1 Comptabilité Et Planification Energétique - FPL 2016
1 Comptabilité Et Planification Energétique - FPL 2016
1 Comptabilité Et Planification Energétique - FPL 2016
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Table des matières
Introduction. ................................................................................................................................ 5
1. L’énergie ............................................................................................................................... 7
1.1. Les unités ...................................................................................................................... 7
1.1.1. Unités de l’énergie ................................................................................................. 7
1.1.2. Unités de puissance ................................................................................................ 8
1.2. Les sources d’énergie ..................................................................................................... 8
1.2.1. Le charbon ............................................................................................................. 9
1.2.2. Le pétrole............................................................................................................... 9
1.2.3. Le gaz naturel ....................................................................................................... 10
1.2.4. L’énergie nucléaire ............................................................................................... 10
1.2.5. L’hydroélectricité ................................................................................................. 11
1.2.6. L’énergie solaire ................................................................................................... 11
1.2.7. L’énergie éolienne ................................................................................................ 12
1.2.8. La biomasse ......................................................................................................... 12
1.2.9. La géothermie ...................................................................................................... 13
1.3. La chaîne énergétique .................................................................................................. 14
2. La comptabilité énergétique ................................................................................................ 16
2.1. Les équivalences énergétiques ..................................................................................... 16
2.1.1. Définitions ........................................................................................................... 16
2.1.2. Les coefficients d’équivalences ............................................................................. 17
2.2. Loi du bilan comptable énergétique ............................................................................. 18
2.2.1. conventions ......................................................................................................... 19
2.2.2. Établissement des bilans énergétiques .................................................................. 19
2.2.3. Les colonnes du bilan énergétique ........................................................................ 20
2.2.4. Les lignes du bilan énergétique ............................................................................. 21
2.3. Tableau de comptabilité énergétique ........................................................................... 24
2.3.1. Application de la règle des flux énergétiques ............................................................ 24
2.3.2. Tableaux de comptabilité énergétique en unités physiques et en TEP ........................ 28
2.4. Définition et calcul des ratios énergétiques. ................................................................. 31
3. Planification énergétique .................................................................................................... 36
3.1. Définitions et justification de la planification énergétique ............................................ 36
3.2. Energie, environnement et développement durable ..................................................... 39
3.3. Les instruments de la planification énergétique ............................................................ 46
2
3.4. Les Outils de la planification......................................................................................... 49
3.5. Méthode simple de planification énergétique adaptée aux régions de pays en
développement. ..................................................................................................................... 56
3.5.1. Introduction............................................................................................................. 56
3.5.2. Méthodes et modèles en planification énergétique .................................................. 56
3.5.3. Les indicateurs de planification ................................................................................ 58
4. Etude de cas : Cas du Burkina Faso .................................................... Erreur ! Signet non défini.
4.1. Comptabilité énergétique .............................................................. Erreur ! Signet non défini.
4.2. Planification énergétique............................................................... Erreur ! Signet non défini.
4.2.1. Situation du problème et besoin de planification........................ Erreur ! Signet non défini.
4.2.2. Les pôles de développement ...................................................... Erreur ! Signet non défini.
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OBJECTIF ET METHODOLOGIE DU COURS
Ce cours s’adresse aux étudiants, aux ingénieurs en poste et aux décideurs et toutes autres
personnes qui s’intéressent à l’énergie avec l’idée du développement « durable » à l’esprit.
Il traite des outils d’analyse de la demande et de l’offre de l’énergie dans un pays, une région
ou même une ville avec l’objectif final d’améliorer la satisfaction de la demande par un accès
optimisé aux services énergétiques.
Il traite dans un premier temps des principes et des définitions en vue de l’acquisition d’une
base scientifique suffisante pour traiter des cas concrets. La base d’une planification
énergétique est la comptabilité énergétique. Celle-ci permet de voir année par année une
photographie instantanée, annuelle de toute la structure d’approvisionnement, de
transformation et de consommation de l’énergie dans un système énergétique. C’est à partir
de cette base qu’il est possible de faire des prospectives pour suggérer une tendance future
à prendre en compte dans les décisions du moment. C’est cette démarche qui est suivie dans
ce document pour aboutir à une étude de cas prise au Burkina Faso. Celle-ci présentera un
travail partiel d’étude et de montage d’une comptabilité énergétique. L’étude passera
ensuite à l’analyse d’une planification énergétique proposée par le Burkina Faso dans le
cadre des objectifs du Millénaire pour le développement durable et du livre blanc de la
CEDEAO.
Le cours est fait sous forme de texte explicatif avec peu d’exercices d’applications au début.
Ce n’est qu’à la fin de la section comptabilité qu’il est possible et nécessaire de traiter des
cas d’application. Le lecteur trouvera la méthode difficile à assimiler. Cependant le cours est
fait de manière à être complété par une situation à problème telle qu’elles sont imposées
dans les formations en ligne. La compréhension définitive est acquise à travers cette
situation problématique.
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Introduction.
L’énergie est à la base de toute activité humaine. Sans énergie rien n’est faisable. Toutes les
activités humaines qu’elles soient individuelles, nationales, régionales ou domestiques sont
basée sur l’utilisation de l’énergie. Le développement économique des états est lui-même
basée sur l’utilisation de l’énergie. Sans être forcément proportionnel, la croissance du PIB
est intimement liée à la consommation d’énergie. Les deux croissent ou décroissent en
général ensemble. C’est pourquoi l’énergie est devenue un des paramètres clef du
développement économique et l’une des raisons premières des guerres et conflits dans le
monde. Toutes les nations du monde luttent pour disposer de l’énergie nécessaire à leur
développement sinon à leurs survies. Parallèlement et de façon interne il est indispensable
pour chaque nation de bien gérer ses propres productions et consommations ou ce qui
revient au même à trouver une bonne adéquation entre l’offre et la demande d’énergie.
C’est ce problème d’adéquation que tente de résoudre la planification énergétique. La
planification énergétique commence par un bilan énergétique.
Ce sont toutes ces idées et notions qui sont prises en compte dans une planification
énergétique. Le but de la planification énergétique est de se baser sur le passé et le présent
pour construire le futur avec un maximum de sécurité énergétique tout en intégrant les
bases d’un développement durable. Une planification énergétique commence par les
données fournies par une ou des comptabilités énergétiques fiables sur autant d’années que
possible. Elles s’appuient sur ces données objectives et d’autres plus ou moins objectives
telles que le marché de l’énergie (offre et demande, coûts), les infrastructures existantes, la
maîtrise technologique, les politiques et orientations nationales, les acteurs de l’énergie
présents, le PIB, la démographie, etc., pour planifier le future énergétique du pays de la
région ou de la ville. La complexité des processus font que les meilleurs outils disponibles
sont de modèles mathématiques d’aide à la décision. Ces modèles sont pour la plupart mis
en œuvre dans des logiciels ad-hoc.
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Dans ce qui suit nous allons suivre cette démarche (i) des principes à retenir, (ii) du
formatage des données énergétiques sous forme de tableau de comptabilité énergétique,
(iii) d’analyse des résultats de ces tableaux en liaison avec d’autres données fournies par
d’autres secteurs de la vie économique et sociale pour aboutir à des propositions d’évolution
souhaitable.
Il n’est pas prévu dans ce cours d’avoir recours à un logiciel. Ces logiciels sont en règle
générale complexes et long à apprendre. Les logiciels de planification énergétiques les plus
courants sont listés à la fin du cours. Ils sont gratuits pour beaucoup d’entre eux et peu chers
quand ils sont payants. Le lecteur pourra à la lumière de ce cours, s’exercer tout seul à la
planification énergétique à travers certains de ces logiciels. L’un des meilleurs sinon le
meilleur et le logiciel LEAP à téléchargement gratuit pour les ressortissants des PED.
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1. L’énergie : unités et sources
1.1. Les unités
1.1.1. Unités de l’énergie
Il existe une multitude d’unité de l’énergie. Quelques-unes sont connues de tous comme le
Joule. D’autres sont moins connues tel que l’erg par exemple. Lorsqu’on traite de la
comptabilité et planification énergétiques quelques-unes d’entre elles s’imposent. Ce sont :
Le Joule (J), le Wattheure (Wh), la Tonne équivalent pétrole (TEP), le baril de pétrole.
