2.2.2.3. Calculs économiques d' investissements
énergétiques
a) Coût des systèmes
photovoltaïques
Le calcul du coût d'un système photovoltaïque
requiert la connaissance des éléments suivants:
> la durée de vie,
> l'investissement initial,
> les coûts de maintenance annuels relatifs au
système photovoltaïque,
> les coûts de remplacements des différents sous
systèmes,
> les profits réalisés.
L'investissement initial permet à l'utilisateur de savoir
quel est le prix qu'il va devoir payer lors de
l'installation de son système. Aussi, d'autres
informations très importantes constituent des critères de
choix,
à savoir :
Le coût du système photovoltaïque sur sa
durée de vie,
Le coût de l'énergie consommée par l'usager
sur toute sa durée.
Le coût du kWh consommé dépendra des profits
engendrés mais également de l'énergie
photovoltaïque
consommée par l'utilisation.
a-1) Coût sur la durée de vie du
système
Le coût sur la durée de vie du système est
fonction de l'investissement initial, du coût annuel d'entretien et
de maintenance et du coût de remplacement éventuel
de certains sous-systèmes.
Fa
1 (1 ) n
? ?
a
C ? profits
DA kWh Consommation annuelle
(2.42)
a-2) Coût actualisé du système et
coût du kWh consommé
Le calcul du coût de l'énergie prend en compte
celui sur la durée de vie, ainsi que les profits réalisés
sur toute la durée active du système.
vie
Coût ?
(2.43)
Avec pour
?
(2.44)
a
Cactu : Coût actualisé;
Fa : Facteur d'actualisation; a : Taux
d'actualisation; n : Durée de vie active du
système. Le coût actualisé du kilowattheure par rapport
à la consommation est le suivant :
(2.45)
b) Choix des investissements
L'investissement mobilise très souvent d'importants
moyens financiers. Cette situation implique qu'un investissement ne peut se
réaliser sans une étude préalable entraînant des
hypothèses et des choix [3, 6].
b-1) Les conditions du choix
Le processus décisionnel en matière
d'investissement comporte deux phases impératives :
+ Evaluation du coût de l'investissement
lui-même,
+ Evaluation de l'exploitation sur la durée de vie du
système.
La première phase consiste à évaluer le
montant de l'investissement du système, mais également le besoin
en
fond de roulement d'exploitation. La deuxième phase
consiste à simuler dans le temps, l'exploitation de
l'investissement réalisé (chiffre d'affaire,
charges,....).
b-2) Les méthodes financières du
choix
Il existe plusieurs méthodes financières permettant
le choix. Parmi elles, deux les plus couramment utilisées: +
Méthode de la valeur actuelle nette ou VAN,
82
? Méthode du taux de rentabilité interne ou
TRIE.
La Valeur Actuelle
Nette repose sur la comparaison entre le capital investi et la
valeur actuelle des cash-
flows dégagés par le projet. La
détermination de la VAN d'un investissement appelle les étapes
suivantes:
? Fixer le capital investi (I),
? Faire la somme des cash - flows actualisés nets
(2.46)
Avec Rj = recettes
Fixer le taux d'actualisation (a)
où j = 1, n (2.47)
Le Taux
de Rentabilité Interne est le taux
d'actualisation qui annule le bénéfice net actualisé.
? ?
(2.48)
B : Bénéfice actualisé, I0 : Investissement
initial à l'exercice (0), Dj : Dépenses
Si (2.49)
J 0
1 R
= ? r =
R r J 0
R : Recettes nettes
Comme a = r (r étant le taux interne de
rentabilité)
(2.50)
Si (2.51)
Si a < r, le bénéfice est positif, ce qui
donne un investissement rentable
Si a > r, le bénéfice est négatif, ce
qui donne un investissement non rentable.
