HYBRIDATION D UNE PLATEFORME MULTIFONCTIONNELLE (PTFM) PAR SYSTEME SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE : CAS DE LA LOCALITE DE GUÉSSÉ

HYBRIDATION D UNE PLATEFORME MULTIFONCTIONNELLE (PTFM) PAR SYSTEME SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE : CAS DE LA LOCALITE DE GUÉSSÉ MEMOIRE POUR L OBTENTION DU DIPLOME D'INGENIEUR 2IE AVEC GRADE DE MASTER EN GENIE ELECTRIQUE ET ENERGETIQUE SPECIALITE : ENERGIES RENOUVELABLES ------------------------------------------------------------------ Présenté et soutenu publiquement le Jeudi 17 janvier 2019 par TCHIFFA Maidadji (2016 0155) Encadrant 2iE : Dr. Daniel YAMEGUEU NGUEWO, Enseignant-chercheur en Génie Energétique, Institut 2iE Maître de stage : Monsieur Manou SAMEY Directeur de l Ingénierie au CNES Structure d accueil du stage : Centre National d Energie Solaire (CNES) de Niamey/Niger Jury d évaluation du stage : Président : Dr. Ahmed BAGRE Membres et correcteurs : Dr. Y. Moussa SORO Dr. Daniel YAMEGUEU NGUEWO Promotion -2019 Institut International d Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 25. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 25. 49. 28. 01 - Mail : 2ie@2ie-edu.org - www.2ie-edu.org

DEDICACES Une très grande dédicace à mes regrettés parents à savoir ma mère et mon papa pour m avoir mis au monde et m inscrit à l école, que le TOUT PUISSANT leur accorde son éternel paradis. J ai une pensée particulière pour mon grand frère Elh GOUZAYE Naroua pour tout ce qu il a fait pour ma réussite que Dieu lui récompense au centuple. Une pensée à ma femme et mes enfants qui m ont supporté pendant ce temps de longue absence qui a duré deux années consécutives, qu ils reçoivent ici toute l affection que j ai pour eux. Une pensée particulière aux membres de ma famille à savoir mes frères et sœurs en particulier la regrettée Hadjia AI Tankari que le TOUT PUISSANT lui pardonne et lui accordent son paradis éternel. -2019 i

REMERCIEMENTS Louanges à ALLAH Soubhanahou, le TOUT PUISSANT qui m a donné une santé et toutes les chances et possibilités pour effectuer ce travail. Je remercie toute l équipe pédagogique de 2IE, en particulier le corps professoral intervenant dans le département : Génie électrique et énergétique pour l effort fourni pour la réussite de notre formation. Mes remerciements vont également à mon superviseur Dr. Daniel YAMEGUEU NGUEWO qui m a suivi tout au long de ce mémoire dont l apport est inestimable pour l accomplissement de ce travail, j en suis très reconnaissant. C est avec beaucoup de considération et d estime que je remercie la Directrice Générale Dr SIDO Mariama PABYAM du Centre National d Energie Solaire (CNES) qui m a donné l opportunité de faire mon stage dans son institution de valeur pour parfaire mes connaissances. Je remercie infiniment mon maitre du stage le Directeur Manou SAMEY qui est le responsable de la Direction d ingénierie. Je remercie également le Dr Daouda Abdoulaye dont la contribution est d un apport considérable pour la finalisation de ce document. Je remercie ma grande sœur de valeur Melle Hadiza Issaka Nomao qui m a beaucoup apporté tout au long de mon stage ici au CNES, j en suis très reconnaissant. Je remercie Mr DOUDOU Boukari Ibrahim qui a apporté tout son savoir-faire et une documentation très utile qui m a beaucoup servi pour la collecte des données et autres informations d importances capitales pour la rédaction du rapport de fin d étude. Je remercie du fond de cœur tout le personnel du CNES qui m a apporté un soutien sans faille durant mon séjour au CNES. Je remercie Mr Ibrahim Hassane coordonnateur PTFM Niger pour sa disponibilité constante. Enfin je remercie tous ceux de près ou de loin qui ont contribué positivement dans la réussite de ce mémoire. -2019 ii

RESUME L Afrique en général et celle subsaharienne en particulier a un taux d accès à l énergie très faible. Aussi un grand fossé existe entre le monde rural et le monde urbain en termes d accès à l électricité. Cela a engendré un ensemble de programme pour ces pays africains pour résoudre cette problématique des zones reculées ou isolées par rapport au réseau de distribution énergétique. Ces programmes fars sont ceux des PTFM qui ont commencé dans les années 2000. Ces PTFM fonctionnent avec du carburant qui est une ressource fossile, tarissable et polluante. Une utilisation incontrôlée de cette ressource peut à long terme polluer l environnement, ou provoquer un rapide épuisement de la ressource. En général, près de 70 % des revenues générées par une PTFM sont utilisés pour l achat du carburant pour son fonctionnement. Ceci nous amène à notre étude qui est d hybrider une PTFM existante de 7,36 kw avec le solaire dans la localité isolée de Guéssé au Niger pour une charge de 6 kw. Le résultat des dimensionnements nous ont donnés les valeurs suivantes : Un champ PV de 3 kwc, des batteries de 2884 Ah et un onduleur multifonctionnel de 3 kw ; 8 619 460 FCFA pour le coût total d investissement pour l ancien système contre 9 194 890 FCFA pour le système solaire ; 0,47 dollars pour le kwh produit pour l ancien système contre 0,69 dollars pour le kwh du système hybridé ; 7893 kg de CO2 par an pour l ancien système contre 5093 kg de CO2 par an pour le système hybridé Malgré que le prix du kwh du système existant soit moins cher par rapport à celui du nouveau hybridé ce dernier est plus performent car l ancien système est très cher en exploitation plus les conséquences multiples que causerait la pollution du dit-système. Mots Clés : 1 Diésel 2 Etude Technico-économique 3 Hybridation d une PTFM 4 Photovoltaïque 5 Site isolé -2019 iii

ABSTRACT In Africa in general and sub-saharan Africa in particular, the rate of access to energy is very low. Also, there is a large gap between rural and urban areas in terms of access to electricity. This has resulted in a set of programs for these African countries to solve this problem in remote or isolated areas in relation to the energy distribution network. These important programs are those of the PTFMs that started in the 2000s. These PTFMs operate on fuel that is a fossil, drywall and polluting resource. Uncontrolled use of this resource can in the long term either pollute the environment or cause the resource to disappear. In general, nearly 70% of the revenue generated by a PTFM are used to purchase fuel for its operation. This leads us to our study to hybridize an existing 7.36 kw TFPM with solar power in the isolated locality of Guéssé in Niger for a load of 6 kw. The result of the dimensioning gave us the following values: A 3 kwp PV field, 2884 Ah batteries and a 3 kw multifunctional inverter; 8,619,460 CFA francs for the total investment cost for the old system compared to 9,194,890 CFA francs for the solar system; 0.47 dollars for the KWh produced for the old system compared to 0.69 dollars for the KWh of the hybrid system; 7893 kg of CO2 per year for the old system compared to 5093 kg of CO2 per year for the hybrid system Although the existing system is cheaper than the new hybrid, the latter is more efficient because the old system is very expensive to operate and the incalculable consequences that would be caused by the pollution of the old system would be incalculable. Key words: 1 Diesel 2 Isolated site 3 Photovoltaic 4 PTFM hybridation 5 Techno-economy study -2019 iv

