puits équipé durant les 20 dernières années. Nous constatons que MEDREC PROMET Rapport Final p17/72

18 cette évolution est en régression sur les quatre quinquennats puisque le taux de croissance des puits équipés n'a fait que décroître sur le plan national passant de % pour la période à 8.88 % pour le dernier quinquennat Nord Centre Sud Total Evolution % Tab.4- Evolution du nombre de puits équipés En exploitant les Tableaux Tab.1, Tab.2 et Tab.4, nous constatons que la dynamique de l'évolution de la situation des ressources phréatiques est en régression durant les deux décennies couvrant la période (Tab.5). En effet, en se référant à l'année de base 1985 et en adoptant l'évolution des paramètres : Ressource disponible en eau (Mm 3 ), Exploitation des eaux (Mm 3 ), Taux d'exploitation (% d'exploitation / Ressource), Nombre de Puits, Nombre de Puits équipés et Taux des Puits équipés (% Puits équipés / Nombre de Puits), les critères de leur évolution (Taux d'exploitation et Taux des Puits équipés) sont caractérisés par une détérioration puisqu'ils n'ont cessé de décroître. Ressource Mm 3 Exploitation Mm 3 Exploitation % Nb Puits Puits équipés puits équipés % Tab.5- Dynamique de l'évolution de la situation des ressources phréatiques Eau Potable Le taux de desserte en Eau Potable a atteint depuis plusieurs années 100 % en milieu urbain. Il est passé de 31 % en 1987 à 87.6 % en 2004 en milieu rural ce qui correspond à habitants non desservis. L'objectif en 2009 est d'atteindre un Taux de desserte national de 95% et taux de desserte régional minimum de 85 % en Les principaux Opérateurs de l'alimentation en Eau Potable (AEP) sont : la SONEDE qui dessert 100 % des Zones urbaines et 44.5% des Zones rurales Regroupées correspondant à plus que 500 ha MEDREC PROMET Rapport Final p18/72

19 Génie Rural qui dessert 43.1 % des Zones rurales dispersées et qui a réalisé 1700 Systèmes AEP (SAEP) gérés par les GIC (Groupement d'intérêt Collectif) transformés en 1999 en GDA (Groupement de Développement Agricole). Les Types des sources d eau gérés par les GIC sont : Piquage SONEDE (28 %), Piquage GR (18 %), Forage (32 %), Puits de surface (10 %) et Sources naturelles et autres (12%). Ces SAEP exploitent 1200 Stations de pompage électriques dont 40% MT (Moyenne Tension), 23% BT (Basse Tension), 14% GEG (Groupe Electrogène) et 23% thermique (Groupe Diesel). Les GIC gérant uniquement les SAEP sont au nombre de 1583 alors que celles s'occupant spécifiquement de l'irrigation ainsi que des deux aspects, ils sont respectivement au nombre de 1041 et de Eau d'irrigation En se rapportant à la situation en 1991, la Superficie irriguée totale était de ha (correspondant à 9.7 % de la superficie cultivée) dont ha irrigués par épandage de crues et ha exploitant des équipements appropriés. L'irrigation de surface, par aspersion et la micro irrigation couvre respectivement 83%, 15% et 2% de la surface effectivement contrôlée. La part des eaux souterraines pompées est de 61 % alors qu'elle est de 39 % pour les eaux de surface. L'ensemble des surfaces irriguées en 1992 est de ha destinés aux cultures des fruits et vignes ( ha), légumes ( ha), céréales ( ha), oléagineux ( ha) et autres ( ha). Seuls 4.1 % de la superficie cultivée est drainée ce qui correspond à ha. 4- Pompage L'adduction de l'eau à partir de la Réserve d'eau et le Pompage permettent d'adapter l'eau disponible à l'exploitation quelle que soit son utilisation (Irrigation, Eau Potable, Industrie, Tourisme, ). Le pompage est déterminé à partir des paramètres de l'utilisation (Hauteur Manométrique Totale : HMT, débit) et du choix de la technologie de pompage. MEDREC PROMET Rapport Final p19/72