Après une étude économique permettant de
motiver l'investissement, il importe de procéder à la gestion sur
le terrain du projet. La conduite de projet est une démarche visant
à structurer, assurer et optimiser le bon déroulement d'un
projet. Gérer et animer un projet c'est d'abord savoir en
négocier l'objectif mais aussi mettre en oeuvre les compétences
et outils de l'analyse fonctionnelle, de planification (WBS, PERT, Gantt),
gérer le budget disponible, maîtriser des risques, animer et
motiver une équipe-projet tout cela en conciliant les
intérêts du maitre d'ouvrage et des parties prenantes. Les
livrables doivent être clairement définis pour un résultat
conforme à des normes de qualité, pour le moindre coût et
dans le meilleur délai possible.
La Fondation Énergies pour le Monde a mené des
enquêtes détaillées auprès de la population pour
connaître les besoins et moyens des futurs abonnés. Les
ménages utilisent des équipements rustiques pour assurer leur
confort énergétique : bougies et lampes à pétrole
pour s'éclairer, piles pour alimenter une radio ou des torches
électriques. Les durées journalières d'éclairage
sont en moyenne de 5 h, en général tôt le matin et entre 18
et 22 h le soir.
Le montant moyen des dépenses
énergétiques substituables par l'électricité est de
9 €. Les ménages ont donc la capacité de payer un
service électrique.
La tarification doit répondre à un double
impératif : être accessible à la population et assurer la
pérennité du projet. Elle est segmentée en trois types
d'abonnés :
? secteur domestique, avec 4 niveaux de services. Une
tarification au forfait mensuel est préconisée, allant de 2
€ à 9,2 € en fonction du service choisi ;
83
? secteur social (centres de santé, écoles,
bâtiments administratifs, éclairage public) ;
? secteur économique (micro-entrepreneurs, artisanat).
« La solution photovoltaïque individuelle retenue
pour le programme favorise le paiement de l'électricité au
forfait, puisque pour chaque niveau de service, la consommation est
limitée et connue. Ce système facilite de plus la gestion pour
l'exploitant. »
? La rentabilité pour
l'exploitant
Dans les projets d'accès à
l'électricité en milieu rural, il est habituel de mener une
analyse économique sur une durée de 20 ans. Ce choix est
lié notamment à la durée de vie des équipements de
production (20 à 30 ans). L'analyse économique prend aussi en
compte un taux d'actualisation réel de 5 %, les coûts et recettes
ainsi que les amortissements et impôts sur le bénéfice.
À partir de l'estimation des coûts et des
revenus, il est possible d'analyser les cash-flows générés
sur 20 ans et la rentabilité de l'opération. Seule la
rentabilité économique est calculée, c'est-à-dire
qu'il n'est pas tenu compte du montage financier (emprunts, fonds propres)
permettant de financer la part d'investissement non subventionné.
Dans ce secteur nouveau et considéré comme
risqué, un retour sur investissement significatif est un
élément important pour convaincre des acteurs privés de
s'engager.
L'hypothèse retenue, après consultation
d'opérateurs privés déjà en activité, est
donc de viser un taux de rentabilité interne (TRI) de 10 % sur 20
ans pour l'exploitant et de 6,5 % pour l'ensemble des investissements
privés.
? Critères d'évaluation
Comme critère de base d'évaluation, nous avons
utilisé une méthode d`analyse qui est basé sur le calcul
du TEC. Ce critère est bien connu et appliqué
généralement par les économistes spécialistes des
énergies renouvelables. Il permet de procéder de façon
fiable et rapide aux analyses économiques (non financières)
préalables des projets d'investissement industriels,
particulièrement dans le domaine de l'énergie. TEC veut dire
Taux d`Enrichissement en Capital et il est un index du profit par
unité de capital investi.
La définition générale du TEC est comme suit
:
TEC
Valeur Actuelle Nette sur 20ans
_ _ _ _
(2.52)
Investissement
Les hypothèses économiques suivantes sont
intégrées dans l'analyse :
? Durée d`observation de 30 ans : cette
période couvre les temps de vie de toutes les composantes, en
particulier des principales composantes comme les panneaux
photovoltaïques, et sert à comparer les niveaux de
rentabilité attendues entre les concessionnaires des Programmes
Prioritaires d'Electrification Rurale (15 ans).
