Atelier de partage sur loptimisation nergtique des services

Atelier de partage sur l’optimisation énergétique des services d’eau au Sénégal Opportunités du mixte solaire/thermique pour l a viabilité technique et financière des forages d’eau en milieu rurale : Cas de Thiehel Sebbe et Doumga Rindiaw Partenaires de la coopération décentralisée Dakar, le 7 Nov 2016 1

Plan de présentation ADOS, un opérateur d’appui au développement durable de Matam Le SOLAIRE dans la région de Matam Le SOLAIRE , une énergie qui impacte positivement sur le prix de l’eau Le SOLAIRE ou THERMIQUE Le SOLAIRE, enjeux à Matam : Etude de cas dans la commune de Bokidiawé 15/10/2021 2

Renforcement des capacités de maîtrise d’ouvrage des collectivités locales de la région de Matam, en matière d’accès à l’Eau et à l’Assainissement ADOS, Opérateur d’appui au développement durable de Matam ADOS (Ardèche Drôme Ourossogui Sénégal) q CG Ardèche >>> Dépt Matam q CG Drôme >>> q Valence/Agglo >>> Waoundé q CD Ardèche/Drôme >>> Dépt Ranérou Dépt Kanel Domaines d’intervention 15/10/2021 Ø Ø Ø Hydraulique (Eau/assainissement) Education Santé Agriculture Partenariat d’acteurs Ø Education au développement (EAD) 3

ADOS, Opérateur d’appui au développement durable de la région de Matam Coopération décentralisée / Développement local A C T I V I T E S q Accompagner les collectivités à élaborer leurs plans de développement (PDD, PDC) q Participer à l’identification et à la mise en œuvre des projets ; q Appui aux CL dans la conception, l’étude et la réalisation des projets de développement ; q Appui conseil, Assistance à la maitrise d’ouvrage et maitrise d’œuvre des projets ; q Favoriser les échanges de pratique et de compétences entre CL du Nord et du Sud ; q Soutenir les projets des associations de migrants ; q Accompagnement, animation et renforcement des capacités d’action des associations communautaires. De la nécessité d’animer des dynamiques locales 15/10/2021 4

Le Programme Hydraulique et Assainissement (PHAR) Ancrage politiques nationales § Un programme de coopération en adéquation avec les stratégies nationales en matière de réduction de la pauvreté et des politiques sectorielles en matière d’hydraulique § Un programme qui s’inscrit dans le cadre de la Réforme du système de gestion des forages ruraux motorisés en région de Matam : l’ère de la professionnalisation des acteurs § Transfert de la maintenance des forages ruraux motorisés : une nouvelle politique à accompagner dans la région de Matam § Renforcement partenariat entre Collectivités Locales, Service déconcentré de l’Etat (Direction Régionale de l’Hydraulique), secteur privé et populations lors du PHR. L’existence de ces liens est déterminante pour un fonctionnement durable du système local de gestion de l’eau. 5

Eau et Energie, deux éléments interactifs

Eau et Energie, deux facteurs d’intégration et de coopération Quelle énergie pour quel forage : Place du solaire et son impact dans la région de Matam 15/10/2021 7

De l’Energie pour mobiliser l’Eau potable Energie thermique Energie solaire Energie éolienne 8

Energie thermique • L’énergie thermique est toujours la solution privilégiée pour l’exhaure en région de Matam, et ce en raison de la faible couverture du réseau SENELEC. Le fonctionnement du forage est alors assujetti à l’approvisionnement de l’ASUFOR en carburant, ce qui peut parfois être problématique dans les zones les plus reculées. Parmi ces forages on note deux cas de figure : • Le couplage d’un groupe électrogène avec une pompe électrique immergée qui est le cas le plus fréquent et qui concerne 40 % des forages de la région (environ 28 % du volume produit quotidiennement). On trouve ce type d’installation dans l’ensemble de la région, et préférentiellement dans le Diéri et le Ferlo. • La pompe thermique à axe vertical qui a tendance à progressivement disparaitre au profit de la solution précédente mais qui représente encore environ 5 % des systèmes AEP exploités (4 % du volume produit). On trouve ces pompes sur des forages relativement anciens, aussi bien dans le Dandé Mayo que dans le Ferlo. 9