LISTE DES ABREVIATIONS ADEME AGR CA CC CNES DERED GE LCOE MME OMD Agence de l'environnement et de la Maîtrise de l'energie. Activités Génératrices de Revenus Courant alternatif Courant continu Centre National d Énergie Solaire Direction des Energies Renouvelables et des Energies Domestiques Générateur Coût Global du KWh actualisé (Livelised Cost Of Electricity) Ministère de Mines et de l Energie Objectifs du Millénaire pour le Développement ONUDI/FIDA Organisation des Nations Unies pour le Développement Industriel/Fonds International pour le Développement Agricole PN-PTFM PN-PTFM/LCP PNUD PRADEB PRASE PRODOC PTFM PV SCADD USA/CSA USAID Programme National Plateforme Multifonctionnelle Programme National Plates-Formes Multifonctionnelles pour la Lutte Contre la Pauvreté Programme des Nations Unies pour le Développement Programme d Appui au Développement à la Base Programme National de Référence d Accès aux Services Énergétiques Document du Projet Plateformes Multifonctionnelles Photovoltaïque Stratégie de Croissance Accélérée et de Développement Durable États confédérés d'amérique Agence des États-Unis pour le développement international -2019 v

Table des matières DEDICACES...i REMERCIEMENTS... ii RESUME...iii LISTE DES ABREVIATIONS...v LISTE DES TABLEAUX...3 LISTES DES FIGURES...4 I. Introduction...6 I.1. Contexte de l étude...6 I.2. Objectifs de l étude...6 I.3. Méthodologie adoptée...7 I.4. Présentation de la structure d accueil...7 II. Etat de l art des PTFM...9 II.1. Les différents types de PTFM... 10 II.1.1. PTFM STANDARD... 10 II.1.2. PTFM nouvelle configuration... 11 II.1.3. PTFM muni-réseaux électrique... 12 II.1.4. PTFM muni- réseau adduction simplifié... 13 II.2.Les différents programmes de PTFM existants... 13 II.2.1. Cas du Niger... 13 II.2.2. Cas du Burkina Faso... 15 II.2.3. Cas du Togo... 16 II.2.4. Cas du Mali... 17 II.2.5. Cas de la Mauritanie... 18 II.2.6. Cas du Sénégal... 18-2019 1

III.3.Conclusion à l étude de l état de l art... 19 III. Hybridation de la PTFM de Guéssé... 21 III.1. Présentation de la localité de Guéssé... 21 III.2. Présentation de la PTFM existante... 22 III.2.1 Description de la PTFM :... 22 III.2.2 Composition de la PTFM existante... 23 III.3. Hybridation de la PTFM... 26 III.3.1 Les différentes types d architectures pour l hybridation... 26 III.3.2 Dimensionnement du champ solaire photovoltaïque... 29 a. Scénario 1 : Méthode analytique... 29 b. Scénario 2 : Dimensionnement avec le logiciel PVSYST... 31 Conclusion partielle... 39 III.3.3 Schéma synoptique de l installation... Erreur! Signet non défini. IV. Analyse financière... 41 IV.1 Exonération des équipements et matériels à énergie renouvelable... 41 IV.2 Etude de faisabilité financière... 41 IV.2.1 Valeurs d entrées... 41 IV.2.2 Profil de charge... 43 IV.2.2 Evaluation économique pour la PTFM existante... 43 IV.2.3 Evaluation économique pour la PTFM hybridée... 45 IV.2.4 Comparaison de la PTFM hybridée en cas d extension au réseau... 46 V. Conclusion... 48 VI. Recommandations et perspectives... 49 Bibliographie... 50 VII. Annexes... 52-2019 2

LISTE DES TABLEAUX Tableau I: Caractéristiques géographiques de Guéssé... 32 Tableau II: Données météorologiques de Guéssé... 32 Tableau III: Paramètres de simulation du champ PV... 36 Tableau IV: Résultat de la simulation sur la répartition journalière de la charge... 37 Tableau V: Principaux résultats de la simulation... 38 Tableau VI: Diagramme des pertes... 39 Tableau VII:caractéristique du module choisi... 39 Tableau VIII: caractéristiques de l'onduleur choisi... 39 Tableau IX: caractéristiques de la batterie choisie... 39 Tableau X:Coût d'investissement et de fonctionnement de la PTFM actuelle... 41 Tableau XI: Coût d'installation du champ PV... 42 Tableau XII: paramètres de simulation avec HOMER... 42 Tableau XIII : Consommation de carburant... 44 Tableau XIV : Emissions gazeux... 44 Tableau XV : Consommation de carburant... 45 Tableau XVI : Dégagement gazeux... 46-2019 3

LISTES DES FIGURES Figure 1: Structure d'un PTFM standard... 10 Figure 2: Plaques solaires de la PTFM solaire à Koné au Burkina Faso... 11 Figure 3: Plaques solaires et réfrigérateur de la PTFM en Mauritanie [3]... 12 Figure 4: Eclairage public par une PTFM au Togo... 12 Figure 5:Un château d'eau utilisant les PTFM au Togo... 13 Figure 6: Décortiqueuse de la PTFM de Gasseda... 14 Figure 7: PTFM de Gofawa... 15 Figure 8: La PTFM du village de Kouentou au Burkina Faso [9]... 16 Figure 9: Quelques applications de la PTFM au Togo [10]... 17 Figure 10: Modules d une plateforme multifonctionnelle au Sénégal [11]... 19 Figure 11: Situation géographique du village de Guéssé... 21 Figure 12: Carte de l'ensoleillement du Niger... 22 Figure 13: Courbes de l'ensoleillement du village de Guéssé... 22 Figure 14: Local contenant la PTFM et quelques équipements de la PTFM de Guéssé... 23 Figure 15: Moteur diesel de la PTFM de Guéssé... 24 Figure 16: Moulin et décortiqueuse de Guéssé... 25 Figure 17: Poste à souder alimenter par la PTFM... 25 Figure 18: Banc de recharge de batteries... 26 Figure 19: Configuration série de l'hybridation PV-Diesel... 26 Figure 20: Configuration parallèle de l'hybridation... 27 Figure 21: Configuration commutée de l'hybridation... 27 Figure 22: Schéma synoptique de l'installation... 28 Figure 23: Orientation des modules PV donnée par PVSYST... 33 Figure 24: Interface pour le choix du type de module et de régulateur du système... 34-2019 4

Figure 25: Interface pour le choix de batterie... 35 Figure 26 : profil de charge avec HOMER... 43 Figure 27: Résultat simulation PTFM existante... 44 Figure 28: Résultat simulation PTFM hybridée... 45 Figure 29: Graphique comparatif... 46-2019 5