1 TEP = 1010 calories = 7.14 barils de pétrole (ou baril équivalent pétrole, boe)
Le joule et le watt sont les unités légales du système international (MKSA) de l’énergie et de
la puissance. Cependant comme la valeur de ces unités est trop faible pour la plupart des
applications : on utilise couramment les multiples suivant :
Kilo(k) = 103,
Méga (M) = 106,
Giga (G) = 109,
Téra (T) = 1012
On utilise ainsi les GJ (Giga Joules), les kcals (kilocalories), ou les MWh (Mégawattheure) de
façon courante.
1 TEP = 42 GJ
= 7 barils (boe)
1 MWh = 3,6 GJ
= 0.086 TEP
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Exercices d’application :
- Le calorie/heure (cal/h),
Exercice d’application :
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Avant de parler de planification énergétique il faut d’abord connaitre ces sources d’énergie
dont nous dépendons si fortement. C’est ce qui est fait dans les sous-chapitres ci-après.
Quelques pays en ont de grandes réserves Ce sont les USA, la Russie, la Chine, l’Australie,
l’Afrique du Sud… Les réserves mondiales sont assez importantes en comparaison du
pétrole. A tel point que dans certains milieux on pense que le charbon pourrait être le
pourvoyeur de carburant moteur dans les années futures.
Le pouvoir calorifique moyen du charbon est de 8000 kcal/kg. Le charbon est utilisé de nos
jours essentiellement dans l’industrie plus particulièrement la sidérurgie, dans les centrales
électriques, et pour divers chauffages. C’est l’une des sources d’énergie les plus polluantes
en terme d’émission de gaz à effet de serre. De plus le charbon est une énergie de stock et
donc appelé à disparaitre de la surface de la terre
1.2.2. Le pétrole
Le pétrole c’est à la fois l’essence, le gazole qui alimente les voitures ou le Jet oil pour les
avions, le fuel lourd employé dans l’industrie, le butane, le propane, le bitume utilisé sur les
routes etc. C’est également une matière première pratiquement irremplaçable dans
l’industrie chimique. Il intervient dans la fabrication de près de 80 000 produits.
(Caoutchoucs synthétiques, plastiques, textiles artificiels, détergents, solvants peintures,
colorants, engrais, cosmétiques, médicaments, etc.)
La part du pétrole dans la consommation mondiale d’énergie est proche de 40 %. Ce qui est
énorme à l’heure où les problèmes de pollution atmosphérique se posent avec tant d’acuité.
Le raffinage du pétrole sépare ses constituants très variés. Le pétrole brut très visqueux et
constitué d’un mélange d’hydrocarbures très divers est pratiquement inutilisable sous sa
forme originelle. Il faut le soumettre à un traitement préalable, le raffinage, pour obtenir les
produits tels que les PGL (propane, butane), l’essence, le gas-oil, les fuels, les bitumes etc…
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Ce traitement constitue le raffinage. Tous ces produits ont à peu près le même pouvoir
calorifique voisin de 42 MJ/kg
C’est dans le transport que le pétrole est le plus difficile à remplacer. En terme
d’utilisation comme source d’énergie on peut dire que le pétrole est utilisable partout et
pour tout. D’où son importance aujourd’hui dans le monde. La civilisation actuelle est parfois
appelée l’ère du pétrole en liaison avec la consommation de ce produit dans tous les
secteurs de l’économie mondiale.
Son inconvénient majeur est la pollution qu’il occasionne par la production des gaz à effet de
serre. Il est de plus appelé à disparaitre de la surface de la terre à plus ou moins long terme.
Le gaz naturel est une source d’énergie à forte puissance massique. Ce n’est cependant pas
le gaz qui possède le pouvoir calorifique le plus élevé puisque le propane et le butane,
liquéfiables, ont des pouvoirs calorifiques plus élevés.
Le gaz naturel est généralement transporté par gazoducs. Dans les pays industrialisés les
gazoducs forment un réseau ramifié couvrant plusieurs centaines voire milliers de kms. Le
gaz naturel est principalement utilisé dans le domestique et de plus en plus dans l’industrie.
Sa propreté fait de lui la source d’énergie fossile la plus recherchée de nos jour sachant qu’il
ne produit pratiquement pas de CO, ni d’imbrulés, ni de soufre (SO 2). Sa combustion produit
de l’eau (à partir de l’hydrogène de pouvoir calorifique encore plus élevé que le carbone) et
du gaz carbonique.
La chaleur provenant des réactions nucléaires et extraite du cœur du réacteur nucléaire par
le fluide de refroidissement est transmise par des échangeurs de chaleur au circuit de la
vapeur d’eau comprenant un générateur de vapeur. La vapeur générée est détendue dans
un turbo-alternateur pour produire l’électricité. Le combustible employé dans les centrales
nucléaires est l’uranium artificiellement enrichi en Uranium 235 qui est l’uranium fissile
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provoquant les réactions nucléaires. Pour son utilisation dans un réacteur, il faut porter la
teneur de l’uranium naturel de 0.7 % d’U235 à 3 ou 4 % par enrichissement.
Les centrales nucléaires on des puissances de 900, 1000 voire 1200 MW. Les rendements de
production d’électricité sont de l’ordre de 33 %. L’énergie nucléaire n’est utilisée à des fins
civiles que pour la production d’électricité. Son principal atout est la production du kWh
électrique à un prix très bas. Seule l’hydroélectricité peut rivaliser avec le nucléaire en
termes de couts du kWh. Son principal inconvénient est la pollution ou la sécurité nucléaire
par les émissions radioactives inévitables. Pour les pays en développement on cite souvent
le surdimensionnement comme autre problème majeur, sans compter la peur de la
prolifération des armes nucléaires.
1.2.5. L’hydroélectricité
L’énergie hydraulique a été utilisée depuis l’antiquité par l’homme pour diverses
applications. La production de l’énergie électrique par un barrage hydroélectrique est une
application par contre relativement récente. La puissance électrique disponible dans une
centrale hydroélectrique est proportionnelle au produit de la hauteur de la chute d’eau par
le débit. La puissance maximale disponible correspond au débit maximum que peut
admettre les installations qui équipent la centrale (notamment la conduite d’eau).
L’énergie électrique disponible dans un barrage est par contre proportionnelle au produit du
volume d’eau stockée par la hauteur moyenne de chute.
C’est la crise de l’énergie de 1973 qui a accéléré la construction de grands et petits barrages
dans le monde entier. Avant 1973 les micros et pico centrales hydroélectriques n’étaient pas
exploitées parce que jugées non rentables. Aujourd’hui tous les cours d’eau des plus grands
aux plus petits fond l’objet d’une évaluation pour juger de leur rentabilité économique.
Mis à part les utilisations non énergétiques, un barrage hydroélectrique n’est utilisable que
pour produire de l’électricité. Ses avantages sont cependant nombreux dont le plus connu
est le faible coût du kWh électrique. On peut également citer la fiabilité et la simplicité du
système comme atout majeur.
Le flux thermique solaire sur terre est de 1400 W/m² hors atmosphère. On l’appelle la
constante solaire. C’est l’énergie reçue par les satellites. A la traversée de l’atmosphère une
bonne partie de l’énergie solaire est absorbée, réfléchie ou diffusée. Il ne reste plus au sol
que 200 W/m² en moyenne. A certains endroits on obtient 800 à 1000 W/m² à midi (à
l’équateur et aux tropiques). Cela représente une énergie solaire reçue de 4, 5 et même 6
kWh/m²/jour. L’énergie moyenne annuelle reçue sur 1 m² varie de 800 à 2500 KWh suivant
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les régions du globe. Cette énergie de faible densité est cependant suffisante pour bon
nombre d’applications surtout en Afrique.
Les applications de l’énergie solaire sont innombrables. Un atout de l’énergie solaire est
d’être présente partout dans le monde même si les projets de réalisation ne sont pas
toujours rentables ou justifiables. On assiste de plus en plus à l’installation de forte
puissance solaire soit à travers la concentration utilisant un cycle à vapeur d’eau, soit par le
photovoltaïque simple.
La puissance d’une éolienne dépend uniquement des régimes de vent. Pour les turbines
éoliennes il faut des vents de 4 m/s au minimum pour que l’énergie soit exploitable. Les
petites éoliennes de pompage d’eau démarrent pour des vents plus faibles. Il est évident
qu’on a intérêt à connaître au préalable les caractéristiques du gisement éolien du site où il
est prévu d’installer une éolienne. L’évaluation de ce gisement fait l’objet d’un relevé des
vitesses et directions du vent sur le site pendant au moins une année.