Energie électrique • Le couplage de l’énergie électrique, en provenance du réseau SENELEC, avec une pompe immergée ne concerne que 40 % des forages exploités mais un peu plus de la moitié des volumes produits (59 %). • La quasi-totalité de ces forages se situe sur l’axe électrifié longeant la RN 2 (Orefonde. Bokiladji), sur quelques axes secondaires proches et dans certaines zones électrifiées du Dandé Mayo. • Cette solution à priori plus économique et plus simple en matière d’exploitation et de maintenance est maintenant presque généralisée à tous les systèmes AEP éligibles. • Avant cela, nombre d’ASUFOR se sont heurtés à des lenteurs administratives occasionnant des délais en mois voir années, pour la mise en place du compteur, du transformateur électrique nécessaires à leur raccordement, avant l’ouverture effective de leur abonnement. 10

Energie solaire § Environ un forage sur 5 fonctionne à l’énergie solaire, mais ces ouvrages ne contribuent qu’à hauteur de 6 % de la production journalière du parc régional. § Quasiment tous ont été réalisés dans le cadre de deux programmes régionaux solaires dans les années 1980, puis 2000 ; § Il s'agit uniquement de systèmes équipés d'onduleurs et fonctionnant au fil du soleil, c'est à dire sans accumulateur. § Si elle permet une production d’eau à moindre coût, et avec relativement peu d’entretien, cette solution ne présente pas autant de souplesse que celles de l’énergie électrique ou thermique. § L’énergie solaire est en effet disponible et abondante quasiment toute l’année en région de Matam, mais ne permet pas de faire face à d’importantes variations d’exploitation (à moins de sur-dimensionner les installations). § L’utilisation de l’eau du forage se limite alors aux usages domestiques, relativement constants dans l’année, ce qui explique la faible part d’eau produite à l’énergie solaire par rapport au nombre relativement important de forages. § Même dans ces conditions, en cas de couverture nuageuse, certains points de production peuvent ponctuellement rencontrer des difficultés à faire face à la demande, du fait du choix de l’énergie solaire, et alors que le potentiel des ouvrages est souvent nettement plus important que l’exploitation qui 11 en

Carte des forages par énergie utilisée 12

Sources d’énergie utilisées à Matam 13

SOLAIRE ----000 ------- L’impact solaire sur le prix de l’eau 15/10/2021 14

Prix de l’eau § En région de Matam, la quasi-totalité des ASUFOR pratique la vente d’eau au volume ; la vente au forfait existe encore sur quelques très rares sites ne disposant pas de compteurs sur les branchements, ou ne disposant pas d’ouvrage de distribution destinés à la population (anciens forages pastoraux). § Le prix moyen pratiqué au niveau des branchements privés de la région est de 278 f/m 3, et de 316 f/m 3 aux borne-fontaine (la différence correspondant à la rémunération du fontainier). Dans les cas de forages pastoraux on trouve généralement, parallèlement à une vente au volume pour la consommation domestique, une tarification au forfait journalier pour chaque tête de bétail (ovin, asin, caprin, etc. ) § L’ensemble des recettes de l’ASUFOR provenant de la vente de l’eau doit permettre de couvrir la totalité de ses dépenses. A ce titre, les éléments déterminants du prix de 15