20 Les paramètres de l'utilisation sont dictés par les conditions de l'exploitation (Eau potable, Irrigation ou Exploitation spécifique : industrie, tourisme, autres). Le choix de la technologie de pompage est déterminé d'une part par les contraintes exprimées par l'exploitation et la performance souhaitée à travers le Cahier des Charges Technique et d'autre part par les paramètres de coût aussi bien d'investissement que d'exploitation. L'énergie, considérée comme Ressource Logistique, est prise en considération dans les contraintes d'exploitation pour ses aspects de maintenance et de disponibilité et bien sûr pour ses contraintes de coût particulièrement dans le contexte économique actuel caractérisé par des coûts énergétiques divergents. C'est ainsi que la problématique actuelle réside en un choix judicieux et raisonné de la situation énergétique mettant en confrontation le Pompage Conventionnel et le Pompage à Energies Renouvelables Pompage Conventionnel Outre le pompage manuel ou utilisant la traction animale, le pompage conventionnel, le plus utilisé en Tunisie, exploite des moteurs mécaniques, thermiques ou électriques entraînant une pompe à membrane ou à transmission par engrenages. La répartition des équipements des puits pour l'année 2005 (Tab.6) est : d'équipements électriques soit, d'équipements diesel, 875 d'équipements autres. Nb % Electrique Diesel Autre Total équipé Non équipé Total Tab.6- Equipement des puits On constate que pour les 2/3 des puits qui sont équipés, le pompage électrique est légèrement favorisé (55 %) par rapport au pompage diesel (44 %). MEDREC PROMET Rapport Final p20/72

21 4.2- Pompage à Energies Renouvelables Le pompage à énergies renouvelable exploite généralement soit l'énergie photovoltaïque, soit l'énergie éolienne. Dans ce dernier cas, deux technologies sont utilisées : les pompes lentes pour les puits à faible HMT et débit réduit et les aérogénérateurs entraînant des pompes électriques Pompage photovoltaïque L'énergie pour ce type de pompage est fournie par des panneaux photovoltaïques qui génèrent une énergie électrique du type continu. Deux types de moteurs peuvent alors être utilisés pour entraîner une pompe à axe horizontal ou vertical : les moteurs à courant continu ou à courant alternatif. Du fait de la fluctuation de l'énergie solaire, un recours à des convertisseurs statiques est nécessaire dans les deux cas. Pour les moteurs à courant continu, les convertisseurs sont du type Hacheur (DC-DC) alors que pour les moteurs à courant alternatif, ces convertisseurs sont du type Onduleur (DC-AC). Pour toutes les situations, une électronique de commande appropriée est nécessaire. Le stockage de l'énergie se fait soit d'une manière électrique à travers des accumulateurs, soit d'une manière hydraulique en pompant l'eau au fil du soleil et en le stockant dans un réservoir ou dans un bassin pour l'exploiter par la suite par gravitation ou en utilisant des pompes de refoulement. La Tunisie a exploité ce type de technologie dès la fin des années 1970 (pompe photovoltaïque de Hendi Zitoun du CRGR) suite à la 1 ère crise du pétrole. L'expérience du village solaire de Hammam Biadha a aussi exploité ce type de pompage sans toutefois beaucoup de succès. Avec la création de l'ame (devenue ANER puis ANME) et conformément aux divers plans et stratégies pour promouvoir les énergies renouvelables, diverses expériences et installations pilotes ont été réalisées souvent dans le cadre d'actions de coopération technique notamment avec l'allemagne. Ces installations sont souvent destinées à la consommation de l'eau Potable Humaine et animale. On en cite : MEDREC PROMET Rapport Final p21/72