? Cash-flow non-constant : nous avons assigné
uniquement dans les périodes réelles de renouvellement les
coûts des composants qui sont nécessaires. Par exemple, les
batteries sont renouvelées tous les huit ans et les onduleurs et
régulateurs tous les dix ans.
? Influence de l'inflation de 2% sur le
relèvement annuel des coûts des composantes et tarifs de
paiement.
? Taux d`actualisation nominal de 10%, qui permet
d'estimer la valeur actuelle du capital à acquérir ou
dépenser dans le futur, et l'analyse de sensibilité des
résultats pour les taux entre 2% et 15%. 10% est normalement pris comme
le taux d'intérêt moyen réel pour le financement des fonds
propres et emprunts.
? Augmentation annuelle du coût du combustible de
4%: les statistiques historiques de l'IEA montrent que le prix du
pétrole a augmenté de manière extrême dans les 4
dernières années de 17 USD/bbl (2002) à 45 USD/bbl (2005).
Pour maintenir un scénario réel, qui soutient que les
combustibles fossiles seront plus rares et pour tant son prix deviendra plus
cher, nous avons utilisé un 4% en
84
augmentation des prix de combustibles (voir la graphique
suivant, 18USD/bbl en 1995 vers 25USD/bbl en 2003).
Entre les calculs d'annuités et le déroulement
de cash flow dans cette étude, il résulte plus intelligent
d'analyser les projets selon le cash flow. Le cash flow montre les avantages
suivants : il permet d'intégrer l'augmentation du prix de combustibles
séparément de l'inflation et il facilite la visualisation de la
démarche du projet sur les temps du projet. De cette manière, le
cash-flow aide les investisseurs à planifier les périodes
où les dépenses attendues. Par exemple quand le financement
additionnel est requis pour le renouvellement des composants
spéciaux.
En suite, la définition des critères
économiques qui ont été utilisées dans
différents partis de cette étude.
? La Valeur Actuelle Nette (VAN) :
cette valeur est un critère classique de faisabilité
économique. Dans notre approche d'évaluation la VAN sert à
calculer le TEC. La VAN d'un projet est la somme des cash-flows annuels
actualisés, de l'année zéro à l'année n. Le
cash-flow concerne les comptes de flux monétaires, qui se calculent avec
la différence entre les recettes et les dépenses de chaque
année. L'investissement (I) se réalise durant la
période zéro. L'équation utilisée est :
TEC
(2.53)
ou bien
(2.54)
Le Taux d'Enrichissement en Capital (TEC) : il est un outil de
choix des projets les plus rentables. Ce critère traduit
l'efficacité des fonds investis, en termes de génération
de VAN, puisque il ne considère pas seulement la valeur nette de capital
générée, mais aussi les avantages des projets qui
requièrent moins d'investissement. A partir de la valeur du TEC, il est
possible de calculer simplement le TRI (taux de rentabilité interne), le
TRA (temps de retour actualisé) et le TRB (temps de retour brut) des
projets ainsi que les niveaux de subventions éventuels pour que le
projet atteigne un niveau de rentabilité économique
donné.
Ainsi, un projet est rentable si son TEC est supérieur
à zéro. Le TEC optimal d'un projet d'énergies
renouvelables sans combustibles (ou sans coûts variables) doit être
égal à au moins 0,3 ou 0,4. Cette valeur vient de la liaison
entre le TEC et « la marge sur le prix de revient » : un TEC de 0,3
correspond à un 20% de marge entre le prix de vente et le prix de
revient, qui est considéré comme le minimum nécessaire
pour une stratégie industrielle et commerciale pérenne. Pour les
investisseurs le TRI, est un critère de rentabilité plus connu.
Pour cette raison, il est aussi important comprendre sa relation avec le TEC.