I. Introduction I.1. Contexte de l étude Au Niger, l accès aux services énergétiques reste encore un défi à relever et constitue l un des freins au développement et à l épanouissement de la population. La fracture entre les zones rurales et urbaines se fait sentir surtout en termes d accès à l électricité avec des taux d accès de 47 % en zone urbaine et 0,7% en zone rurale (sources ministère de l énergie). Cela constitue une réalité difficile, en termes d accès à des services énergétiques dans le monde rural. C est dans l optique de résoudre cette problématique d accès aux services énergétiques primaires qu est né l initiative du projet Plateforme Multifonctionnelle. À travers son offre de service énergétique décentralisé les PTFM ont contribué à l amélioration des conditions de vie des populations rurales, en particulier la femme rurale. Malgré le confort et l amélioration du cadre de vie de la femme rurale retrouvés avec l installation des PTFM, il a été constaté que les différents bénéficiaires de ces PTFM consacrent près de 70 % (source populations bénéficiaires) de ressources générées pour l achat du diésel, cette situation peu reluisante, a amené les responsables du projet à chercher des voies et moyens pour résoudre ce problème de consommation de diésel. D où la nécessité de trouver des solutions alternatives d alimentation de la PTFM à moindre coût. I.2. Objectifs de l étude L objectif global est de mener une étude d ensemble sur une faisabilité de l introduction de la technologie solaire dans la chaine de fonctionnement des PTFM. De façon spécifique il s agit de : Etudier différents Scénario d introduction de la technologie solaire dans la PTFM ; Effectuer une étude comparative des avantages économiques et techniques des différentes options de PTFM solaire ; Démontrer la valeur ajoutée de la technologie solaire au sein de la chaine de fonctionnement des PTFM. -2019 6

I.3. Méthodologie adoptée Les étapes suivies pour atteindre les objectifs spécifiés sont les suivantes : Etape 1 : Etat des lieux Il s agit de la visite sur le terrain pour la collecte des données relatives au projet. Etape 2 : Etude bibliographique Il est question ici d identifier les projets réalisés et en cours sur les plateformes dans la région et la sous-région et de classifier les différents types de plateformes existantes. Etape 3 : Dimensionnement A cette étape, le choix de la configuration de la PTFM hybride est fait avant de passer au dimensionnement. Pour ce dernier nous avons utilisé le logiciel : PVGIS pour la collecte des coordonnées géographiques ; PVSYST pour le dimensionnement du champ PV ; Homer a été utilisé pour l analyse financière afin de prendre une option. Etape 4 : Analyse financière. I.4. Présentation de la structure d accueil Crée depuis 1965 sous le nom de l ONERSOL «Office de l Energie Solaire du Niger» qui est devenu CNES «Centre National d Energie Solaire», sous la Direction éclairée du brillant renommé professeur Abdou Moumouni Dioffo. Cette institution a suivi plusieurs reformes sur le fond et la forme et a pour mission principale la recherche et le développement surtout dans les domaines des énergies renouvelables. Les premières missions assignées à l'onersol étaient : La Recherche et Développement de systèmes dont le fonctionnement dérive de l'énergie solaire ; L'expérimentation, la mise au point et la fabrication-vulgarisation des prototypes retenus pour leur fonctionnalité. Par la suite après plusieurs changements structurels et l évolution sociale d autres missions se sont ajoutées au CNES. Cette institution compte présentement quatre départements qui sont : -2019 7

Le Département de l Ingénierie ; Le Département de La Recherche ; Le Département Etude Suivi et Evaluation ; Le Département Finance et Administratif. Le concours de tous ces départements précités ci-dessus qui travaillent en synergie a permis au CNES de jouer pleinement sa partition pour atteindre beaucoup de ses principaux objectifs pour le développement des Energies Renouvelables. Nom de la structure Centre National d Énergie Solaire (CNES) Date de création 5 mai 1965 Siège Social Niamey- Niger Adresse Boulevard de l indépendance- Issa Beri 2 Porte 126 Boite postale Site web Statut Juridique Secteur d intervention Encrage institutionnel Principales missions B.P: 621 Niamey- Niger www.cnes.ne Établissement Public à caractère Administratif Énergies Renouvelables Sous la tutelle du Ministère de l Énergie Le CNES intervient dans les domaines du solaires thermique et photovoltaïque, notamment dans les projets d électrification, de séchage, pompage, cuisson, Formation, Contrôle technique des équipements et installations -2019 8

II. Etat de l art des PTFM II.1. DEFINITION ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D UNE PTFM La PTFM est un outil de développement socio-économique, porté par les acteurs à la base, impliquant fortement les femmes rurales et, en même temps, un vecteur qui facilite l accès aux services énergétiques modernes des populations rurales. Aussi le concept de PTFM tient compte de trois aspects : Aspects techniques et technologiques ; Une approche qui repose au niveau local sur la mobilisation d une expertise endogène, en charge de l ingénierie sociale et de l appui au développement des activités socioéconomiques autour de la PTFM ; Une ouverture sur une plate-forme de développement de micros entreprises rurales. [1] Sur le plan technique, la PTFM est une force motrice constituée d un moteur diesel auquel sont raccordés divers équipements (modules et outils) destinés à assurer une multitude de fonctions comme : la transformation mécanique des produits agricoles et agro forestiers (égreneuses, décortiqueuses, moulins, presse à huile, etc.), la production d électricité pour alimenter les postes de soudure, d aiguisage, de chargeur de batteries, de machines de menuiserie, etc. et les micro ou mini-réseaux d électricité et d adduction d eau potable (pompage) pour les localités rurales et périurbaines non électrifiées de faible taille démographique (500 à 2 000 habitants) [2]. Le concept des plates-formes multifonctionnelles a été expérimenté, pour la première fois, au Mali et au Burkina Faso, dans le cadre d un projet sous régional ONUDI/FIDA dans les années 90. Depuis lors, des expériences ont été tentées ici et là (Sénégal, Guinée, Ghana), pour aboutir à une démarche et à une stratégie uniforme (standards) adoptées dans la sous-région. Les PTFM permettent aux femmes et aux jeunes filles de se libérer de tâches domestiques qui leur demandent habituellement beaucoup de temps et d énergie. Elles peuvent ainsi se consacrer aux activités génératrices de revenus ou à l éducation [3]. Généralement on rencontre quatre types de PTFM : La PTFM STANDARD ; La PTFM nouvelle configuration ; -2019 9

La PTFM muni-réseaux électrique ; La PTFM muni- réseau adduction simplifié. II.1. Les différents types de PTFM II.1.1. PTFM STANDARD La plate-forme multifonctionnelle (PTF) est composée d un châssis, d un moteur diesel simple et robuste et d un alternateur triphasé qui fournit une énergie mécanique et électrique à différents équipements. La figure 1 ci-dessous présente une plate-forme multifonctionnelle standard. Figure 1: Structure d'un PTFM standard Les plates-formes multifonctionnelles standards sont généralement composées de moteurs à injection directe de capacités comprises entre 10 et 20 CV. Fonctionnement des composantes : Le moteur entraine soit le moulin ou la décortiqueuse selon le besoin du moment exprimé par les utilisateurs ou les bénéficiaires ; Le moulin sert à moudre les différents produits qui sont introduits pour une nécessité quelconque avant son utilisation finale ; La décortiqueuse sert à décortiquer tous les aliments ou grains à coque avant d extraire les graines nécessaires pour un éventuel usage ou continuer la transformation et le traitement pour une utilisation finale ; L alternateur peut être utilisé pour la distribution électrique ou l exhaure de l eau par la force motrice. -2019 10

II.1.2. PTFM nouvelle configuration Ici il s agit de toutes les autres formes de configuration à savoir : Les PTFM solaires ; Les PTFM hybrides ; Les PTFM biodiesels. On parle de nouvelle génération car il s agit de nouveauté dans l utilisation des PTFM dans les pays sub-sahariens concernés pour la mise en valeur de cette technologie. Toutes ces PTFM ont les mêmes fonctionnalités, c est seulement leur système d alimentation qui les diffèrent les unes des autres. La figure 2 ci-dessous indique une PTFM nouvelle configuration, composée d un générateur solaire installé dans la localité de Koné (centre Ouest) du Burkina Faso. C est une combinaison du solaire et du gasoil pour le fonctionnement de la dite PTFM. Figure 2: Plaques solaires de la PTFM solaire à Koné au Burkina Faso La figure 3 indique une Plateforme Solaire Multifonctionnelle (PTFM) installée en Mauritanie en 2015 dans le cadre de la lutte contre la pauvreté [4]. -2019 11