22 Le projet d'installation d'une pompe photovoltaïque à Douz (gouvernorat de Kebili) dans le cadre de la Coopération Espagnole. La puissance installée est de 4.5 kw pic pour un débit de 20 m 3 / j et une HMT de 165 m ; le coût de l'installation est de DT. Le projet d'installation de 14 pompes photovoltaïque avec la GTZ (Allemagne) dans les gouvernorats de Kairouan (7), de Tataouine (3), de Mednine (2) et de Kebili (2). Les puissances installées sont de quelques kw pic (de 1.2 à 3.5 kw), le débit est de quelques m 3 / j (de 7 m 3 / j à 35 m 3 / j) la HMT est de quelques dizaines de mètres (de 26 m jusqu'à 165 m). Le coût des installations varie de DT à DT. Le projet MEDA d'installation de 13 pompes photovoltaïques avec la CEE dans les gouvernorats de Kebili (2), de Gabès (3), de Mednine (2), de Tataouine (2) et de Siliana (4). Les puissances installées sont de quelques kw pic (de 1.6 à 8.5 kw), le débit est de quelques m 3 / j (de 6 m 3 / j à 50 m 3 / j) la HMT est de quelques dizaines de mètres (de 20.5 m jusqu'à 254 m). Valorisant ces expériences pilotes, le Ministère de l'agriculture et des Ressources Hydrauliques a intégré dans le budget des CRDA le financement d'installations de pompage photovoltaïque Pompage éolien Nous présentons dans cette partie en premier lieu quelques éléments technologiques concernant le pompage mécanique éolien et en second lieu la situation du pompage éolien en Tunisie Technologie du pompage mécanique éolien Nous nous concentrons sur des expériences menées dans certains pays ayant bénéficié d'un contexte de développement de telles éoliennes. On en cite particulièrement les USA (ayant d'anciennes traditions de 120 années) et l'inde qui est arrivée à instaurer une dynamique industrielle de fabrication de pompe à membrane à axe vertical. De même, on cite le Nicaragua qui a promu des pompes à bas coût exploitant des technologies appropriées. Divers principes de fonctionnement d'éoliennes adaptées pour le pompage mécanique ont été développés ; on en cite : MEDREC PROMET Rapport Final p22/72

23 L'éolienne Savonius à axe vertical (Fig.2a) Eolienne Darrieus à axe vertical (Fig.2b) a- Eolienne Savonius à axe vertical b- Eolienne Darrieus à axe vertical Fig.2- Schéma de principe d'éoliennes Savonius et Darrieus à axe vertical Pompe utilisant soit une corde, soit un piston et d'un débit de 40 litres/minute, 10 litres /minute, 7 litres /minute pour des HMT respectivement de 10 m, 35 m et 60 m. Cette pompe est notamment utilisée au Nicaragua et en Bolivie ainsi que dans d'autres pays africains et asiatiques (Zimbabwe, Pakistan). Cette pompe est adaptée à une éolienne multi pales (Fig.3). Le prix d'une pompe à corde est de l'ordre de 100 DT et celui d'une éolienne pour la gamme des hauteurs manométriques de 20 à 30 m est de l'ordre de 1200 DT. Eolienne multi pales conventionnelle de pompage à axe vertical (Fig.4). Ce type d'éolienne est le plus répandu et le plus ancien (depuis 1888). Le plus grand constructeur est Aeromotor (USA). Depuis, divers pays se sont investis dans la fabrication de telles éoliennes et on en cite particulièrement l'inde. Le prix d'une telle éolienne munie de son mécanisme de pompage est de l'ordre de 3000 DT pour la gamme d'utilisation que nous avons adoptée. MEDREC PROMET Rapport Final p23/72

24 Schéma de principe d'une pompe à corde utilisée et à piston au Nicaragua Eolienne de pompage au Nicaragua Fig.3- Pompage à bas coût au Nicaragua a- Eolienne multi pales ((USA) b- Eolienne multi pales (Inde) Fig.4- Eolienne multi pales à axe vertical Situation du pompage éolien en Tunisie Le pompage éolien est parmi les plus anciens qu'a connu l'humanité. En Tunisie, des éoliennes lentes multi-pâles ont été installées particulièrement au Cap Bon dans la région de Hammamet au lendemain de la 2 ème guerre mondiale, elles exploitaient des pompes verticales MEDREC PROMET Rapport Final p24/72