Le TRI est tiré de la condition VAN = zéro, qui est la valeur du
taux d'actualisation rendant nulle la rentabilité d'un projet. Pour
qu'un projet soit rentable, son TRI doit être supérieur au taux
d'actualisation. Par exemple, pour un TRI de 11%, qui est
considéré actuellement par beaucoup des investisseurs
privés comme la rentabilité minimale d'un projet, on peut voir
que le TEC est de 0,35, ce qui correspond à une marge sur le prix de
revient de 25%.[5]
Si le TEC est négatif ou est au dessous du niveau
attendu, les subventions (Si) à l'investissement initial
nécessaires pour obtenir la valeur de tel TEC attendu sont
calculés comme suit (voir démonstration mathématique dans
les annexes) :
TEC ? TEC
attendu actuel
Si ?
1 ? TEC attendu
(2.56)
Il est important remarquer que les projets avec un TEC actuel
inférieur à -1 ne peuvent jamais être rendus rentables par
des subventions à l'investissement initial, même à 100%.
Dans ce cas, les subventions doivent être complétées par
des subventions à l'exploitation [5].
? Le Coût Global Actualisé (CGA) : ce
critère sert à la comparaison du coût des alternatives
décentralisées et du coût de raccorder un village au
réseau. Le CGA d'un bien ou d'un service est par définition le
ratio entre la somme des dépenses actualisées relatives au
projet, de l'année zéro à l'année n, et la somme
des productions actualisées, elles aussi de l'année 1 à
l'année n [5].
Les dépenses comprennent l'investissement (I),
l'exploitation (Cexploitation), la maintenance (Cmaintenance)
et le remplacement (CR) périodique des gros composants.
?
Pr
n
=1
oduction _
électrique[ kWh]
(1+ taux _ réel
)
n
0 ans 20
CGA3
(2.57)
0
n
=
20
?
Depense FCFA
[ ]
(1+ taux _ réel
)
n
(2.58)
? Coût de l'électrification des foyers
ruraux
Selon le cabinet d'étude Sun Light Power Maroc une
étude réalisée par le Ministère de l'énergie
et des Mines et ses partenaires, les foyers ruraux non connectés au
réseau utilisent : du gaz, du pétrole lampant, des bougies pour
assurer leur besoin d'éclairage, des piles sèches pour alimenter
les radiocassettes et des batteries de voiture rechargée au village le
plus proche, généralement situé à une distance
entre 2 à 15 km pour alimenter les téléviseurs. Ce cas qui
fait référence aux foyers ruraux au Maroc n'est pas si
différent de ceux de l'Afrique sub-saharienne à l'occurrence les
pays de l'Afrique centrale particulièrement le Cameroun. L'importance
relative de ces précédentes sources d'énergies
diffère d'une région à l'autre. Des sources
d'énergie comprises entre deux à trois mises en parallèles
sont utilisées selon les combinaisons et généralement
déterminées par le prix et la disponibilité dans la
région pour alimenter les foyers ruraux.
La dépense de consommation énergétique
des foyers ruraux est estimée à 85€/an/foyer, soit
7€/mois/foyer sans prendre en compte l'investissement en matériel
d'usage. En prenant en compte l'amortissement du matériel, le budget
annuel total sera de 120€/an/foyer.
En prenant l'hypothèse que l'Etat Camerounais
subventionne les systèmes d'électrification par PV, PCH au sein
d'une Direction des énergies renouvelable pas encore
existante, ou bien des opérateurs privés actifs
très impliqués dans le secteur offrent leur service et se voient
soutenus par l'Etat. La dépense annuelle pour l'acquisition d'un kit PV
standard de 50Wc ,4 lampes sur le marché en payant comptant ou en
location serait de 180€/an/foyer par exemple. Si on note (a) taux
d'actualisation,(D) les dépenses mensuelles en consommables
énergétiques et (T) la durée de vie de l'équipement
exprimée en nombre de mois, l'investissement maximal (I) est
donnée par la formule :
( )
1 + a - 1
a . 1 a
( )
I=D
.
(2.59)
85
T
+
T
86
| 