Les éoliennes sont utilisées principalement pour la production d’électricité dans le monde
mais aussi pour le pompage de l’eau dans certains pays en développement. Le gisement
éolien croit très vite avec l’altitude, mais c’est surtout en bordure des mers qu’il est souvent
le plus important.
1.2.8. La biomasse
La biomasse est la source d’énergie la plus utilisée dans le monde en termes de personnes
qui en dépendent. Dans bon nombre de pays en développement elle représente souvent
près de 80 % de l’énergie finale consommée.
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Le pouvoir calorifique (PCI) de la biomasse est de l’ordre de 4000 kcal/kg à comparer à celle
de l’essence qui est de 11 000 kcal/kg. Le charbon de bois qui est de la biomasse densifiée
peut atteindre un PCI de 8000 kcal/kg
La biomasse peut être valorisée en combustion directe dans les Chaudières de cycles à
vapeur d’eau pour produire de l’électricité, dans les foyers (améliorés ou non) ou comme
huile biocarburant dans les moteurs. Elle peut être transformée de diverses manières pour
en faire un combustible moderne pour les moteurs et brûleurs modernes : Alcool, biogaz,
biodiesel, huiles purifiées, biocarburants de deuxième génération.
Dans un futur proche on prévoie une transformation de la biomasse pour remplacer les
produits pétroliers par divers procédés encore au stade de l’étude en laboratoire.
1.2.9. La géothermie
La température de la terre varie avec la profondeur. Elle s’élève de 3°C en moyenne les 100
mètres. Elle est due à des réactions nucléaires au centre du globe, dans le noyau de la terre.
Cette variation appelée gradient géothermique n’est pas uniforme. Elle peut atteindre 100°C
pour 100 m dans certaines régions du globe. Elle dépasse par contre à peine 1°C pour 100 m
dans d’autres régions.
La haute géothermie : Elle est liée à la présence des roches chaudes peu profondes. Elle
permet d’obtenir des températures de 300°C jusqu’à 5000 mètres de profondeur. Ces
températures conviennent pour la production d’électricité qui est l’application majeure de la
géothermie aujourd’hui.
NB : L’énergie des mers (gradient thermique, houle, courants marins et marée motrice) n’est
pas traitée en raison de son niveau de maturité faible.
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1.3. La chaîne énergétique
Toutes les formes de l’énergie que nous venons de voir ci-dessus ne sont pas équivalentes.
Les unes sont thermiques ou chimiques les autres sont électriques ou même magnétiques…
Certaines sont brutes et d’autres sont raffinées etc. Quelques exemples de forme
d’énergie variée sont donnés ci-après: la pile, le barrage hydroélectrique, le pétrole, le vent,
l’électricité, la lumière, les aliments, le charbon, le nucléaire, le bois, le moteur, le feu, la
centrale électrique, la photosynthèse, la chaleur, la marée…
En fait toutes les énergies ainsi citées se regroupent en trois ou même quatre grands types
qui sont : Les énergies primaires ou sources d’énergie, les énergies secondaires ou résultats
de transformation, les énergies finales prêtes pour la consommation, et en énergie utile
pour la forme sous laquelle l’énergie est voulue et effectivement utile. C’est ce
cheminement depuis l’énergie primaire pour atteindre l’énergie utile que l’on appelle chaîne
énergétique. Une chaîne énergétique comprend :
- L’énergie primaire. C’est celle qui n’a subi aucune transformation. Quelques
exemples sont : le pétrole brut, le rayonnement solaire, le vent, l’énergie potentielle
du barrage hydroélectrique. C’est donc celles qui existent de façon naturelle et en
général inutilisable tel quel.
- L’énergie secondaire. C’est celle qui a subi 1, 2, 3… transformations. Des exemples
sont ceux de l’électricité haute tension, du gaz butane, de l’essence etc. Sur un plan
quantitatif elle correspond à l’énergie primaire diminuée des pertes de
transformation. Elle est aussi appelée vecteur énergétique.
- L’énergie finale. C’est celle qui est livrée à l’utilisation : Exemple de l’électricité basse
tension, de l’essence à la pompe, du gaz butane en bouteille. Elle correspond à
l’énergie secondaire diminuée des pertes de distribution. Elle correspond à l’énergie
qui sera utilisée et donc pas revendue.
- L’énergie utile est celle qui est finalement et réellement utilisée. Quelques exemples
sont l’énergie mécanique du moteur électrique ou de voiture, la chaleur fournie par
la pompe à chaleur ou la cuisinière à gaz, le froid, la lumière. Elle correspond à
l’énergie finale diminuée des pertes des équipements d’utilisation ou pertes
d’utilisation.
Toutes ces formes d’énergie n’ont pas la même valeur. On peut dire qu’elles sont plus nobles
les unes que les autres au fur et à mesure que l’on s’élève dans la chaîne de transformation
vers la forme utile. En réalité c’est l’énergie utile qui importe pour l’utilisateur. Une source
d’énergie est totalement inutile telle qu’elle est. Elle doit être transformée pour être mise
sous une forme adaptée à l’utilisation. L’énergie doit être désirée pour le service qu’elle rend
et non pour telle ou telle autre raison liée par exemple à la mode. Un exemple simple est
qu’il est illogique de faire du chauffage à partir de l’énergie photovoltaïque lorsque le même
chauffage peut être obtenu directement par le rayonnement solaire. Alors que le solaire est
directement obtenu sous forme de chaleur, l’énergie électrique provient de diverses
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transformations en cascade de l’énergie pour arriver à la forme électrique après de
nombreuses pertes. L’accès aux services énergétiques dont on parle tant réfère à cette idée
de mettre les énergies utiles à disposition des populations, en quantité suffisante.
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2. La comptabilité énergétique
2.1. Les équivalences énergétiques
2.1.1. Définitions
Une comptabilité énergétique requiert la possibilité d’additionner les formes d’énergie.
L’agrégation de toutes les formes d’énergie sur un même tableau impose d’avoir toutes ces
énergies exprimées dans la même unité en général la Tonne Equivalent pétrole ou TEP. Les
différentes formes de l’énergie sont généralement exprimées dans leurs unités naturelles ou
habituelles appelées unités physiques. On utilise des coefficients de conversion appelés
coefficients d’équivalence énergétique pour passer des unités physiques au TEP qui est
l’unité retenue le plus souvent pour la comptabilité énergétique.
Une attention particulière doit être accordée à l’électricité primaire. Quand l’électricité est
produite à partir du charbon, du pétrole ou du gaz, on comptabilise aisément les quantités
de combustibles primaires réellement dépensées pour produire 1 MWh, ce qui dépend du
rendement réel de conversion du combustible en électricité. Par exemple, à partir de 1 MWh
électrique secondaire on peut remonter à l’équivalent énergie primaire utilisée pour
produire ce kWh. Le rendement d’une centrale au fuel par exemple étant de 40 % il faut
donc 2.5 MWh de fuel ou 0.215 TEP de fuel primaire pour produire le MWh électrique.
Il faut bien voir que le raisonnement derrière ce calcul est de relever la part du nucléaire et
de la géothermie dans le bilan d’énergie primaire. Ces deux formes seraient pénalisées si on
se contentait de prendre en compte la quantité d’énergie électrique générée. Car c’est bien
la chaleur générée par ces deux formes qu’il faut considérer dans le bilan d’énergie primaire
et non l’électricité, au même titre que pour l’électricité provenant de la combustion du
pétrole.
Pour toutes les autres formes d’électricité on considère un coefficient équivalent ou contenu
énergétique de l’électricité. C’est-à-dire la valeur en effet joule de l’électricité : 1 Wh = 3600
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joules ou 1 MWh = 3.6 GJ. En particulier, et pour un échange avec les pays voisins, 1 MWh
qui arrive correspond à MWh d’énergie primaire reçue et donc 3.6 GJ.
On peut remarquer que les conventions retenues pour convertir l’électricité « primaire »
donnent, dans les bilans globaux d’approvisionnement, une importance relative aux filières
d’autant plus grande qu’elles ont un plus mauvais rendement.
