3.
Retour globale d'expérience villageoise en Afrique et en Asie
Les expériences villageoises sont de plus en plus
vulgarisées pour l'électrification des milieux isolés qui
rentre dans la politique de dynamisme économique des pays en
développement.
Des études ont été suivies avec grand
intérêt en Asie et en Afrique ,nous citerons
quelques projets avec les principaux détails des procédés
utilisés.
3.1. Projet 1 :
Production d'électricité dans le village MELANI, province Cape
Est en Afrique du Sud
Ntshengedzeni S. Mamphweli et Edson L. Meyer en
2009[15]on reportéqueEskom et l'université de Fort Hare
ont piloté ce projet de gazéification de la biomasse en
utilisant le système SJBG ( System Johansson Biomass gasifier ).Le SJBG
a été installé dans le village de Melani situé dans
la province du Cap Est en Afrique du Sud, afin d'effectuer une étude
sur la viabilité et l'accessibilité de l'électrification
par la gazéification de la biomasse en Afrique du Sud. Une étude
des besoins du village composé de 2800 habitants, ont été
réalisées avant l'installation effective de la centrale.
L'étude fait ressortir le besoin de fournir une
électricité à bas prix à des commerces comprenant
des champs, des élevages de poulet de chair ; des industries de
fabrication de fenêtres et portes, les ateliers de couture, des
boulangeries etc...
Il a été relevé durant le fonctionnement
des soucis socio-environnementaux venant de la part de la population, sur la
technologie de gazéification de résidus de scierie comme moyens
de gestion durable des déchets. Le SJBG a été
utilisé pour valoriser l'excès de biomasse afin de fournir de
l'électricité à bas prix afin de dynamiser
l'économie de la communauté locale et les divers initiatives de
développement.
L'étude technico-économique a fait ressortir une
capacité de consommation de 300 Nm3/h de
biomasse à installer afin d'alimenter le village.
Le tableau ci-dessous représente les conditions de
fonctionnement du gazeifieur
Tableau 9 : Conditions de fonctionnement du
gazéïfieur du village de Melani
3.2. Projet de
gazéification de l'exploitation agricole de thé au Muzizi en
Uganda
[21]L'étude reportée par T.
Buchholz et T. Volk,2007 décrit l'exploitation agricole de Muzizi
isolée du réseau qui à des besoins d'énergie
électrique et thermique pour le séchage du thé à
une température de 80°C.Une étude de faisabilité de
l'ensemble du système de gazéification a été
réalisée en 2005 suivi d'une installation effective en mai 2006,
l'usine commençant sa production à partir d'Août 2006.
La ressource en combustible provient d'une plantation de 99
hectares d'Eucalyptus. Ce bois nécessitant un séchage externe
pendant 6 mois afin d'atteindre un taux d'humidité de 15%.
Le générateur du gazéïfieur fourni une
puissance de 200 kW net d'électricité. Le système
installé comprend :
o Un gazeifieur à co-courant de marque ANKUR, avec un
réacteur de 400 kWth avec un système automatisé
pour le chargement du bois, et de collecte des cendres et des charbons.
o Un cyclone séparant le gaz chaud et les cendres
o Une unité de refroidissement et de lavage à
l'eau
o Deux unités de filtres mis en parallèle pour des
soucis de maintenance
o Un souffleur pour assurer une bonne circulation du syngas
o Un moteur à gaz Cummins India de 250 kW couplé
à une génératrice Stanford
o Des systèmes de cogénération pour
récupérer la chaleur sur les points chauds du système
Ø Démarrage du
système :
Le démarrage se fait grâce à un groupe de
30 kW afin de fournir les éléments critiques du système
(pompes, souffleur, système d'alimentation de bois et les unités
de contrôle).Ce démarrage se fait en sept minutes quand le
système est froid mais peut durer moins si le système est chaud.
L'alimentation des charges est en triphasée.
Ø Consommation de la ressource
Le système consomme1,6 tonne de bois sec par
MWh produit. Le taux de conversion est de l'ordre de
15% en considérant une capacité
énergétique du bois à 5 Mwh/tonne
d'Eucalyptus. L'électricité annuelle produite
s'élève à 381 MWh/an.
Le gazéïfieur ne fonctionne pas pendant une (1)
journée en semaine pour des soucis de maintenance. La moyenne de
production s'élève à 87 kW, soit un taux de
43,5% de charge, ce qui est loin de la capacité de 200
kW. Le taux de récupération du système de
cogénération est de 80%.