Couts d’exploitation § L’énergie nécessaire à l’exhaure, qui varie en fonction de sa nature (thermique, électrique, solaire) et de l’accessibilité de la ressource (profondeur de la nappe captée). § Les coûts d’entretien, maintenance et réparation légère des installations qui sont à la charge de l’ASUFOR § Les coûts de déplacement d’équipe de dépannage en cas d’intervention lourde ou de déplacements d’un technicien (BPF, entreprise privée sous contrat) § Les coûts éventuels de contrat de maintenance qui touchent principalement les forages solaires (environ 200 000 f/an) § Le personnel, qui se limite généralement à un conducteur, voir à un gardien, un releveur, et des fontainiers (rémunérés directement sur le volume vendu, souvent 50 f/m 3). On notera aussi que de plus en plus d’ASUFOR ouvrent un bureau de recouvrement avec un caissier. 16

La variation du prix de l’eau- source d’énergie, point déterminant § A Matam, on observe un lien direct entre l’énergie utilisée pour l’exhaure, premier poste de dépense des ASUFOR, et le prix de l’eau payé par l’usager. § En toute logique les forages exploitant le thermique (groupe électrogène ou pompe à axe vertical) ont des coûts d’exploitation et donc des prix de vente plus élevés que la moyenne, avec 359 f/m 3 (au branchement privé) pour les forages équipé d’un groupe électrogène. § A titre de comparaison, le prix de vente moyen au niveau des forages raccordés au réseau SENELEC est de 253 f/m 3, et de 223 f/m 3 pour les forages solaires. 17

Prix de vente de l’eau 18

Repartition spatiale du prix de l’ eau 19

De l’Energie pour mobiliser l’Eau potable Energie thermique Energie solaire Energie éolienne 20

SOLAIRE ----000 ------- Retour sur le projet mixte énergétique dans la Commune de Bokidiawé 21

PRESENTATION COGELEC ▪ Cogelec Energy est une entreprise de services énergétiques et d'ingénierie électrique ▪ Nous travaillons dans: • l’extension de réseau électrique; • L’installation électrique pour les industries; • Le pompage d’eau potable et pour l’agriculture • La protection électrique NOTRE MISSION: EMMENER L'ÉNERGIE PARTOUT OÙ DE BESOIN, DE LA MANIÈRE LA PLUS SÛRE ET LA PLUS ÉCONOMIQUE 22

L’énergie solaire ▪ Nous préconisons un pompage au fil du soleil pour tout ou une partie du pompage ▪ Nous évitons d’utiliser des accumulateurs électrochimques sauf cas d’absolue nécessité ▪ L’énergie solaire n’est disponible que 7 heures par jour ▪ Au SÉNÉGAL, nous avons beaucoup de soleil ▪ Le prix des panneaux solaires ont beaucoup baissé pour nous permettre de faire du pompage solaire à un prix défiant la concurrence groupe motopompe 23

Les composants ▪ Des panneaux photovoltaïques ▪ Un contrôleur/onduleur de pompe solaire ▪ Une armoire de protection ▪ Une pompe ▪ Des connexions électriques ▪ Des connections hydrauliques 24

FOCUS SUR LA PROTECTION ELECTRIQUE DES EQUIPEMENTS ▪ Avec n’importe quel type de pompage, il est impératif de bien protéger ses équipements ▪ POURQUOI PROTÉGER SES ÉQUIPEMENTS? § Parce que c’est un investissement lourd et la protection ne représente qu'entre 2 et 5% du prix § Parce que la qualité du courant n’est pas toujours présent (baisse de tension, surtension, déphasage, surintensité etc. ) qui grillent les moteurs § Parce que la qualité du courant provenant des groupes n’est pas bonne (manque d’équilibres, moteurs poussifs, saccades de puissance) qui détruisent les moteurs § Il ne faut JAMAIS connecter directement un système de pompage 25

SOLAIRE OU THERMIQUE? 26

SOLAIRE : QUELS BESOINS EN MAINTENANCE ▪ ▪ ▪ Les panneaux solaires ont une durée de vie de 25 ans La pompe a une durée de vie de 5 -10 ans L’onduleur a une durée de 5 -10 ans Le point à retenir est que les pannes sont très rares Ci-contre, photo d’une rénovation d’une station de pompage solaire pour le forage de Sinthiou Fadjara (Commune Bokiladji) La station date de 2008 et a fonctionné sans grande maintenance (à part le dépoussiérage occasionnel) ▪ L’onduleur est arrivée en fin de vie ▪ Nous en avons profité pour changer quelques panneaux endommagés par un orage (une toiture en tôle était tombée sur quelques panneaux) ▪ Pour améliorer la fiabilité, nous avons changé la pompe ▪ Nous avons remplacé la 27 pompe de 4 k. W que nous