Figure 3: Plaques solaires et réfrigérateur de la PTFM en Mauritanie [3] Plusieurs pays de la sous-région ou sub-sahariens ont eu cette expérience pour ce qui est des PTFM solaires, hybrides ou biodiesel. Comme exemple nous pouvons citer des pays tels que la Mauritanie, le Togo, le Burkina Faso, le Mali, le Sénégal, le Niger. Pour les biodiesels le Mali est en avance avec son expérience de l huile de Jatropha ou beaucoup de PTFM sont à l usage de ce biodiésel. Il faut aussi noter cette expérimentation de l usage de l huile de neem au Niger avec précisément cinq PTFM fonctionnant avec cette l huile. II.1.3. PTFM muni-réseaux électrique Comme son nom l indique il s agit des PTFM utilisées pour la distribution électrique afin de permettre à un village ou un groupement d avoir le service énergétique à travers un réseau de distribution. La figure 4 ci-dessous indique l exemple d un réseau électrique pour l éclairage public alimenté par une PTFM au Togo. Figure 4: Eclairage public par une PTFM au Togo -2019 12

II.1.4. PTFM muni- réseau adduction simplifié C est un système de pompage alimenté par la PTFM. La figure 5 ci-dessous indique un forage alimenté à l aide d une PTFM muni-réseau d adduction simplifiée installée au Togo. Figure 5:Un château d'eau utilisant les PTFM au Togo II.2.Les différents programmes de PTFM existants La paupérisation de la population en Afrique subsaharienne et les disparités existantes entre les zones rurales et urbaines en terme d accès aux services énergétiques ont conduit les différents gouvernements à adopter un nouveau mode d accès à l énergie. C est ainsi qu est né les différents programmes de plateformes multifonctionnelles. En Afrique au Sud du Sahara, on compte aujourd hui une quinzaine de pays ayant initié et développé des programmes plateformes multifonctionnelles. Ces programmes ont atteint des stades différents en fonction des localités. II.2.1. Cas du Niger Au Niger, le concept de PTFM a été intégré dans un programme dénommé «Programme National de Référence d Accès aux Services Énergétiques (PRASE)». Ainsi, l installation de PTFM au Niger est une des composantes du PRASE. A cet effet, une initiative plateforme multifonctionnelle (PTFM) est conduite depuis 2007 dans les villages de -2019 13

Zindigori et Guessé (région Tillabéry) et de Rizia samma (région de Dosso) par la Direction des Energies Renouvelables du Ministère des Mines et de l Energie (MME/DERED), en partenariat avec le bureau PNUD-Niger [5]. Une récente évaluation a fait ressortir que des résultats probants sont enregistrés et la Maison de la PTFM constitue d ores et déjà un nouveau centre d activités dans les villages cités, animés principalement par des femmes nouvellement alphabétisées par le projet. Cependant, il est apparu des faiblesses liées notamment : au mode de gestion financière et comptable des opérations ; à la maintenance technique ; à l encadrement et à l animation organisationnelle [6]. La PTFM contribue non seulement à l allègement des travaux des femmes et des hommes mais aussi à l émergence d activités de création de richesses et à l amélioration de l accès aux services sociaux de base. Au total 47 villages sur le territoire national ont bénéficié de la phase pilote du PTFM. Et chacun de ses villages a reçu d importants appuis notamment en moulins à grain, en forages, décortiqueuses, etc. La PTFM vise à équiper le milieu rural en vue de le rapprocher des réalités urbaines. La figure 6 indique la PTFM installée dans le village de Gasseda dans la Commune rurale de Dantchiandou. C est l un des villages bénéficiaires du projet pilote [7]. Figure 6: Décortiqueuse de la PTFM de Gasseda -2019 14

Après cette expérience, l Etat Nigérien a bénéficié d un financement du PNUD pour une mise en œuvre du programme dans une quinzaine de villages de la région de Dosso. A la date d aujourd hui 320 PTFM sont installées sur toute l étendue du territoire nigérien avec les différents projets réalisés. Parmi ces PTFM installées cinq sont à titre expérimental pour l utilisation de l huile de neem. La figure 7 ci-dessous indique une PTFM implantée à Gofawa au Niger. Figure 7: PTFM de Gofawa II.2.2. Cas du Burkina Faso Depuis 2004, le Gouvernement du Burkina Faso a mis en place le Programme National Plates- Formes Multifonctionnelles pour la Lutte contre la Pauvreté (PN-PTFM/LCP), après une phase pilote qui a couvert la période 2000-2004. Il y a eu aussi une phase de la réalisation de ce projet pour la mise en place de la plateforme hybride solaire/ diesel dans le village de Kouentou au Nord Bobo Dioulasso en Février 2010. Fort des résultats satisfaisants et tirant des leçons de la première phase, le PN-PTFM/LCP a élaboré une seconde phase sur la période 2010-2015 et dont la mise en œuvre est à mi-chemin le 30 juin 2013. Ici près de 1700 PTFM sont supposées être installées en fin 2015. L objectif global du programme est de consolider et d élargir l accès à des services énergétiques de base décentralisés et abordables, fournis par la PTFM, comme moyen d accroissement des revenus et d amélioration de l accès aux services sociaux de base, en faveur des populations rurales, notamment les couches féminines. -2019 15

La réalisation d un tel objectif concourt à accélérer l atteinte des objectifs de la SCADD et des Objectifs du Millénaire pour le Développement (OMD) [8]. La figure 8 ci-dessous indique une PTFM installée dans le village de Kouentou au Burkina Faso. Figure 8: La PTFM du village de Kouentou au Burkina Faso [9] II.2.3. Cas du Togo Pour le Togo il s agit du Programme d Appui au Développement à la Base (PRADEB) et le Programme de Développement de la plateforme Multifonctionnelle qui visent à réduire la pauvreté à travers l appui au développement à la base et la promotion de l emploi des jeunes. L appui à l installation des Plateformes Multifonctionnelles (PTFM) est la deuxième composante de ce programme avec comme objectifs de favoriser l accès de 200 localités rurales à des sources d énergie modernes, de libérer les femmes des tâches pénibles et favoriser leur émancipation et de créer un pôle de développement économique endogène. Entre 2013 et 2015 près de 103 PTFM ont été installées dans plusieurs localités. Les images suivantes illustres quelques applications de PTFM installées : -2019 16

Figure 9: Quelques applications de la PTFM au Togo [10] II.2.4. Cas du Mali Après une phase pilote du projet plateformes multifonctionnelles qui s est déroulée de 1995 à 1998 et qui a abouti à la mise en place de 48 plateformes, une première phase de vulgarisation de 450 s est déroulée de 1999 à 2004, grâce à l appui continu du Programme des Nations Unies pour le Développement (PNUD) qui, en plus de ses propres ressources, en a mobilisées auprès de plusieurs partenaires (Norvège, Danemark, ADEME, Suisse, donateurs individuels). A ce jour, les résultats ci-dessous ont été acquis : Plus de 600 plateformes installées dont 21 équipées de réseaux d eau et plus d une soixantaine en réseaux d éclairage ; Plus de 3000 femmes alphabétisées et formées en gestion ; Plus de 80 artisans formés dont certains équipés en moto et en outillage. [9] Initié il y a de cela plus de 10 ans, la plateforme s est imposée par sa contribution à la réduction de la pauvreté. Le Mali est un pays pionnier en termes de la mise en place de projet PTFM. C est ainsi qu après cette première phase finie en 2004, qui concernait près 600 PTFM, une nouvelle phase a été entamée depuis 2015 pour l installation de 5000 PTFM. -2019 17