25 à membrane. De mémoire, ces pompes sont, paraît-il tombées en panne dans des circonstances similaires suite à une forte tempête et dans une même période. Une tentative de fabrication industrielle par l'entreprise SEN dans les années 1990 a été encouragée par le gouvernement ; cette expérience n'a pas connue d'heureux lendemains puisque cette fabrication a été abandonnée et les installations réalisées sont actuellement dans leur majorité dans un état délabré. Des expériences de Recherche-développement ont été menées particulièrement par l'enset et l'enit pour réaliser des éoliennes ainsi que des aérogénérateurs de faible puissance. Toutes ces expériences se sont révélées fragiles du fait de la non fiabilité de la technologie particulièrement dans un environnement rural où la culture de la maintenance reste très limitée. Les aérogénérateurs ont connu ces dernières décennies un grand essor suite à l'évolution technologique qui a amélioré sensiblement la performance des matériaux d'une part et les dispositifs de contrôle et de commande d'autre part. Ceci a permis de fabriquer des aérogénérateurs de grandes puissances (de quelques MW) permettant l'installation de Centrales Eoliennes connectées au Réseau d'energies Electrique. La Centrale de la STEG à Sidi Daoud requiert ainsi une importance stratégique puisqu'elle bénéficie d'une attention particulière tant pour l'exploitation que pour son aspect Pilote associant antre autres la Recherche Scientifique. Il y a lieu toutefois de mentionner quelques expériences d'installation d'aérogénérateurs de faibles ou de moyennes puissances (de quelques kw à quelques dizaines de kw). Dans la plupart des situations ces expériences n'ont pas été concluantes. Suite au nouvel intérêt accordé à la promotion des énergies renouvelables dans le nouveau contexte économique et énergétique mondiale, une récente entreprise de fabrication d'éoliennes lentes multi pâles a été lancée par un promoteur privé. Sa gamme de production n'est pas encore connue et le marché qu'elle cible ne s'est pas encore élucidé. MEDREC PROMET Rapport Final p25/72

26 5- Aspects économiques Nous présentons dans cette partie les coûts de pompage tant conventionnel que par les énergies renouvelables. Nous ne présentons toutefois que les éléments différentiels des deux modes de pompage. C'est ainsi qu'adoptant la démarche "Processus" mentionnée, le système d'alimentation amont en eau ; le système de constitution de la Réserve en Eau et le système d'exploitation de l'eau ne seront pas économiquement évalués. On se limitera alors aux éléments différentiels des coûts affectant le système d'adaptation des conditions de la Réserve en Eau aux conditions l'exploitation de l'eau et notamment les coûts de pompage ; le système d'adduction d'eau ne sera pas traité. Nous présentons en premier lieu dans cette partie les prix du pompage aussi bien conventionnel (électrique, gasoil) que celui utilisant les énergies renouvelables (photovoltaïque, éolienne). En second lieu nous présentons un bilan comparatif entre les divers modes de pompage. Du fait de modestie de l expérience tunisienne en matière d énergies renouvelables, nous présentons aussi bien les prix sur le marché national que ceux pratiqués en Europe. Afin de comparer le prix du pompage pour les deux formes d énergies Renouvelables, on se fixera tout d abord un point de fonctionnement correspondant à une petite irrigation individuelle et on passera en revue l évolution de la tarification institutionnelle de l énergie conventionnelle. Ce point de fonctionnement est ainsi défini : consommation moyenne en eau d'un hectare irrigué : de l'ordre de 6000 m 3 par an débit demandé en pointe : 1 litre par seconde et par hectare profondeur moyenne d'un puits : 20 mètres puissance de pompage : de l'ordre de un Kilowatt par hectare irrigué superficie moyenne irriguée par agriculteur : 2 à 3 hectares puissance totale par puits : de 1 à 3 kw durée moyenne de pompage : 8 h / jour MEDREC PROMET Rapport Final p26/72