Chaque combustible à un pouvoir calorifique qui mesure la quantité de chaleur qu’il peut
libérer dans certaines conditions. Ces quantités de chaleur font aussi l’objet de conventions.
NB : dans la pratique, la différence entre PCS et PCI est de l’ordre de grandeur suivant :
en tep
Énergie Unité physique en GJ (PCI)
(PCI)
Charbon
Houille 1 tonne 26 26/42 = 0,619
Coke de houille 1 tonne 28 28/42 = 0,667
Agglomérés et briquettes de lignite 1 tonne 32 32/42 = 0,762
Lignite et produits de récupération 1 tonne 17 17/42 = 0,405
Électricité
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Production d’origine nucléaire 1 MWh 3,6 0,086/0,33 = 0,260606...
Production d’origine géothermique 1 MWh 3,6 0,086/0,10 = 0,86
Autres types de production, échanges avec l’étranger,
1 MWh 3,6 3,6/42 = 0,086
consommation
Il y a quelques années les tableaux d’équivalence changeaient d’un pays à l’autre. Un effort a
été fait et tous les pays ont aujourd’hui adopté les mêmes coefficients pour rendre les bilans
comparables.
Electricité GWh 86
Pétrole brut t 1
Charbon minéral t 0,62
GPL t 1,13
Essence t 1,07
Carburéacteur t 1,065
Pétrole lampant t 1,045
Diesel & Gasoil t 1,035
Fuel Oil t 0,96
Naphta t 1,075
Autres produits pétroliers t 0,96
Gaz naturel 1000 m3 0,8
Bois de feu t 0,4
Charbon de bois t 0,7
Déchets végétaux t 0,3
Alcool m3 0,51
Jus de canne t 0,057
Pour des raisons de commodités les équivalences de l’AIE ont été reprises ci-dessus dans un
tableau proposé par l’Union Monétaire et Economique Ouest Africain pour ses besoins
propres. Dans les pays ou l’énergie traditionnelle compte pour une large part dans le bilan
énergétique ce tableau est plus adapté pour les conversions.
18
2.2.1. conventions
Un bilan énergétique est un système comptable qui décrit le flux d’énergie dans une
économie (régionale, nationale ou citadine), pendant une période donnée, généralement
une année civile. Cette combinaison d'information est construite à partir des sources de
données provenant des statistiques officielles de l'énergie, en production, transformation et
consommation.
Le principal objectif d'un bilan énergétique est de fournir des informations pour la
planification des investissements dans les différents secteurs du système énergétique. Il doit
également donner des indications sur les orientations à donner à ces investissements pour
une utilisation optimale de l’énergie.
Le bilan énergétique est constitué d'une matrice, appelée matrice énergétique, dans laquelle
toutes les formes d'énergie, leurs conversions, pertes, et utilisations dans une période
donnée sont enregistrées dans une même unité de mesure. Un bilan énergétique peut être
présenté sous diverses formes, chacune avec ses propres conventions et ses propres
objectifs. La forme la plus commune comporte :
( P + Im – Ex VS ) – ( Pt + Cne ) = Cf
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Im = importations de l’énergie
Ex = exportations de l’énergie
VS = Variation des Stocks.
Pt = pertes et consommations des transformateurs d’énergie
Cne = consommation non énergétique
Cf = Consommation finale
Charbon Pétrole brut Gaz naturel GPL Hydro Elec Solaire Biomasse Electricité Import
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Chaque cellule de la matrice ci-dessus comportera une donnée algébrique dont le signe sera
expliqué plus loin dans le document. On peut grossièrement dire que les colonnes de ce
tableau respecte chacune l’équation du bilan énergétique donnée ci-dessous (aux transferts
d’énergie et écarts statistiques près).
On a donc la relation :
Total disponibilités = production primaire
+ Importations
– Exportations
– Soutes maritimes internationales (consommation des grands bateaux
qui quittent le pays)
+/- Variation de stocks.
Les lignes correspondantes sur le tableau peuvent être données comme celles présentées
par le tableau ci-dessous relatif à un bilan d’un pays donné. Comme dans le cas des colonnes
les lignes tiennent compte de tout ce qui est utilisé dans le pays au niveau
approvisionnement et donc peuvent varier d’un pays à l’autre.
21
Tableau : Lignes du bilan énergétique : Exemple de bloc des disponibilités en énergies
primaires
Exemple : Dans un tableau de bilan énergétique, 10 tonnes de pétrole peuvent être retirées
des approvisionnements dans la colonne pétrole (signe -) pour réapparaitre dans la colonne
électricité avec le signe (+) avec des pertes d’énergie à reporter dans la ligne des pertes (-)
22
Tableau : Lignes du bilan énergétique : Exemple de bloc des transformations et pertes
Elles concernent les consommations finales totales de tous les secteurs de l’énergie. Ce bloc
est le plus difficile à réaliser. Les données de tous les secteurs de l’énergie d’un pays sont
difficiles à collecter. Ce sont toutes les consommations des secteurs industriel, agricole,
résidentiel, du transport, de la chimie qui consomme certains produits énergétiques etc.
Dans ce décompte on comptabilise les usages à des fins énergétiques et non énergétiques,
des produits figurant en colonne.
Le secteur " transports " couvre tous les transports, même ceux qui pourraient relever de
l’agriculture, de l’industrie, des commerces et services, ou des ménages c’est-à-dire tous les
transports de personnes et de marchandises pour compte propre ou compte d’autrui. Le
machinisme (agricole, industriel,...) est en principe exclu des transports et inclus dans les
secteurs correspondants dans la mesure où la comptabilisation différenciée des achats est
possible.
23
Tableau : Lignes du bilan énergétique : Exemple de bloc des consommations
24
A partir des considérations précédentes, le tableau ou Matrice du bilan énergétique peut
être fait. Le tableau ci-dessous, totalement fictif, donne un exemple de construction d’un
bilan énergétique. Les chiffres donnés ne correspondent pas à une réalité quelconque et
sont donnés pour les besoins de la compréhension uniquement. Le lecteur pourra calculer
par lui-même les quantités totales ou partielles d’énergies utilisées (sur chaque ligne, ou sur
tout le tableau)
Commentaire sur quelques lignes :
Ligne 7 : Quand les stocks ont diminué en fin d'année la variation de stock est positive
Ligne 9 : Les pertes de transformation apparaissent implicitement avec le signe négatif
NB : On a ici et pour cet tableau ATEP + PERTES (négatives dans ce tableau) = CFT
Un bilan énergétique peut également être exprimé en termes d'énergie utile, agrégeant les
données relatives à l'efficacité de l'utilisation finale d'énergie. Pour calculer cette efficacité, il
est nécessaire de distinguer deux étapes dans le processus de la consommation d'énergie
finale. La première étape se produit lorsque de l'énergie est transformée en un vecteur
d'énergie finale, et la seconde étape correspond à la manière dont cette source d'énergie est
exploitée pour produire des biens ou des services. Par exemple, le combustible diesel peut
être utilisé pour produire de la vapeur dans une chaudière, avec un rendement de 60%, et la
vapeur produite est distribuée à d'autres éléments d'équipement lorsque son énergie est
utilisée. Cette deuxième étape peut avoir une efficacité nouvelle en rapport avec la manière
dont le système de vapeur d'eau est conçu et exploité. Souvent, il est possible d'augmenter
l'efficacité de cette phase sans investissements majeurs. Un bilan énergétique en termes
d'énergie utile exige des données détaillées sur les technologies d'utilisation finale et la
façon dont ces technologies sont utilisées.
Exercice d’application
Approvisionnements :
Production: charbon = 808 tonnes/an; hydroélectricité = 5 232 558 kWh/an
Importations : pétrole =750 tonnes
Exportations : Hydroélectricité = 1 453 488 kWh
Transformations :
25
Utilisation par les centrales thermiques : Charbon = 202 tonnes; Pétrole = 300 tonnes
Production d’électricité par les centrales thermiques : électricité = 4 593 023 kWh
Pertes énergétiques globales : charbon = 15 tonnes; pétrole = 17 tonnes; électricité =
162 691 kWh
Consommation propre des centrales thermiques : électricité = 186 047 kWh
Consommation finale :
Industrie : charbon = 404 tonnes; pétrole = 22 tonnes; Electricité = 3 139 535 kWh
Agriculture: pétrole = 45 tonnes; Electricité = 1 453 488 kWh
Résidentiel: Charbon = 162 tonnes; électricité = 3 430 232 kWh
Usages non énergétiques : charbon : 65 tonnes
Transport: Pétrole = 350 tonnes
NB: on pourra utiliser un tableur Excel pour remplir la table donnée ci-dessous.