II.2.5. Cas de la Mauritanie Le projet plateformes solaires multifonctionnelles (PTFM) pour la lutte contre la pauvreté en Mauritanie a été initié en 2010. Ce projet a permis la réalisation de 24 plateformes solaires multifonctionnelles au cours de ses deux phases successives d évolution : Phase I (2010 à 2011 la réalisation de 11 plateformes solaires dans les régions du Hodh el Gharbi et du Hodh el Chargui en partenariat avec le programme de prévention des conflits financés dans le cadre du fonds pour la réalisation des Objectifs du Millénaire pour le Développement (OMD) ; Phase II (2011à 2014), réalisation de 8 PTFM avec le soutien financier USA/CSA dans le Hodh el Gharbi et le GORGOL (volet 1), et de 5 PTFM avec le soutien de l USAID dans le Hodh el Chargui (volet 2) [10]. L objectif général de ce projet est la stimulation du potentiel de croissance et de productivité des pauvres, la réduction de la pauvreté et le développement socioéconomique durable. Plus concrètement, il s agit de mettre en place des capacités locales (PTFM solaires et appui aux populations bénéficiaires) pour lutter contre la pauvreté, promouvoir la femme rurale et contribuer à la cohésion sociale ainsi qu à la préservation de l environnement. Le projet ambitionne de contribuer aux efforts de réalisation des OMDs et notamment l OMD3 sur l égalité des genres et le renforcement du pouvoir de la femme, en ciblant principalement les femmes rurales. Evaluation finale du projet "Plateformes Solaires Multifonctionnelles (PTFM) pour la lutte contre la pauvreté en Mauritanie", Cette expérience pilote est sensée, à terme, jeter les bases méthodologiques d une vulgarisation des PTFM à l échelle nationale par l élaboration d un programme national de PTFM qui, tout en contribuant au développement économique local porté essentiellement par les femmes, préserve l environnement à travers la promotion des énergies renouvelables (le solaire entre autres). II.2.6. Cas du Sénégal La phase pilote a permis d expérimenter l approche plateforme multifonctionnelle (PTFM) au Sénégal. Trente-quatre PTFM ont été installées dans la région de Tambacounda et six autres dans la région de Thiès, soit un total de quarante PTFM. Ce réseau de PTFM a permis aux populations de tirer parti de l étendue du potentiel de multifonctionnalité de la PTFM, d une -2019 18

part, par la mécanisation d activités telles que la mouture, le broyage, le décorticage (céréales, arachide en pâte), d autre part, par la fourniture de services énergétiques variés tels que le pompage mécanique de l eau (alimentation humaine et/ou du bétail) ou encore le service de recharge de batteries. Les effets d entraînement de l accès aux services énergétiques décentralisés s étendent au développement de l artisanat local pour la fabrication et la fourniture d équipements productifs [11]. Il y a un autre Programme National Plateforme Multifonctionnelle (PN-PTFM) du Sénégal de 2008 à 2010, qui s inscrit dans le cadre du programme global pour la réduction de la pauvreté au Sénégal. Ainsi la PTFM permet de réduire la pauvreté en milieu rural par le biais de la promotion de systèmes productifs locaux, particulièrement par l implantation de petites unités de transformation des ressources locales et agro industrielle soutenue par un réseau d unités artisanales locales. Près de 500 PTFM ont été installées dans le cadre de ce projet sur toute l étendue du territoire sénégalais. La figure 10 si dessous nous montrant les modules de PTFM au Sénégal. Figure 10: Modules d une plateforme multifonctionnelle au Sénégal [11] III.3.Conclusion à l étude de l état de l art La PTFM permet de réduire la pauvreté en milieu rural par le biais de la promotion de systèmes productifs locaux, particulièrement par l implantation de petites unités de transformation des ressources locales et agro industrielle soutenue par un réseau d unités artisanales locales. -2019 19

La PTFM représente une solution originale pour la mise à disposition, au plan local, de services énergétiques pour des activités multifonctionnelles bien souvent répétitives et harassantes, surtout pour les femmes. La PTFM permet, en effet, de substituer de l énergie mécanique à de l énergie humaine pour des tâches liées au décorticage et à la mouture de céréales, au broyage de graines oléagineuses, à l exhaure de l eau. Il y a aussi les programmes d urgences pour le développement communautaire celui de développement des communes tout cours. Tous ces programmes contribuent à alléger les souffrances de la femme rurale à travers ces corvées interminables à la recherche soit du bois de chauffe, de l eau ou pour piler la nourriture quotidienne pour la famille. Ces différentes tâches empêchent à la femme d être à l école pour son éducation pour le développement. Ces programmes servent aussi à créer des emplois pour la jeunesse africaine afin d enrayer l exode de bras valide vers d autres cieux. Les projets PTFM sont des moyens très efficaces de lutte contre la déforestation de nos ressources forestières. -2019 20

III. Hybridation de la PTFM de Guéssé III.1. Présentation de la localité de Guéssé Guessé est une localité située à quelques cinquante kilomètres au sud de Niamey dans la commune de Simiri, avec une population de 4465 habitants recensés en 2013, soit une population de 5157 habitants en avec un taux de croissance annuel de 3,1 %. Ainsi, le village possède tous les atouts pour disposer d une PTFM. Cette PTFM a été installée depuis 2006, ce qui a permis la création des richesses à travers les activités génératrices de revenus (AGR) que mènent les villageois dans le cadre de la gestion de la dite PTFM. Les activités que mènent les différentes structures dans le cadre de la PTFM ont impacté positivement le cadre de vie de la population du village. Mais chemin faisant il s est posé un problème de consommation de près de 70% de toutes les richesses générées par les activités de la PTFM, dans l achat du carburant pour le fonctionnement de la PTFM. D où il est urgent de trouver les solutions alternatives à ce problème afin de maximiser le profit de la population. C est ce qui nous a amené à penser aux solutions hybrides de PTFM solaire surtout que nous avons du soleil abondamment sur toute l année avec un ensoleillement de l ordre de 6,2 kwh/m²/jour. La figure 1 ci-dessous nous montre la situation géographique de Guéssé. Figure 11: Situation géographique du village de Guéssé Les figures 2 et 3 ci-dessous du village de Guessé indiquent un ensoleillement important durant toutes les périodes de l année. Cela nous donne une idée sur un bon rendement pour les matériels solaires dans cette zone. -2019 21

Figure 12: Carte de l'ensoleillement du Niger Figure 13: Courbes de l'ensoleillement du village de Guéssé III.2. Présentation de la PTFM existante III.2.1 Description de la PTFM : Le concept de plateformes multifonctionnelles (PTFM) consiste à créer au niveau du monde rural des capacités locales pour prendre en charge des initiatives de développement local, en particulier pour les femmes rurales entrepreneurs, à travers notamment l accès à l éducation, à la formation, à la santé, aux moyens de production et de transformation, aux services financiers, à la préservation environnementale, à l emploi, à la réduction de la pauvreté, etc. -2019 22