SOLAIRE : Retour sur le projet à Bokidiawé § Nous avons eu l’opportunité d’accompagner ADOS sur deux forages d’eau potable dans la région de Matam (Thiehel Sébé/Doumga Rindiaw) § Le rôle de Cogelec a consisté à aider à la réflexion dans la diminution des couts énergétiques § Qu’avons nous trouvé? • La qualité et le rendement de la pompe sont d’une importance primordiale • La nécessité de prendre des mesures pour gérer le démarrage du moteur et de dimensionner correctement le système de puissance (surtout si groupe électrogène) • Une possibilité réelle de diminuer de manière significative et durable le cout de l’énergie en substituant une bonne partie de l’énergie au solaire (surtout en remplacement de groupe électrogène) 28

Qualité et rendement de la pompe § Une pompe à moteur électrique transforme l’électricité qu’elle reçoit (énergie électrique) en force mécanique § L’idée est simplement de voir quelle quantité d’eau l’on peut extraire par unité d’énergie électrique fournie § Heureusement nous avons une formule pour ça: § Rendement d’une pompe: • Q représente le débit, en mètres cubes par heure • H représente la hauteur, ou la pression, en mètres • P 1 représente la puissance absorbée du moteur, en kilowatts § Rendement des pompes Thiehel Sebbé Q = 28, 1 H = 70, 9 Rendement = 68% Rendement = 83% P 1= 8 Enremplaçant la pompe existante de Thiehel Sebbé par une pompe avec le même niveau de rendement qu’à Doumga Rindiaw, on peut économiser environ 1, 1 million en frais de carburant par année Doumga Rindaw Q = 53, 7 H = 62, 5 P 1 = 11 29

Gestion du démarrage moteur • Malgré la différence dans la taille des pompes, les deux sites on chacun un groupe électrogène de même marque et de même taille (30 k. VA) • La taille du groupe électrogène rapportée à la taille du moteur de la pompe nous donne • Doumga Rindiaw = 2 x la taille de la pompe • Thiehel Sebbé = 3 x la taille de la pompe • La raison du surdimensionnement des groupes électrogènes est la gestion “très crue” du démarrage moteur • Le démarrage moteur pourrait être géré différemment: • Dans l’armoire électrique avec un démarrage en “Etoile” et un fonctionnement en “Triangle” • Avec un composant additionnel: un variateur de vitesse moteur qui permet de réduire les peaks d’appel de courant au démarrage § En diminuant la taille du groupe électrogène de Thiehel Sebbé, on pourrait économiser environ 2 millions de francs CFA en frais de carburant par année § Avec une bonne gestion du démarrage, la taille du groupe électrogène pourrait être diminuée de 30 k. VA à: § Environ 21 k. VA Doumga Rindiaw, économisant environ 2, 3 millions par année 30 § Environ 15 k. VA

Réduction des couts d’énergie par l’hybridation DOUMGA RINDIAW § Possibilité d’utiliser le solaire à 100% pour les besoins existants § Réduction du cout de l’énergie de 79 francs par m 3 a 25 francs par m 3 § Hybridation au diesel donnerait des économies substantielles comparée à la solution hybridation par des accumulateurs ou l’option diesel total 31

Réduction des couts d’énergie par l’hybridation THIEHEL SEBBE § Possibilité d’utiliser le solaire à 100% pour les besoins existants § Réduction du cout de l’énergie de 149 francs par m 3 à 51 francs par m 3 § Hybridation au diesel donnerait des économies substantielles comparée à la solution hybridation par des 32 accumulateurs ou l’option