27 5.1- Prix du pompage conventionnel Du fait de l'augmentation répétée du prix de l'énergie conventionnelle, on présente tout d'abord les paramètres de sa tarification telle qu'elle a été fixée par l'autorité Publique en Tunisie et on analyse par la suite la vitesse de leur croissance et on terminera par des commentaires pertinents Prix de l'énergie électrique Afin d'établir le prix de pompage utilisant l'énergie électrique du réseau STEG, on identifie tout d'abord les paramètres de la tarification puis on présentera un modèle de dimensionnement et des résultats de Simulation du prix de pompage électrique. Les paramètres de la tarification de l'énergie électrique sont : la nature de la tension : MT, BT l'usage : pompage de l'eau, agricole, pompage pour irrigation, irrigation uniforme, irrigation en postes horaires la redevance : selon l'abonnement ou la puissance le prix de l'énergie selon la tranche de jour, de pointe, du soir ou de nuit Les récentes dates de modification de la tarification de l'énergie électrique (Tab.7) sont : 1 er avril er juillet 2005 soit 822 jours (27.02 mois) après la date de tarification précédente 1 er juillet 2006 soit 365 jours (12 mois) après la date de tarification précédente 1 er décembre 2007 soit 518 jours (56.05 mois) après la date de tarification précédente Le coût de l'énergie électrique provenant du réseau STEG ne peut se contenter des éléments de tarification de cette énergie et ce du fait de la politique énergétique du pays et particulièrement du système de Soutien solidaire du financement du pompage électrique. En effet, des coûts cachés notamment couvrant les coûts d'investissement (coût du Km de ligne de transport d'énergie électrique en milieu rural MT ou BT) ne sont généralement pas pris en considération. Ainsi les éléments de tarification au client ne reflètent pas le coût réel du raccordement de l'abonné au réseau et de l'exploitation. MEDREC PROMET Rapport Final p27/72

28 Malgré la séance de travail avec la STEG (Direction des Etudes et de Planification) en date du 8 avril 2008 au cours de laquelle nous avons présenté un document précisant nos attentes d'une part, et les diverses relances effectuées par PROMET avec l'anme d'autre part, nous n'avons pu accéder aux informations sollicitées. De ce fait, notre estimation du coût de pompage utilisant le réseau STEG se basera sur la tarification à l'abonné qui est supposée intégrer l'investissement selon la politique d'électrification rurale du pays. Afin d élucider la dynamique de la variation de la tarification, on définit l indicateur «Vitesse de Variation des Paramètres Energétiques» (VVPE) indiquant la variation relative du prix d'un paramètre donné pour deux périodes données (successives ou limites) divisée par la durée de cette période (en mois ou éventuellement en jours). Afin d'analyser la tendance de la vitesse de croissance de la tarification de l'énergie électrique, on se limitera à la période allant d'avril 2003 à décembre Les tableaux Tab.7a, Tab.7b et Tab.7c illustrent respectivement la tarification de l'énergie électrique selon les changements récents (de juillet 2003 à décembre 2007), leur variation relative pour la totalité de la période considérée et la VVPE pour les diverses périodes ayant connu une variation tarifaire. De ces données énergétiques selon l usage et les paramètres de tarification (Tab.7b), on note : La tarification de l énergie électrique en BT a subi durant les 4 dernières années ( ) une augmentation de 52 % et de 60 % pour l irrigation respectivement uniforme et en postes horaires. Pour le pompage de l eau en MT pour la même période, l augmentation a été de 65 % pour les tranches de jour et de nuit alors qu elle est de 29 % pour la tranche de pointe. Pour l usage agricole et le pompage pour l irrigation, la tranche de nuit est pénalisée par rapport à celles de jour et de soir. Cette situation ne permet pas de dégager une tendance énergétique favorable pour les petites et moyennes exploitations agricoles. MEDREC PROMET Rapport Final p28/72