La technologie de la PTFM est à l origine constituée d un moteur diesel (source d énergie) entrainant divers équipements notamment le moulin, la décortiqueuse, la charge batterie, le poste à souder, la presse à oléagineux, tous installés sur un même châssis. Aussi la source d énergie (PTFM alimentée par le diesel, l huile végétale pure, le biogaz ou par l énergie solaire) permet d entrainer un alternateur et produire l électricité pour un large éventail de services énergétiques modernes, notamment l alimentation d un mini-réseau d adduction d eau ou d électrification. Pour le cas de la PTFM de Guessé, le moteur est alimenté par du diesel pour le fonctionnement de la dite PTFM. III.2.2 Composition de la PTFM existante La figure indique la plateforme multifonctionnelle de Guéssé. Figure 14: Local contenant la PTFM et quelques équipements de la PTFM de Guéssé La PTFM a été installée depuis 2006 et depuis il y a un certains nombres d activités que mènent les villageois dans le cadre de la gestion de cette dernière. Ainsi nous pouvons citez entre autres activités : La charge des batteries pour les téléphones cellulaires ; La mouture des céréales et le décorticage des graines à coque ; Les activités associatives que mènent les femmes du village. -2019 23

La PTFM de Guessé est composée d un moteur diesel de 10 CV, d un moulin, d une décortiqueuse, d un poste à souder de puissance 2100 W et d un banc de prises pour la recharge des téléphones. Le moteur diesel C est un moteur diesel qui a une puissance de 10 CV soit 7,36 kw. Il a une consommation moyenne de 1litre/heure pour un fonctionnement de six heures par jour. Ce moteur entraine le moulin ou la décortiqueuse et est couplé à un alternateur qui produit l électricité pour la recharge des batteries automobiles et cellulaires, la soudure et l éclairage de la PTFM. La figure ci-dessous présente celle du moteur diesel. Figure 15: Moteur diesel de la PTFM de Guéssé Le moulin et la décortiqueuse Ces machines qui permettent respectivement la mouture et le décorticage des céréales. Ils ont une capacité moyenne de 200 Kg/h. les figures ci-dessous présentent respectivement le moulin et la décortiqueuse. -2019 24

Figure 16: Moulin et décortiqueuse de Guéssé Le poste à souder Il sert à souder les portes, les charrettes, les outils agricoles et fourneaux. La figure cidessous représente un poste à souder. Figure 17: Poste à souder alimenter par la PTFM Les prises de recharges pour téléphone C est un ensemble des prises pour téléphones permettant de mettre en charge plusieurs téléphones portables en vue de leur utilisation dans les zones rurales. C est une activité qui génère des ressources dans le cadre de la gestion de la PTFM. La figure ci-dessous représente un band de recharge des batteries cellulaires. -2019 25

Figure 18: Banc de recharge de batteries III.3. Hybridation de la PTFM III.3.1 Les différentes types d architectures pour l hybridation Il existe trois types de configuration de système hybride PV/diesel : La configuration série : Champs PV Régulateur Chargeur batteries G Générateur Diesel Parc Batteries Bus CC Figure 19: Configuration série de l'hybridation PV-Diesel Onduleur Charges AC Dans cette configuration, le générateur diesel est connecté au bus CC à travers un redresseur. Il peut fournir de l énergie à la charge et aussi chargé les batteries. Le groupe est arrêté lorsque l énergie produite par le générateur PV ainsi que l énergie stockée sont suffisantes pour répondre à la demande de la charge. La puissance en courant continu fournie par l unité de production PV et la batterie est convertie en courant alternatif par un onduleur. [12] -2019 26

La configuration parallèle : La figure 20 montre le schéma de la configuration parallèle de l hybridation PV-Diesel. Régulateur G Champs PV Onduleur bidirectionnel Groupe diesel Charges AC Parc Batteries Bus CC Bus AC Figure 20: Configuration parallèle de l'hybridation Dans cette configuration le générateur diesel et le générateur solaire peuvent alimenter la charge séparément et simultanément en fonction de la demande. Les bus courant continu et courant alternatif sont reliés par un onduleur bidirectionnel. Il se comporte soit comme un redresseur lorsque la production du générateur couvre la consommation et participe à la charge des batteries soit comme un onduleur quand la charge est satisfaite par le champ photovoltaïque et/ou la batterie [12]. La configuration commutée : Bus CC Bus AC Champs PV Régulateur Chargeur batteries Commutateur G Groupe diesel Charges AC Parc Batteries Figure 21: Configuration commutée de l'hybridation Onduleur -2019 27

Dans cette configuration, la charge peut être alimentée soit par le générateur diesel, soit par le générateur photovoltaïque et/ou le parc batteries via l onduleur, mais le fonctionnement en parallèle est toujours impossible. Le générateur diesel peut également charger la batterie par l intermédiaire d un redresseur. La gestion du système doit être automatique à cause de la complexité du système hybride. Choix de la configuration : Chacune de ces configurations a ses forces et faiblesses. Néanmoins pour un meilleur rendement et une flexibilité dans l utilisation des deux sources, nous choisissons la configuration parallèle pour notre système hybride. Schéma synoptique de l installation Eclairage de la PTFM AGR Prises recharges 48 V 1 Onduleur multifonctionnel 3 kw 48 V Ou Batterie 2884Ah/2V Batterie 2884Ah/2V 24 batteries 2884Ah/2V Figure 22: Schéma synoptique de l'installation -2019 28

III.3.2 Dimensionnement du champ solaire photovoltaïque a. Scénario 1 : Méthode analytique Dans cette section nous allons dimensionner le champ PV en se servant de la méthode analytique. Les étapes de dimensionnement sont : Détermination de la puissance du champ PV Etant donné qu on ne dispose pas d un profil de charge précis de la PTFM, nous nous sommes basés sur la puissance du groupe électrogène installé sur le site. La puissance du groupe est de 7,36 kw. Nous avons supposé une couverture de 50% soit environ 3000 Wc par le champ PV avec un fonctionnement de 4 heures par jour. Choix des modules Nous avons choisi un module de 250 Wc dont les caractéristiques sont résumées dans le Tableau VII. Ainsi le nombre total de modules à installer est déterminé par : N mod_total = P total P mod (1) N mod_total Nombre total de modules à installer P total : Puissance totale à installer [W c ] P mod : Puissance d un module [W c ] Nous obtenons donc : N mod_total = 3000 250 = 12 modules. Choix de l onduleur L onduleur choisi est de marque VICTRON de réf. EasySolar 48/3000/35-50 MPPT 150/70. La puissance de l onduleur est de 3000 W ; il peut supporter une tension d entrée maximale de 66 V et une intensité de 50 A. Son rendement s élève à 95%. La fiche technique complète de l onduleur est présentée en annexe II. Configuration du champ PV La configuration du champ PV consiste à déterminer le nombre de strings et le nombre de modules par string qui respectent les caractéristiques d entrée de l onduleur. -2019 29