Reponse :
26
La fiche remplie est donnée ci-après :
Les facteurs de conversion utilisés sont :
Electricité : 1 GWH = 86 TEP
Charbon : 1 tonne = 0.619 TEP
Pétrole : 1 tonne = 1 TEP
D’où le tableau :
1. La consommation par tête d’habitant, par an = CFT / Population = 1147 / 2500 = 0.46 TEP
2. Intensité énergétique du PIB, I = CFT / PIB (NB : il est également possible de définir une
intensité énergétique avec l’approvisionnement en énergie. On aurait alors I = ATEP / PIB.
Nous retenons ici la définition avec la consommation finale I = CFT / PIB = 1147 / 3500 = 0.33
TEP/ 1000 US $.
27
2.3.2. Tableaux de comptabilité énergétique en unités physiques et en
TEP
Les tableaux ci-dessous sont des extraits d’un projet de fin d’études d’étudiants du 2iE. Ils
concernent la comptabilité énergétique du Burkina Faso pour l’année 2007 pour laquelle des
données suffisamment précises ont été récoltées.
NB : Le tableau pourra comporter des erreurs en raison du temps particulièrement limité
accordé pour le réaliser. Le but visé ici est de nouveau la compréhension des méthodes
utilisées et non l’utilisation des chiffres pour étayer des idées.
Comme expliqué dans ce cours, le bilan proposé comprend en colonnes toutes les sources
d’énergies primaires et les vecteurs énergétiques utilisés au Burkina Faso pendant l’année
2007. Cela va du Bois et du charbon de bois à l’énergie solaire en passant par les produits
pétroliers et la production nationale d’électricité primaire. On pourra remarquer que tous les
produits pétroliers de raffinerie qui ne figurent pas dans les transformations sont donc des
produits importés et comptés comme énergie primaire.
28
transformations de bois en charbon de bois), les résidus agricoles et déchets des industries
agroalimentaires, et l’électricité primaire.
Le tableau donné ci-dessus est en unités physiques. Chaque source d’énergie y figure avec
un chiffre exprimé en unité particulière à la source. Le bois, le charbon de bois et les résidus
sont donnés en tonnes. Les produits pétroliers qui auraient pu être en barils sont ici
exprimés en tonnes également. L’électricité est exprimée en GWh. Le tableau final de
comptabilité énergétique consiste à convertir ces données dans une même unité, la TEP.
C’est ce qui est fait sur le tableau ci-après.
Tableau : comptabilité énergétique du Burkina Faso en TEP. Année 2007 (projet de fin
d’étude Togo Jérôme).
29
Tableau : comptabilité énergétique de la Thaïlande : source IEA 1995
30
2.4. Définition et calcul des ratios énergétiques.
Comme dit plus haut, l’objectif visé par une comptabilité énergétique est une photographie
instantanée, annuelle de la structure de production, transformation et consommation des
formes d’énergie. Cette photographie sert à la planification énergétique. A partir de la
matrice de comptabilité énergétique il est difficile voire impossible de faire les analyses. On
a recours aux ratios énergétiques. Les ratios permettent de faire des comparaisons entre
régions ou pays, et entre valeurs standard et valeurs locales. Nous donnons ci-dessous
quelques-uns des ratios les plus utilisés pour caractériser la structure d’un système
énergétique national ou régional.
Exercice d’application :
Un pays, le Mombo, importe 1 200 000 tonnes de pétrole par an, 8 000 GWh d’électricité, et
950 000 tonnes de charbon de bois. Il produit lui-même 1 500 000 tonnes de charbon
minerais, 2 500 000 tonnes de bois et 3 000 GWh d’hydroélectricité. Quel est son taux
d’indépendance énergétique. Calculer également ce taux uniquement pour l’électricité puis
le charbon (minéral et végétal).
Réponse :
Equivalences adoptées
Electricity: 1 GWh = 86 TEP
Coal: 1 tonne = 0,619 TEP
oil: 1 tonne = 1 TEP
bois : 1 tonne = 0,4 TEP
Charbon de bois : 1 tonne = 0,7 TEP
31
unités
Energie physiques TEP
pétrole (t) 1 200 000 1 200 000 a
Electricité (GWh) 8 000 688 000 b
Charbon de bois (t) 950 000 665 000 c
Charbon minerais (t) 1 500 000 928 500 d
bois (t) 2 500 000 1 000 000 e
hydroélec (GWh) 3 000 258 000 f
TOTAL 4 739 500
I = kep/$US ou
= TEP/1000 $US
Exercice d’application : On considère les données du Mombo, pays ci-dessus cité avec une
population nationale de 13 428 571 d’habitants et un PIB estimé à 15 528 568 700 000 FCA.
Quelle sont les consommations par tête d’habitant et l’intensité énergétique du PIB. On
calculera les deux ratios à partir de l’énergie primaire puis de consommation finale. NB : On
assimilera l’énergie d’approvisionnement à l’énergie consommée.
Réponse :
32
Energie par tête = ATEP / population = 0,35 TEP / hab / an
Intensité énergétique du PIB = ATEP / PIB
= 0,15 TEP / 1000 US $
∆𝑄/𝑄
e = ∆𝑃/𝑃
Exemple d’application :
Réponse :
prix initial P1 = 95 F
prix après augmentation P2 = 104,5 F
demande initiale Q1 = 5120 GWh
demande après augmentation des prix Q2 = 5000 GWh
P / P = -0,1
Q / Q = -0,024
e =Q/Q / P/P = - 0,24
La demande est inélastique car e < 1 en valeur
absolue
33
Le taux de couverture géographique (TCG) : C’est le rapport du nombre de ménages vivant
en zone électrifiée au nombre total de ménages.
Exercices d’application :
Selon les derniers recensements du Burkina Faso dans une des régions du pays qui comporte
5 zones Administratives, les données relatives à la population en 2005 sont.
1°) Déterminer respectivement les taux d’électrification urbaine, rurale et régionale dans
cette région du pays.
2°) Quel est le taux d’électrification du département de Daboura ?
3°) Quels sont les taux de couverture géographique et de desserte de la région sachant que
le nombre de ménages électrifiés représente 56% du nombre de ménages qui ont accès à
l’électricité.
Réponse :
34
Zone urbaines Population pers/ménage Nb de ménages NB de Ménag électrifiés
Sokuy 208400 6 34733,33333 12029
Dio 38894 5 7778,8 3059
Daboura 20229 7,4 2733,648649 1572
Gnomasso 20081 8,4 2390,595238 978
Souroukousso 10476 7,5 1396,8 708
TOTAUX 298080 49033,17722 18346
35
3. Planification énergétique
3.1. Définitions et justification de la planification énergétique
La planification énergétique est le procédé par lequel on développe une politique à long
terme pour aider dans le choix des investissements en énergie au niveau local, national ou
régional. Elle vise à satisfaire la demande par une offre planifiée dans le temps et dans
l’espace, de nos jours en prenant en compte les contraintes de durabilité des systèmes
énergétiques retenus.
La planification énergétique peu aussi bien s’adresser à une ville ou à un groupe de pays.
L’idée de base étant de satisfaire la demande par une offre convenablement planifiée. Quel
que soit le système énergétique choisi le schéma de base sera le suivant.
L’énergie a acquis une telle importance dans les économies nationales que tous les
gouvernements du monde hésitent à laisser ce secteur de la vie économique à la
dérégulation par les lois du marché. Les raisons sont multiples. Quelques-unes de ces raisons
sont :
36
2. Ces investissements peuvent changer totalement la structure de l’économie, ainsi
que des rapports sociaux entre régions ou entre pays. Une région qui dispose de
l’électricité n’a pas les mêmes contraintes de développement qu’une région qui n’en
dispose pas.