Solaire : précisions sur des mythes et clichés § Le solaire c’est pour les petites puissances : • L’investissement initial plus important (comparé au thermique et a la SENELEC) a fait que le pompage solaire n’était installé que sur de petites puissances, donc pour des usages moins productifs • Cet obstacle économique est devenu dans l’esprit de certains un obstacle technique • Or il n’y a pas d’obstacle technique. N’importe quelle pompe électrique de n’importe quelle puissance peut être alimentée par le solaire • En plus, le cout des panneaux photovoltaïques a baissé grandement, réduisant ainsi de façon substantielle le montant initial à investir • Le solaire n’est pas rentable : • Le composant le plus cher et le plus capricieux est la batterie • Une installation au fil du soleil n’utilise pas de batteries • On peut donc avoir une installation simple, durable et très économique pour le pompage • Sur un horizon de 5 ans, le pompage solaire est compétitif face à l’ énergie SENELEC • Sur un horizon de 1 à 2 ans, le solaire est compétitif face au diesel • Le solaire ne marche pas par temps nuageux : • Bien dimensionner et avec des composants de dernière génération (par 33 ex. fonction MPPT), le solaire peut donner de bons rendements en

SOLAIRE ----000 ------- De l’eau productive pour promouvoir un développement économique local intégré dans la Commune de Bokidiawé 34

Objectif projet commune de Bokidiawe L’objectif global de ce projet est: • Contribuer à la réduction des changements climatiques en équipant en solaire deux forages multi-villages de Bokidiawé; et • Promouvoir le développement économique local en impulsant la réalisation d’activités économiques possible grâce à un prix de l’eau attractif. Il se décline en 2 objectifs spécifiques : 1) Réduire les impacts sur l’environnement en terme de consommation Carbonne et diminuer le coût de l’eau par le passage d’une énergie 100% fossile à un mixte solaire/thermique pour les systèmes d’exhaure; et 2) Impulser des activités économiques liées à l’eau et développer le réseau pour sécuriser la production d’eau en atteignant un seuil de rentabilité pour le forage et une capacité à payer pour les familles bénéficiaires 35

Composantes du projet 1) Mise en place d’un dispositif opérationnel de pilotage et de suivi -évaluation du projet 2) La transition énergétique avec l’équipement des ouvrages hydrauliques en solaire : 3) Le renforcement du réseau de distribution d’eau existant : • Réalisation des extensions de réseau sur les deux sites afin de pouvoir desservir l’ensemble de populations de 8 villages polarisés pour les deux ouvrages • Remise à niveau des équipements hydrauliques pour permettre une meilleure exploitation et une rationalisation des couts de production • Réalisation des branchements privés avec l’installation d’un robinet et d’un compteur dans chacune des concessions des 8 villages 4) La promotion du développement économique local sur la base de la réduction du prix de l’eau 36

Installation de système mixte d’énergie intégrant le solaire § Installation du matériel solaire : les forages de Doumga Rindiaw et Thiehel Sebbé seront équipés en installations solaires. § Réalisation du plan de formation à la gestion et à l’entretien des ASUFOR et conducteurs de forages à la maintenance préventive et l’entretien des équipements. § Réalisation des équipements marchands (périmètre maraicher agro -écologique, équipé de goute à goute) pour l’appui à la production par le renforcement de périmètres maraichers. § Mise en place du système de gestion et encadrement et accompagnement des populations pour s’organiser en société anonymes sur le modèle des SIPA (Sociétés d'Intensification de la Production Agricole mises en place par l’Etat pour accompagner la valorisation des périmètres irrigués). § Accompagnement technique sur les nouvelles technologies agricoles avec un plan de formation à destination des entrepreneurs locaux souhaitant investir ce secteur sera donc réalisé à l’échelle des 8 villages polarisés par les deux forages. 37

Merci de votre attention Partenaires de la coopération décentralisée 15/10/2021 Présentations Atelier Optimisation énergétique des services d'eau 38