La tension maximale du module V mpp = 30 V et celle de l onduleur V max _ond = 66 V nous permettent de déterminer le nombre de modules en série par string à travers la formule suivante : N ms = V max _ond V mpp (2) N ms = 66 = 2 modules en série 30 Nous avons un nombre total de 12 modules par conséquent le nombre de strings (nombre de branches en parallèle) est : N bp = 12 2 = 6 branches en parallèle. Une dernière vérification consiste à voir si l onduleur peut supporter le courant maximal délivré par le champ PV. Ce courant maximal est déterminé par la formule : I max _PV = N bp I mpp (3) I max _PV : Intensité maximale délivrée par le champ PV [A] N bp Nombre de branches en parallèle I mpp : Intensité maximale d un module [A] I max _PV = 6 8,2 = 49,2 A. On constate que I max _PV < 50 A qui est l intensité maximale que peut supporter l onduleur choisi. Dimensionnement du parc de batteries Nous avons fait une hypothèse de 4 heures de fonctionnement par jour pour une puissance de 3680 W correspondant à la moitié de la puissance du groupe diesel. Le besoin journalier est de : B j = P t (4) B j Besoin journalier [Wh jr] -2019 30

P Puissance [W] t Temps [h jr] B j = 3680 4 = 14720 Wh jr La capacité minimale du parc de batteries à installer est déterminée par la formule suivante : B j Jraut C batmin = η bat V syst DM (5) C batmin Capacité minimale du parc de batteries [Ah] B j Besoin journalier [Wh jr] Jraut Nombre de jours d autonomie [jr] η bat Rendement des batteries V syst Tension du système [V] DM Décharge profonde Nous avons choisi une journée d autonomie ; le rendement du parc de batteries est pris à 0,8 et la décharge profonde 0,5 ; la tension du système considérée est de 48 V. Avec ces données, on obtient C batmin = 766,67 Ah. Pour la suite, nous allons utiliser le logiciel PVSYST pour le dimensionnement et le choix des batteries. PVSYST a un catalogue de batteries intégré dans sa base de données qui va nous servir dans le choix des batteries. b. Scénario 2 : Dimensionnement avec le logiciel PVSYST Pour le dimensionnement du système PV nous avons utilisé le logiciel PVSYST. Présentation de logiciel de simulation PVSYST : PVSYST est un logiciel de simulation et de conception développé par l université de Genève. Ce logiciel est destiné à l étude de dimensionnement des systèmes photovoltaïques intégrant une étude économique. Cette étude nous permet de visualiser les différentes configurations possibles pour notre installation, en précisant la puissance nominale installée, le type d onduleur, de régulateur, de batterie et de module à utilisés. Il possède aussi une importante base des données sur les fabricants d équipements et leurs caractéristiques techniques. PVSYST -2019 31

permet d importer des données météo d une dizaine de sources différentes (exemple de METEONORM) ainsi que des données personnelles. Données géographiques et météorologiques : Pour la simulation du projet, les données géographiques suivantes sont incluses dans le logiciel : Tableau I: Caractéristiques géographiques de Guéssé Caractéristiques Altitude Latitude Longitude Site de Guéssé 17 m 14,20 N 2,18 E Les données météorologiques du site de Guéssé sont données dans le tableau suivant : Tableau II: Données météorologiques de Guéssé Orientation des modules PV : Il est nécessaire de choisir une orientation et une inclinaison favorables à la production optimale d énergie par le champ PV. Dans le logiciel, nous avons choisi un plan incliné fixe d une inclinaison 14 (par rapport à l horizontale) et d azimut 0 comme l illustre la figure suivante : -2019 32

Figure 23: Orientation des modules PV donnée par PVSYST La simulation détaillée d un système PV : La simulation du système comporte : L estimation du besoin : La puissance de la PTFM est de 10 CV pour un fonctionnement de 4 heures par jour. On suppose une hybridation à 50 % du besoin journalier total. Bj = 10 736 4 2 Bj=14,72 kwh = 14,72 kwh L interface du logiciel pour le choix des composants du système est donné sur les figures 23 et 24 suivantes : -2019 33

Figure 24: Interface pour le choix du type de module et de régulateur du système -2019 34

Figure 25: Interface pour le choix de batterie Résultat de la simulation : L étude technique est présentée sur les quatre premières pages pour une puissance crête du champ PV de 3000 Wc. Le champ PV sera constitué de 12 modules de puissance nominale 250 Wc répartis comme suit : 2 modules en série ; 6 branches en parallèle. Le banc de batteries de tension 48 V sera constitué de 24 batteries en série ave une capacité totale de 2884 Ah. -2019 35

Tableau III: Paramètres de simulation du champ PV -2019 36

Tableau IV: Résultat de la simulation sur la répartition journalière de la charge -2019 37

Tableau V: Principaux résultats de la simulation -2019 38

Tableau VI: Diagramme des pertes Conclusion partielle Les caractéristiques du module choisi sont : Tableau VII:caractéristique du module choisi Fabricant Hyundai Modèle HIS-S250MG Puissance unitaire 250 Wc Vmpp 30, V Impp 8,20 A Voc 37,5 V Isc 8,70 A Nombre de module en série 2 Nombre de module en parallèle 6 Nombre total de module 12 Puissance globale 3000 Wc Pour plus de détails sur les caractéristiques voir annexe 1 Les caractéristiques de l onduleur multifonctionnel choisi sont : Tableau VIII: caractéristiques de l'onduleur choisi Fabricant Victron Modèle Easysolar Puissance 3000 W Nombre d onduleurs 1 Pour plus de détails sur les caractéristiques voir annexe 2 Les caractéristiques de la batterie choisie sont : Tableau IX: caractéristiques de la batterie choisie Fabricant Exide Classic Modèle OPzSSolar 3850 Capacité 2884 Ah Tension de la batterie 2 V Nombre de batterie en série 24-2019 39

Nombre de parc en parallèle 1 Nombre total de batterie 24 Pour plus de détails sur les caractéristiques voir annexe 3-2019 40

IV. Analyse financière IV.1 Exonération des équipements et matériels à énergie renouvelable Pour promouvoir l utilisation des énergies renouvelables et ainsi faciliter leur acquisition, la Ministre de l Energie et le Ministre des Finances nigérien ont dans l arrêté conjoint n 0029 ME/MF précisés que les équipements et matériels à énergies renouvelables sont exonérés de tous droits et taxes d entrée à l exception de la Redevance Statistique (RS), du Prélèvement Communautaire (PC), du Prélèvement Communautaire de Solidarité (PCS). IV.2 Etude de faisabilité financière Dans cette partie, nous avons effectué l étude économique pour deux types d approche. A savoir la faisabilité financière pour la PTFM existante, et la faisabilité financière pour la PTFM hybridée. Notre étude économique a été effectuée à l aide du logiciel HOMER. IV.2.1 Valeurs d entrées Il ressort des différentes données collectées sur le site de Guéssé qu il y a une utilisation énorme du carburant pour le fonctionnement de la PTFM du village de Guéssé. Ainsi sur la base d une consommation d un litre de gasoil par heure et pour un fonctionnement de quatre heures de temps par jour avec la maintenance et les travaux d entretien nous avons le tableau récapitulatif de toutes les dépenses par rapport au fonctionnement de la PTFM suivant : Tableau X:Coût d'investissement et de fonctionnement de la PTFM actuelle Désignation Coût annuel (F CFA) Coût d investissement 7 723 460 Dépenses carburant/an 788 400 Travaux d entretien/an 47 600 Maintenance (vidange)/an 60 000 Total 8 619 460-2019 41