3. Certaines sources ou vecteurs énergétiques sont nécessairement gérées par une
entreprise qui en détient le monopole et la maîtrise de technologie (c’est souvent le
cas pour l’électricité, le nucléaire et même le gaz)
Les secteurs de l’énergie obéissent aux lois du marché, c’est-à-dire aux mécanismes de
l’offre et de la demande. Se pose alors la question de quel type d’énergie et à quel prix aux
populations et dans quels conditions faut-il laisser le marché libre ? A cause des problèmes
environnementaux la planification s’impose de plus en plus, avec une intervention de plus
en plus marquée des pouvoirs publics pour réguler le marché et orienter en orientant les
investissements. On parle aujourd’hui de « planification énergétique durable » pour imposer
la prise en compte des problèmes environnementaux aux décideurs. Le résultat est une
régulation imposée au secteur de l’énergie
Tableau : Exemple de scénarios des parts d’énergie selon une étude de l’IEA
Pour arriver à ces résultats quelques règles de base sont à considérer. Une bonne
planification énergétique nécessite :
Une planification énergétique débute par une analyse du présent et du passé c’est-à-dire un
recueil des données énergétiques existantes. Elle consiste à faire l’analyse de l’offre et de la
demande du moment.
Elle doit ensuite veiller à l’établissement des objectifs ou buts visés, ceux vers lesquels on
souhaite tendre. Cela peut être un problème particulier à résoudre ou une opportunité à
saisir.
Elle doit proposer divers scénarios d’interaction des systèmes à partir de modèles
judicieusement choisis. Ces modèles sont de nos jours pour la plupart mathématiques et
constituent le principal obstacle à la vulgarisation de la planification énergétique.
38
Elle doit aussi faire une analyse et une interprétation précise des résultats des scénarios
proposés. La planification finit lorsque ces résultats de simulations peuvent être traduits en
actions à mener pour atteindre des objectifs.
Une planification peut s’adresser à un pays, une région, une ville, une entreprise et tout
autre système énergétique pour assurer une sécurité énergétique, réduire les impacts
environnementaux, améliorer les rapports sociaux, etc.
Ces moyennes cachent une forte disparité selon les régions du globe. D’autre part cette
forte consommation pose deux problèmes majeurs :
39
Le développement durable suppose une consommation des ressources naturelles, dont
l’énergie, de façon suffisamment rationnelle pour maintenir le niveau de vie actuel des pays
développés tout en préservant les ressources comme la vie de l’africain moyen le permet
aujourd’hui.
On est tenté de dire que c’est impossible. Les ressources naturelles (énergétiques entre
autres) sont limitées et la consommation ne fait que croître.
D’où l’idée de compensation carbone et des crédits carbones. Elle permet d’initier des
projets de réduction des émissions de GES pour l’obtention de crédits carbone à valeur
commerciale.
40
gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Un crédit carbone équivaut à une tonne de dioxyde
de carbone (tCO2), également appelé équivalent CO2. Les émissions de GES sont plafonnées
et les marchés sont utilisés pour répartir les émissions entres sources émettrices. L'objectif
est de diriger les investissements vers les projets de faibles émissions par les mécanismes du
marché. Comme les projets d'atténuation des GES peuvent générer des crédits de carbones,
cette approche peut être utilisée pour financer des projets de réduction de carbone entre
partenaires commerciaux dans le monde.
C’est une entente entre émetteurs de CO2 pour polluer là où l’émission de CO2 est la moins
couteuse. On arrive à des marchés de permis d’émission de GES à l’échelle d’entreprises,
groupes d’entreprises ou d’états.
Le mécanisme de développement propre (MDP) est une réponse du protocole de Kyoto aux
demandes des PVD. C’est un mécanisme financier qui appuie le développement économique
en adoptant les méthodes de développement « propres »
Par rapport à une situation de référence les projets dans les PVD doivent générer des crédits
carbones par la réduction des GES. Ces crédits compensent les émissions dans d’autres
parties du monde. Le MDP et les marchés négociables sont distincts et complémentaires.
Ces derniers sont fiancés de façon bilatérale entre entreprises ou entre pays sans passer par
le mécanisme de financement de Kyoto.
Dans le domaine énergétique qui est le plus visé par les mesures d’atténuation des GES les
projets visés sont :
- Les projets d’énergie renouvelables comme par exemple la construction d’un barrage
hydroélectrique en remplacement d’une centrale thermique
- Les projets d’efficacité énergétique (industrie, bâtiment, transport…) pour réduire la
consommation globale d’énergie.
41
- L’industrie chimique productrice de GES
- Le reboisement en vue d’augmenter les puits de Carbonne.
Personne ne met en doute aujourd’hui la relation étroite qui existe entre consommation
d’énergie et développement économique. Les nations les plus riches sont également celles
qui consomment le plus d’énergie. Même si une bonne partie de cette consommation est
pour le loisir il n’en demeure pas moins que le développement dont elles jouissent est en
grande partie dû à une forte consommation d’énergie.
La relation entre richesse et consommation d’énergie est tellement étroite que pendant
longtemps on a cru qu’il y avait même un lien de proportionnalité entre elles comme le
montre la figure ci-dessous.
Ceci signifie que la consommation d’énergie augmenterait au même rythme que la richesse
du pays représentée par le PIB. Jusqu’en 1973, avant la première crise de l’énergie c’était
bien le cas.
42
Le coefficient de proportionnalité est l’intensité énergétique du PIB, I. On constante que
l’intensité énergétique du PIB n’est constant nulle part dans le monde.
Plusieurs pays ont montré que cette proportionnalité n’existait pas et qu’il est possible
d’avoir une consommation d’énergie stable avec une croissance du PIB. Cependant on peut
retenir en règle générale dire que le PIB croit avec la consommation d’énergie. Si la règle
n’est plus tout à fait exacte pour certains pays développés, pour les pays en développement
elle est vraie. On peut même dire sans risque de se tromper que pour amorcer un
développement aussi faible soit-il dans ces pays un minimum de consommation énergétique
est nécessaire. C’est ce que montre la figure ci-dessous due à un groupe de chercheur.
La figure est basée sur l’expérience connue dans divers pays et l’évolution de l’intensité
énergétique correspondante. Selon cette figure il y’aurait une phase ascendante ou
l’intensité énergétique du PIB croît. Ce qui signifie que la consommation d’énergie croît
pendant toute la phase de développement pour passer par un maximum. On constate que I
décroit ensuite régulièrement en tendant vers une limite.
43
anciennement développées est contrastée, légèrement inférieure à la moyenne aux Etats-
Unis (0,173 TEP par millier de dollars de PIB en 2010), significativement moins élevée que la
moyenne dans l’Union européenne, par exemple en France (0,135 TEP par millier de dollars
de PIB en 2010). Source : fondation d’entreprises Alcen pour la connaissance des énergies.
Evolution du PIB pour quelques pays à partir de 1840 (source : le monde diplomatique
Janvier 2005)
Personne ni aucune théorie n’est jamais arrivé à trouver la limite exacte de consommation
d’énergie par tête d’habitant nécessaire pour lancer un développement économique
véritable, basé sur l’augmentation de la richesse avec l’augmentation de l’énergie
consommée.
Cependant et quel que soit la relation qui existe entre richesse et consommation
énergétique, l’énergie est un maillon essentiel du développement économique. Toutes les
activités économiques utilisent l’énergie come intrant essentiel de production. Sans énergie
rien n’est possible.
44
3. Dans un second scenario on constate que l’accroissement des revenus qui est lié à la
croissance économique du pays varie aussi avec un taux = 8% l’an. Les besoins en
électricité des ménages ci-dessus restent les mêmes mais sont également proportionnels à
ce revenu.
Donner sous la forme de graphique à barres verticales en fonction du temps :
b. la puissance électrique nationale nécessaire dans ce second cas.
c. Représentez les deux scénarios sur un même graphique.
Réponse :
1er scénario
2500
Puissance (MW)
2000
1500
1000
500
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Années
45
2ème scénario
5000
4000
Puisssance (MW)
3000
2000
1000
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Années
Scénarios 1 & 2
5000
4000
Puissance (MW)
3000
2000 Série1
Série2
1000
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Années
46
des usages communs et répétés, des règles, des lignes directrices ou des caractéristiques
établies pour s'assurer qu'un matériau, un produit, une méthode ou un service se réalise
comme il était prévu.
Les normes peuvent traiter des aspects techniques de pratiquement n'importe quel produit,
service ou processus.