Le bois est fourni par des plantations durables est payé
à juste prix afin que les planteurs soient encouragés à
fournir la centrale continuellement. Il faudrait pour un fonctionnement
à temps partiel (50%) et un rendement électrique de 15% et des
champs à 5t/ha/an de rendement, une ressource bois de 1,9
ha/kW. Le meilleur scénario pour des champs à grand
rendement (15t/ha/an) et un rendement électrique de
24%, serait une consommation 0,3ha/kW.
Cela nécessiterait alors pour fournir 200
kW à temps partiel (50%) et pour 24% de rendement
électrique une plantation de 60 hectares.
Ø Effets économique, social et
environnemental
Une étude à montrer que le coût de
l'électricité est égal à
0,159Euros/kWh. Les coûts d'installation
s'élèveraient quant à elles à 1505
Euros/kW installés. En estimant une durée de vie
actuelle à treize (13) ans, les coûts sont repartis comme
suite : capital 43%, coût de fonctionnement (ressource et
maintenance) 29%, charge fixe 28%. Le système est alors
économiquement viable comparer au prix de l'électricité du
réseau 0,18 Euros/kWh.
Le temps de retour sur investissement en fonction de tous ces
paramètres est de 9,5 ans pour un taux de
rentabilité interne de 6%.Une projection pour un
gazéïfieur de 150 kW qui remplace un
générateur conventionnel au diésel (0,238Euros/kWh avec
0.231 Euros uniquement pour le diésel),le temps de retour sur
investissement est de 4,5 ans avec un taux de
rentabilité interne de 18%.
Pour que le système soit viable il faut une bonne
gestion des ressources et promouvoir le dynamisme économique autour de
la centrale en s'assurant de créer des opportunités de
création d'emploi et de commerces de bien et de services. En outre la
production doit toujours suivre la consommation pour rendre le système
efficace.
Le traitement de l'eau de lavage par vidange qui contient des
cendres et du charbon, se fait environ une fois(1)/mois et servirait à
la fertilisation des champs, et le charbon récupérer pour bruler
dans des chaudières.
Le gazéïfieur génère une petite
quantité de soufre, et le CO2 émis est recyclé
par les plantations durables, ce qui en fait un système à un
bilan Co2 nul. Le système remplaçant à peu
près 120 000 litres de diésel/an on
économiserait environs 314 tonnes/an de
CO2.
3.3. Projets
d'électrification dans la province de Battambang au Cambodge
Ø La centrale de gazéification
installée par SME Cambodge pour une industrie de riz afin valoriser la
balle de riz :
Présentation de l'installation
Le projet de gazéification bien qu'aillant dynamiser
l'économie local par les commerces qui sont alimenter, ont par ailleurs
dégagées des soucis concernant et la valorisation des goudrons
et l'eau usée sortant du process car l'un peut avoir un effet
cancérigène et l'autre contient des phénols qui sont
connus comme germicides tuant les bactéries du sol et pouvant avoir un
impact sur l'environnement.
Les cendres issus des process ne trouve pas aussi une bonne
valorisation alors qu'ils peuvent être utilisés dans des
industries de pneu ,d'aciérie, de cimenterie comme additif au
ciment, la construction pour la fabrication des briques, ou encore des
industries de silicium pour la fabrication les plaquettes amorphes, les cendres
peuvent être valoriser dans les plantations et augmenter les
rendements.(Source SME Cambodge)
Le tableau 10 ci-dessous présente les
caractéristiques de la plateforme.
|
Paramètres du système
|
|
Quantité de Diesel avant
gazéification
|
8 400 litres/mois
|
|
Coût du diésel avant
gazéification
|
5 628 US$/mois
|
|
Capacité du gazeifieur
|
200 kW
|
|
Taux de remplacement du diesel
|
77%
|
|
Quantité de Diesel après
gazéification
|
1932 litres/mois
|
|
Coût du diésel après
gazéification
|
2 128 US$ /mois
|
|
Diésel économisé
|
6468 litres/mois
|
|
Coût du diésel
économisé
|
3 500 US$/mois
|
|
Quantité de balle de riz
utilisée
|
48 tonnes/mois
|
|
Temps de retour sur investissement
|
2 ans
|
Tableau 10 : Caractéristiques du projet de
gazéification
Ø Projet de gazéification dans le village
de Anlong Ta Mei,Battambang,
cambodge
[22]Depuis 2005 dans la province de
Battambang, d'après une étude de Hitofumi Abe et
Al. en 2007,une coopérative a installé un
gazéïfieur de 9 kW avec le soutien de l'Agence
Canadienne pour le développement Internationale. Ce gazeifieur fournit
de l'électricité pendant (6) six heures/jour
à 70 foyers. Ce plateforme de gazéification est fourni
en ressource par du bois de Leucaena contenant
12% d'humidité pour une consommation de 1,26
kg/h/Wh ; venant de forêts aménagées qui sont
prêt à être abattu à l'âge de 10
à 12 mois avec un rendement de 8,2t/ha/an, et
acheté aux membres de la coopérative au prix de 20
dollar/tonne de bois sec. Le prix de revient de
l'électricité est de 300 dollar/MWh produit ce
qui est beaucoup moins cher par rapport au 700-900 dollar/MWh
de l'opérateur local d'électricité.