L utilisation du logiciel PVSYST nous a donné les différentes dépenses qu engendre l hybridation de la dite PTFM. Le tableau ci-dessous nous donne les différents investissements pour l installation du champ PV. Tableau XI: Coût d'installation du champ PV Désignation Quantité Prix unitaire (F CFA) Total (F CFA) Modules PV 250 12 115 280 1 383 360 Support et intégration 12 2 620 34 060 Batteries 2 V 2884 Ah 24 290 165 6 963 960 Régulateur/convertisseur 2 205 342 410 685 Construction, câblage ml 400 205 400 205 Transport et montage U 133 620 133 620 Total investissement brut 9 194 890 Tableau XII: paramètres de simulation avec HOMER Désignation PTFM existante PTFM hybride Durée projet 20 ans 20 ans Taux d intérêt 5 % 5 % Taux d inflation 2 % 2 % Capital initial de connexion au réseau national (FCFA/ km) 4 000 000 Opération et maintenance (FCFA/an/km) 80 064 Prix du kwh (FCFA/kWh) 127,27-2019 42

Comme nous l avions énoncé dans la méthodologie, nous avons utilisé le logiciel Homer pour l analyse complète des données économiques à notre disposition. IV.2.2 Profil de charge Nous avons posé l hypothèse que notre installation fonctionne de 10h à 14h soit 4h de fonctionnement par jour et avec une charge continue de 6 kw. Ainsi, nous obtenons l allure de charge journalière suivante : Figure 26 : profil de charge avec HOMER IV.2.2 Evaluation économique pour la PTFM existante La simulation avec HOMER nous permet d obtenir les résultats illustrés par la figure cidessous. -2019 43

Figure 27: Résultat simulation PTFM existante Tableau XIII : Consommation de carburant Tableau XIV : Emissions gazeux Nous remarquons, que le LCOE pour la PTFM existante est de 0,47 dollars (270,72 F CFA 1 ). Avec un coût d opération annuel de 3289,68 dollars (1 894 855,68 FCFA), cette installation 1 1 USD = 576 FCFA -2019 44

coûtera au cours de ses 20 années de fonctionnement 62618,37 dollars (36 068 181,12 FCFA). Cette installation dégage 7893 kg de CO2 par an. IV.2.3 Evaluation économique pour la PTFM hybridée Pour la seconde approche, nous obtenons les résultats illustrés sur la figure ci-dessous. Figure 28: Résultat simulation PTFM hybridée Tableau XV : Consommation de carburant -2019 45

Tableau XVI : Dégagement gazeux Nous constatons, qu il faut un investissement initial de 28614 dollars (16 481 664 FCFA) pour que notre installation puisse voir le jour. Cette installation a un LCOE 2 de 0,69 dollars (397,44 FCFA) ; avec des coûts d opération annuelle de 4159,29 dollars (2 395 751,04 FCFA) cette installation coûtera 90831,64 dollars (52 319 024, 64 FCFA) sur les 20 années de sa durée de vie. Notre installation a un dégagement de 5093 kg de CO2 par an. IV.2.4 Comparaison de la PTFM hybridée en cas d extension au réseau Nous avons poussé notre étude plus loin en déterminant s il a lieu à combien de km l extension du réseau deviendrais plus cher que l installation hybridée. Ainsi, selon le graphique ci-dessous, il faudrait atteindre 6,87 km pour que l extension au réseau national soit plus chère que l hybridation. Etant donné que le site de Guéssé est situé à 40km du réseau national, cela confirme notre étude qui montre que notre système hybride est plus économique par rapport à une connexion au réseau national, sur une durée de vie de 20 ans. Figure 29: Graphique comparatif 2 Livelised Cost Of Electricity -2019 46

Conclusion partielle Au terme de ces deux résultats, nous constatons que la PTFM existante a le coût du kwh et le coût d opération annuelle le moins élevé. Cependant, avec la PFTM hybridée nous obtenons une réduction de 2800 kg/an sur l émission en CO2 dû à la diminution de la consommation du carburant (nous passons de 3021 l/an à 1950 l/an), ce qui a un impact non négligeable sur l aspect environnemental du projet sur ses 20 ans de fonctionnement. Notre choix se porte donc sur la PTFM hybridée du fait de son avantage environnemental car de nos jours la faisabilité technico-économique ne suffirait plus à justifier la réalisation des projets, il faudrait en plus avoir un grand regard sur les impacts environnementaux. -2019 47

V. Conclusion Etant donné que le carburant est une ressource fossile donc tarissable toute action qui servirait à la réduction de sa consommation abusive est d une extrême utilité. Ainsi suite à notre travail il ressort que la problématique de la réduction de la consommation a trouvé une issue favorable suite à une diminution considérable de la consommation du carburant passant de 3021 l/an à 1950 l/an. Malgré le cout élevé du LCOE du système hybridé qui est de 0,69 dollars (397,44 FCFA) contre 0.47 dollars (270,72 FCFA) pour le système existant, nous l avons choisi compte tenu de son aspect social impactant positivement l environnement. Une grande quantité d émission du CO2 a été réduite (de 7893 kg/an à 5093 kg/an) d où nous pouvons songer à une nouvelle autre forme de projet à mécanisme pour un développement propre (MDP) avec la vente du crédit carbone. Une hybridation des plusieurs unités de PTFM permettra une utilisation à grande échelle des modules solaires et influencera la réduction du coût de ces modules. Cela aura aussi plus de visibilité en termes d impact pour le projet surtout la réduction d émission du CO2 et la diminution de la consommation du carburant. En conséquence cela va entrainer une augmentation de la part des énergies renouvelables, particulièrement le solaire, dans le système énergétique nigérien et en même temps améliorera le taux d accès aux services énergétiques. -2019 48

VI. Recommandations et perspectives Compte tenu d importantes ressources solaires dont dispose le Niger et du fait de l un des taux d accès à l énergie plus faible, il est urgent d hybrider un grand nombre des PTFM pour les rendre plus compétitives et moins coûteuses par rapport à une exploitation à petite échelle. Du fait du développement de la technologie et des avancées scientifiques, il existe des PTFM uniquement à base d énergie solaire qui sont moins coûteuses. Celles-ci permettent de répondre aux besoins du monde rural sans qu il y ait gaspillage de nos ressources telles que l utilisation des carburants pour les PTFM. Vue le nombre d heure de fonctionnement de la PTFM et de la répartition des charges dans la journée (les moulins fonctionnent principalement dans la journée entre 9h et 16h), il serait plus économique d utiliser un système hydride sans batteries de stockage. Une analyse de sensibilité des paramètres d entrée notamment le coût du carburant par rapport au coût de production du kwh d électricité du système hybride permettrait de savoir à partir de quel moment le coût de LCOE du système hybride serait plus économique par rapport à celui de la PTFM existante. Les carburants étant des ressources fossiles tarissables et du fait du réchauffement climatique l Etat doit inciter les populations vers l utilisation des énergies renouvelables notamment le solaire avec des mesures incitatives. -2019 49

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VII. Annexes ANNEXE I : Caractéristiques du module PV... 53 ANNEXE II: Caractéristiques de l onduleur multifonctionnel... 54 ANNEXE III: Caractéristiques de la batterie... 55-2019 52

ANNEXE I : Caractéristiques du module PV Annexe 1: Caractéristiques du module PV -2019 53

ANNEXE II: Caractéristiques de l onduleur multifonctionnel Annexe 2: Caractéristiques onduleur choisis -2019 54

ANNEXE III: Caractéristiques de la batterie -2019 55