Les normes de produits définissent un niveau de performance minimum pour une catégorie
particulière de produits, interdisant généralement la vente de produits dont l’efficacité est
en dessous d’un seuil minimum. Un exemple est la norme minimale de performance
énergétique, comme le rendement des moteurs supérieur à 90 %. En augmentant les
niveaux minimums de performance, les normes assurent l’adoption de technologies plus
efficaces, tandis que les fabricants sont incités à trouver les solutions les plus appropriées
pour répondre aux besoins. Dans le secteur de l’énergie on arrive ainsi à une réduction de la
consommation globale.
Les codes de qualité énergétique sont un ensemble de réglementations de construction ou
de normes qui traitent de la performance énergétique de l’ensemble des bâtiments ou des
systèmes de construction. Ils peuvent fixer des exigences minimales dans les domaines de
l'énergie, de l'utilisation des matériaux, des effets environnementaux, de la santé, ainsi que
du niveau de confort minimum, et peuvent s'appliquer à des bâtiments nouveaux ou
existants, résidentiels ou tertiaires, commerciaux ou publics.
Les codes thermiques du bâtiment basés sur la performance générale du bâtiment sont
rédigés pour l'ensemble du bâtiment, par exemple pour la consommation d'énergie annuelle
ou les coûts de l'énergie (exprimé en kWh/an/m2). Entre le code et la norme il n’y a qu’une
différence de niveau de complexité.
La réglementation des marchés ou des approvisionnements est l'achat organisée par des
organismes publics suite à des réglementations préétablies qui peuvent inclure, entre
autres, des dispositions en matière de durabilité. La réglementation des approvisionnements
peut s'attaquer à la performance énergétique, la réduction des impacts environnementaux,
à un rapport coût-efficacité.
La certification obligatoire (généralement dans le bâtiment) est également un instrument de
planification. La certification et l’étiquetage obligatoire des bâtiments ou d’autres systèmes
énergétiques, est un moyen utilisé pour indiquer aux utilisateurs les niveaux de performance
du bâtiment ou du système énergétique considéré. La certification obligatoire a une fonction
informative par la publication des performances des systèmes.
L’évaluation des performances dans la certification des bâtiments peut être effectuée soit
sur la base d’un seul élément tel que l’eau, l’énergie, ou les émissions de GES par exemple.
Les programmes d’audits énergétiques sont utilisés pour réduire la consommation
d’énergie des systèmes en mettant en lumière les postes de surconsommation. Ils mesurent
la performance des bâtiments en tenant compte de la consommation d'énergie et/ou
d’autres caractéristiques et en identifiant les possibilités d’amélioration.
Dans certains pays les pouvoirs publics proposent un programme d’audits gratuits sachant
que les retombées in fine sont également nationales.
47
On peut aussi obliger les utilisateurs de systèmes à respecter un niveau de consommation.
Les obligations d’efficacité énergétique entrainent l’obligation pour les acteurs du marché
d’atteindre un certain montant d'économie d'énergie. Généralement il existe des obligations
légales pour les fournisseurs d'énergie, qui en pratique, promeuvent des actions
standardisées en matière d’efficacité énergétique.
Les charges d’intérêt public sont des frais excédentaires ajoutés aux prix de l’énergie décidé
l’état pour créer des fonds pour l’amélioration des performances ou l’utilisation des énergies
renouvelables. Ils ressemblent donc à une forme spécifique d’impôt sur l'énergie dont les
revenus sont généralement investis dans la mise en place des actions pour améliorer
l'efficacité énergétique ou d’autres aspects comme la durabilité (environnementale) des
projets par exemple.
Les prêts subventionnés favorisent des mesures spécifiques à partir de taux d’intérêt réduits
et meilleurs aux conditions générales de prêt. Ils sont généralement mis en place pour attirer
les investisseurs. Dans la plupart des cas ils sont construits autour de partenariats public-
privé où le gouvernement propose une incitation fiscale aux banques qui en échange offrent
un taux d’intérêt préférentiel pour des investissements préférentiels.
La facturation nette d’énergie renouvelable est un instrument politique qui promeut la
production d’énergie renouvelable en gratifiant les excédents d’énergie qui alimentent le
réseau. En raison de la nature aléatoire des sources d’énergie renouvelable, les participants
aux programmes sont aussi approvisionnés par le réseau. L’écart entre les énergies
consommées et fournies est compté par des outils de facturation nette. Les consommateurs
paient le prix au détail pour utiliser de l’énergie, et le fournisseur d'électricité achète la
production excédentaire à son coût évité.
Les accords volontaires ou négociés entre acteurs sont aussi un moyen de planification. Les
signataires sont généralement des entreprises qui produisent, fournissent ou consomment
des ressources ou génèrent des effets externes négatifs. Les accords volontaires ou négociés
sont des contrats adaptés au cas de situations entre les autorités publiques et les acteurs
privés, lorsque le choix de participer à un programme est donné à ces derniers et qu’ils sont
tenus de s’y conformer en contrepartie d’avantages convenus. La conformité a
généralement pour but de respecter un niveau prédéfini de progrès dans la durabilité sur
une période donnée, ou de mettre en place des ensembles de mesures spécifiques. C’est
l’exemple des crédits carbones.
Les programmes de leadership public sont mis en œuvre à travers des pratiques publiques
qui vont au-delà des exigences minimales. Les programmes de leadership public démontrent
la faisabilité, et un haut niveau de performance et conduisent par exemple à des
changements de comportement. Ils donnent l’exemple à suivre par une bonne pratique
donnée en exemple à tous les acteurs.
Les interventions comportementales, telles que les programmes de sensibilisation,
d'éducation et les campagnes d'information, tendent à viser un changement volontaire de
comportement par des changements dans les perceptions, les préférences et les aptitudes
individuelles et organisationnelles. Ces programmes transmettent des messages généraux à
48
la majorité de la population ou à des groupes cibles spécifiques, et ne fournissent pas
d'informations sur mesure.
Les programmes de feedback de consommation réfèrent à la fourniture d’informations
détaillées liées à la consommation de l’énergie des utilisateurs sur leur facture ou
directement sur le compteur de leurs appareils. Ils servent de référence pour appâter
d’autres personnes intéressées par le programme.
Le support aux entreprises de service énergétique ou « entreprises eco-énergétique » est
un autre moyen de planification énergétique.
De façon générale tous impôts et détaxes pratiqués en vue de favoriser une filière ou
décourager une autre est un instrument de planification énergétique. En règle générale,
jouer sur les prix de l’énergie ou de la technologie est un instrument de planification
énergétique
49
- Instruments de gestion des Systèmes
LEAP est un terme formé des initiales de « Long Range Energy Alternatives Planning
System » réalisé par la société SEI (Stockholm Environnent Institute). LEAP prend en compte
les particularités des pays en développement comme l’utilisation du bois comme source
d’énergie ou des lampes tempête comme source d’éclairage, le faible taux d’électrification
rurale. Il serait donc plus adapté pour la planification énergétique des pays en
développement particulièrement d’Afrique. Les calculs sont réalisables sur autant d’années
que l’on désire : 20 ans, 30 ans, 40 ans etc. le tracé des courbes de simulation est quasi
automatique. Pendant la saisie des données les graphiques de simulation sont
automatiquement montrés au concepteur.
LEAP permet de programmer autant de scénarios que l’on veut sous une forme la plus
diversifiée possible. Pratiquement tous les scénarios de production, transformation et de
consommation d’énergie sont possibles
Les vues ci-dessous donnent une idée à la fois de la complexité mais aussi de la facilité
d’utilisation de ce logiciel. Un des avantages de LEAP c’est de nécessiter très peu de données
en entrée par le concepteur du projet. Beaucoup de données énergétiques existent
directement dans le logiciel.
Les figures ci-dessous donnent des vues partielles du menu d’entrée de LEAP avec à gauche
(sur la première et deuxième figure) le tableau d’entrée des données et juste en-dessous de
ce tableau, celui des graphes et tables de simulation. La troisième figure présente le type de
graphiques proposés par LEAP.
Seule difficulté à l’utilisation de ce logiciel : l’aide pour l’apprentissage n’est pas très facile.
Elle est en anglais avec beaucoup de termes souvent mal expliqués ou mal définis.
On peut aussi introduire « LEAP Energy download » dans un moteur de recherche. Ce qui
conduit au site
http://www.energycommunity.org/default.asp?action=40
Dont la fenêtre est donnée ci-dessous. Il faut se rappeler que le téléchargement est gratuit
pour les pays en développement.