3.4. Projet
d'électrification rurale village d'hosahalli et Hanumanthanagara,
Inde
Une étude technico-économique menée par N.
H. Ravindranath et Al[23]en 2004sur le retour
d'expérience dans les villages d'hosahalli et de Hanumanthanagara ont
fait ressortir les performances et l'impact observés sur
l'électrification décentralisée par gazéification
de la biomasse.
Ces projets menés depuis 1988 ont été
planifiés et installés en suivant les étapes
suivantes :
o Etape 1 : Des meetings ont été
organisés avec les communautés locales des deux villages afin de
leur expliquer la technologie, le but, les responsabilités, les
avantages ainsi que le besoin qu'ils soient parties prenantes des projets
o Etape 2 : D'un commun accord les communautés
locales ont accepté de participer et d'aider à la création
de forêts aménagées pour la fourniture en ressource des
gazéifieurs (respectivement en 1988 et 1996 pour le village d'Hosahalli
et Hanumanthanagara)
o Etape 3 : Les plateformes de gazéification ont
été installées dans le village de hosahalli en 1988 et en
1996 dans le village de Hanumanthanagara, et les différentes charges
installées progressivement.
o Etape 4 : Des jeunes des deux communautés ont
été formés afin d'être à même de
gérer les plateformes et d'intervenir sur les activités de
maintenances mineures.
o Etape 5 : Les subventions pour l'installation des
plateformes ont été acquises
o Etape 6 : Des comités villageoises gèrent
les plateformes, prennent les décisions relatifs au fonctionnement,
protègent et renouvellent les forêts et garantissent les
payements des différents charges des plateformes
Le tableau 11 ci-dessous présente les différentes
caractéristiques des installations en 2004 :
|
Description
|
Hosahalli
|
Hanumanthanagara
|
|
Année d'installation
|
1988
|
1996
|
|
Nombre de foyers
|
35
|
58
|
|
Population
|
218
|
319
|
|
Surface des plantations pour le gazeifieur
(ha)
|
4
|
8
|
|
Capacité installée (kWe)
|
20
|
|
Charges (kWe) :
-Eclairage
-Pompe eau potable
-Moulin
-Pompe d'irrigation
Total
|
4
2,6
5,6
18,5
30,7
|
4
2,6
5,6
25,5
37,7
|
Tableau 11 : Caractéristiques des
plateformes d'Hosahalli et Hanumanthanagara
Le fonctionnement des plateformes nécessite en moyenne
entre 1,27 et 1,6 kg/kWh de bois dépendamment du choix de fonctionnement
( gaz ou dual-fuel),et amené à une réduction de 85% de
dépendance au diésel montrant l'efficacité des
systèmes. Les essences utilisées sont l'acacia
auriculiformis (13%), l'Eucalyptus (58%), Dalbergia
Sisso (7%),et le Casia Siamea (22%) avec un rendement de 6t/ha/an
en matière sèche.
Le tableau 12 ci-dessous relèves les divers
problèmes rencontrés pendant le fonctionnement et les
maintenances sur une période de six ans.
Tableau 12
: Problèmes rencontrés dans les
opérations de fonctionnement et de maintenance du gazeifieur
d'Hosahalli
Selon Ravindranath et Al les études d'impacts
environnementales ont montré que la création de forêts
comportant plusieurs espèces a conduit à la conservation du sol
et de l`eau dans des terres sujet à la dégradation. cela a
contribué au développement de la biodiversité dans les
terres comme l'ont démontré l'expérience d'hosahalli. La
biomasse a produit peu de cendre comparée au charbon et sa combustion
amenée à une émission de soufre négligeable.
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