50
Figure : Fenêtre pour de téléchargement de LEAP
51
Figure : Ecran Principal de LEAP
52
Figure : Exemple de tableau de comptabilité énergétique par LEAP
53
3.4.2. Autres outils logiciels de planification
EnergyPLAN est un logiciel d’analyse des systèmes énergétiques réalisé par l’université
d’Aalborg du Danemark. L’analyse est réalisée pas à pas c’est-à-dire d’heure en heure sur
une année. Les résultats sont ensuite analysés sur la base de scénarios ou stratégies de
réglementation techniques et de gestion économique. L’objectif de ce modèle est l’aide à la
décision politique au niveau national en termes de stratégies de planification énergétique.
Les données en entrée sont la demande en énergie, les sources d’énergie renouvelables, la
puissance des centrales installées, les coûts, et différentes de stratégies de règlementation
optionnelles. Les résultats sont les comptabilités énergétiques et les productions annuelles
résultantes ainsi que les consommations.
Les figures ci-dessous donnent également une vue des menus affichés par ce logiciel.
54
Figure : Exemple de fiche des entrées du logiciel EnergyPlan
EnergyPLAN est l’un des logiciels gratuit téléchargeable également sur le net.
Autres logiciels : Ci-dessous les noms d’autres logiciels de planification énergétiques sont
donnés. Cette liste de logiciels similaires fait référence à des logiciels tous disponibles sur
internet en accès libre :
BALMOREL
ENPEP
H2RES
MARKet ALlocation – The Integrated MARKAL EFOM System
PRIMES
Seven2one Modelling
SIVAEL
STREAM
WASP
COMPOSE
55
3.5. Méthode simple de planification énergétique adaptée aux pays
en développement.
3.5.1. Introduction
Comme expliqué ci-dessous la plupart des méthodes de planification énergétique proposent
des logiciels parfois très compliqués et difficiles à maîtriser. La complexité des systèmes mis
en jeux dans la planification énergétique fait qu’il est difficile de se passer de modèles
mathématiques longs et complexes. Il existe cependant quelques méthodes simples de
planification basées sur l’expérience quotidiennes d’experts. C’est l’une de ces méthodes
que nous exposons ci-dessous.
La prise de décision dans le domaine de l’énergie peut suivre les étapes suivantes :
Indentification des problèmes ou des opportunités d’investissement
Identification des options ou scénarios vers la solution
Evaluation et comparaisons des solutions retenues
Sélection de l’option la plus adaptée
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- Les aspects socio-politique ou même institutionnels sont difficiles à prendre en
compte.
- Tous les aspects non quantifiables sont difficilement utilisables dans un modèle
- Les Pays en développement en particulier ont généralement des bases de données
incomplètes et/ou non fiables
- La comparaison des solutions liées aux technologies différentes sont difficiles à
comparer.
La méthode que nous expliquons ci-dessous propose un scénario centré sur les régions
souvent pauvres des pays en développement. C’est le problème de l’adéquation entre l’offre
et la demande à petite échelle dans les pays sous-développés.
La méthode proposée commence comme toutes les autres méthodes par une évaluation
claire des besoins en termes qualitatifs et quantitatifs. En milieu rural ces besoins sont :
L’éclairage
La cuisson des aliments
La ventilation
La réfrigération pour la conservation des médicaments
La production d’eau chaude
L’électricité pour diverses petites applications (radio, TV, Cellulaires…)
La force motrice pour le transport et l’irrigation dans l’agriculture
- Les besoins des activités socio-économiques (moulins, buvette, mécaniciens, menuisiers,
commerçants, charge de batteries, télécentres, restaurants, hôtels)
Ces besoins qui correspondent tous chacun à un service énergétique à satisfaire sont
traduits en quantités d’énergie finale necessaire. Ces énergies finales seront le plus souvent :
- L’électricité de façon générale
- La chaleur (de séchage, de chauffage, de cuisson…)
- Le fuel (tous usages)
- Le gaz (pour la cuisson)
A partir de ces quatre formes d’énergie finale on obtient toutes les formes d’énergie utile
tout en adaptant l’offre à la demande.
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Tableau : étape de la planification énergétique
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- Etc.
Comme exemple de buts visés par les acteurs pour conduire à l’indicateur correspondant on
peut citer :
- Pour le gouvernement : le but visé est de veiller à ce que les lois soient respectées et
que les choix respectent les grandes orientations politiques de l’état
- Pour les investisseurs : Ce sont les coûts, de l’opération en particulier
- Pour les utilisateurs : c’est le coût de l’énergie, la fiabilité et le confort obtenu.
Du fait que les objectifs des acteurs sont souvent formulés dans des termes ambigus, ils sont
difficiles à évaluer. On propose alors les indicateurs ci-dessous qui font office d’indicateurs
standards selon « Carpenter ».
- Création d’emploi
- Faibles investissements
- Economies d’énergie et efficacité énergétiques
- Impact environnemental négatif faible
- Aspects socio-culturels et économique
- Participation des femmes
- Cohérence avec les autres activités du système
Tous ces aspects doivent être notés.
NB : il existe des bases de données pour les objectifs visés par les acteurs ainsi que les
indicateurs correspondants. La méthode de l’analyse multicritère en donne quelques-uns.
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Annexe:
About LEAP
LEAP was originally created in 1980 for the Beijer Institute's Kenya Fuelwood Project, to
provide a flexible tool for long-range integrated energy planning. LEAP provided a platform
for structuring data, creating energy balances, projecting demand and supply scenarios, and
evaluating alternative policies, the same basic goals as the current version of LEAP. Major
funding was provided by Swedish SIDA, German GTZ, the Government of the Netherlands
(DGIS), and US-AID.
LEAP was originally implemented on a mainframe computer. In 1983, with funding from US-
AID, it was converted for use on a minicomputer and a first user-interface was added with the
aim of transferring it to energy planners in Kenya and elsewhere. By 1985, LEAP had been
ported again, this time to the newly emerging IBM PC microcomputer, making wider
dissemination and a more user-friendly interface possible. In the course of the 1980s, LEAP-
based studies were conducted in a dozen countries in Africa, Latin America, and Asia.
In the 1990s, with concern about the environmental impact of energy systems growing, LEAP
became one of the first energy modeling tools to address this concern through the addition of
the Environmental Database (EDB) and enhancements for computing emissions loadings in
LEAP. The United Nations Environment Programme provided major funding for this phase of
development.
The early 1990s saw a broadening of LEAP's user-base. In 1991, the first major LEAP-based
study of an OECD country was conducted "America's Energy Choices": an analysis of the
potential for energy efficiency and renewables in the USA. In 1992, the first global energy
study using LEAP was published titled "Towards a Fossil Free Energy Future" (a report to
Greenpeace). Meanwhile, studies continued throughout the developing world, including a
World Bank sponsored project to integrate LEAP with an emission dispersion model for
studying air quality in Beijing.
The spread of the Internet in the mid-1990s allowed for much wider dissemination of LEAP.
With the issue of climate change rising on the international agenda, LEAP was further
enhanced as a tool for Greenhouse Gas (GHG) mitigation assessments. Many countries used
LEAP for their national communications to the UNFCCC, and for their contributions to the
U.S. and UNEP Country Studies Programs on Climate Change.
By the late 1990s, with support from the Dutch Government (DGIS), a new Windows-based
version of LEAP was created, allowing the original goal of a highly user-friendly energy and
environment planning tool to be more fully realized. The first version of the new tool was
made public in early 2001.
LEAP for Windows continues to be maintained and further developed based on user-
requirements. Recent years have seen major initiatives to develop vehicle stock-turnover
modeling capabilities, better modeling of electric power systems. LEAP has also been
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enhanced to support multi-regional modeling of energy systems for use in major Global and
regional energy studies.
By 2003, with the number of LEAP users approaching 500 with most in the developing
world, a new project was launched to upgrade the support provided to these users and to foster
a community among Southern energy analysts working on sustainability issues. With support
from DGIS, a new web-based community called COMMEND (www.energycommunity.org )
was created, with the number of participating LEAP users growing to over 1500 in more than
130 countries by early 2006.
Buy 2011 the number of LEAP users has reached many thousand in almost countries around
the world. 2011 also sees the release of a major new version of LEAP, which for the first
time includes optimization capabilities as well as an improved user interface, and new and
more robust file format and new capabilities for modeing seasonal and time of days variations
in demand and supply.
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