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BESOINS ENERGETIQUES DES QUATRE VILLAGES

Selon l’étude qu’on a fait sur cette île, on constate que les gens ont besoin d’énergie électrique pour faire développer eursl activités quotidiennes, surtout la pêche. Pour mieux évaluer ces besoins un e enquête sur place a été effectuée durant deux semaines. Pour raison d’insuffisance de temps quatre villages seulement (Antafiambotry, Ampasikely ambony, Ampasikely ambany et Ampasindava) ont été pris en considération.

POUR ANTAFIAMBOTRY

Le village d’Antafiambotry est le plus vaste par rapport aux autres. Presque tous les habitants sont des pêcheurs. Des e nquêtes ont été faites sur chaque lots pour savoir les charges qu’ils forment essentiellement utiliser en énergie électrique. Les résultats montrent que la population voudrait utiliser les charges suivantes : ampoules, ventilateurs, réfrigérateurs, congélateurs, télévisions, lecteur VCD, radio cassette, tour électrique, fer à repasser, mégaphone, clavier.
D’après ces enquêtes, actuellement nous avons pu estimer que les habitants d’Antafiambotry ont besoin de 38KW environ. Ce chiffre est obtenu par l’analyse des données des enquêtes qu’on a faites sur ce village.

POUR AMPASIKELY

Le village d’Ampasikely est composé en fait de deux villages distants de 800m. Comme à Antafiambotry, tous les habitants sont presque des pêcheurs. Pour pouvoir évaluer leurs besoins en énergie électrique, on a fait des enquêtes accompagnées par les quartiers mobiles pour faciliter les tâches. On constate qu’ils voudraient utiliser les différentes charges suivantes : ampoules, ventilateurs, réfrigérateurs, congélateurs, fer à epasser, machine à coudre, brushing, mégaphone, ordinateurs, tour électrique.
D’après l’analyse des résultats, on constate que les habitants de ces deux villages auront besoin de 33KW environ.

POUR AMPASINDAVA

Le village d’Ampasindava est assez grand mais peu peuplé. Il possède environ 2Km de plage en sable fin. Les activités quotidiennes des habitants se concentrent sur la culture vivrière et la pèche.
Pour mieux connaître leurs besoins énergétiques, ona fait une enquête identique aux deux villages précédents. On a eu les résultats sur le nombre des : ampoules, ventilateurs, réfrigérateurs, congélateurs, brushing, radio cassette, télévisions, lecteur VCD, machine à coudre. On trouve que ce village a besoin de 3KW environ actuellement.

EVALUATION TOTALE DES BESOINS POUR LES QUATRE VILLAGES

Les résultats des enquêtes ci-dessus, montrent que leurs besoins énergétiques sont différents. On constate que le village le plus peuplé a besoin d’une quantité d’énergie plus importante par rapport au village moins peuplé. Donc actuellement, la puissance éventuelle de l’ensemble des charges des quatre villages est évaluée aux environs de 70KW. Cette puissance concerne 124 foyers dont 83 pour Antafiambotry, 37 Ampasikely ambony et ambany et 4 pour Ampasindava.
En analysant les résultats des enquêtes, ont trouve que les besoins énergétiques des foyers peuvent être classifiés en quatre catégories à savoir :
Catégorie 1 : Les foyers utilisant l’électricité pour l’éclairage et l’alimentation de petit radio ;
Catégorie 2 : Les foyers qui ont besoin d’électricité pour l’éclairage et l’alimentation des divers appareils domestiques, tels que : radio, télévision, lecteur VCD et ventilateur ;
Catégorie 3 : Les foyers ayant besoin d’électricité pour l’éclairage, la radio, la télévision, lecteur VCD, ventilateur, réfrigérateur et congélateur,
Catégorie 4 : Les foyers qui utilisent en plus d’autres charges que celle de la catégorie 3.

Classification des foyers par catégorie

Le tableau ci-dessous montre la classification des foyers sur chaque village par catégorie.
D’après le tableau ci-dessus, à Antafiambotry, on trouve que la plupart des gens ont besoin l’électricité pour l’éclairage et l’alimentation de radio, télévision, lecteur VCD et ventilateur (Catégorie 2).
Pour Ampasikely, ils ont besoin l’électricité dans la catégorie 3 et pour les gens Ampasindava, la moitié des habitants se trouve dans la catégorie 4. Donc pour qu’on puisse choisir le système de production d’énergie électrique et en tenant compte du coût de l’énergie produite, il est nécessaire de savoir le nombre de foyers intéressés à ce projet d’électrification etles charges qui seront utilisées à l’arrivée de l’électricité.
Le Tableau ci-dessus nous montre que, actuellement la plupart des futurs abonnés d’Antafiambotry ont besoin de puissance égale de 200W, une puissance de 500W pour Ampasikely et Supérieur de 500W pour Ampasindava.

Inventaire des charges prévisionnelles

C’est à partir des charges prévisionnelles qu’on détermine la puissance estimée sur chaque village. C’est pour cela qu’on met sur le tableau ci-dessous les différentes charges prévisionnelles avec leurs puissances sur chaque village.

Puissance estimée dans les cinq années à venir

Une étude d’approvisionnement en énergie électriquedoit prévoir des besoins à long terme. Donc, d’après l’étude qu’on afait sur l’île, on estime que le réseau électrique peut presque couvrir toute l’île.Mais parmi les 14 villages existant sur cette île, on ne considère que les quatre villages qu’on a étudiés. Alors la puissance nécessaire dans les cinq années à venir augmente sur chaque village.

Pour Antafiambotry

La puissance 38KW actuellement estimée peut atteindre jusqu’à 65KW dans les cinq années à venir par l’adoption de l’hypothèse suivantes :
¨ Il y aura une augmentation de 50% des foyers abonnées sur ce village qui atteindront 41 environ, consommant en moyenne 300W par foyer ;
¨ Existence de deux hôtels restaurants nécessitant une puissance, de 5KW chacun ;
¨ Deux boutiques de glace avec une d puissance de 1KW chacune ;
¨ Un petit atelier réparateur de pirogue consommant une puissance de 3KW.
Compte tenu de ces hypothèses, on peut estimer que dans les 5 années à venir le village Antafiambotry aura besoin d’une puissance 65KW environ.

Pour Ampasikely

On a vu précédemment que les besoins énergétiques actuels du village d’Ampasikely sont moindres que celui d’Antafiambotry.
En prenant les diverses hypothèses suivantes, ce besoin en électricité atteindra 56KW environ dans les cinq années à venir :
¨ La croissance de foyers intéressés à ce projet est estimé à 75% de ceux qui existent actuellement, consommant une puissance de 11KW environ.
¨ Un Hôtel restaurant de puissance 5KW.
¨ Un atelier de soudure de puissance 2KW et un atelier bois de 3KW.
¨ Deux boutiques de glace consommant une puissance de 2KW.

Pour Ampasindava

Parmi les quatre villages concernés à ce projet, on voit que le besoin énergétique actuel d’Ampasindava est plus petit parrapport aux autres villages. Donc, pour pouvoir estimer la puissance dans les 5 années à venir sur ce village, on adopte les hypothèses suivantes :
¨ Deux Snack bar avec bungalows pour les touristes de puissance moyenne 2KW.
¨ Les foyers intéressés augmentent de 25 foyers environs, consommant une puissance de 7.5KW.
¨ Deux Hôtels restaurants de 10KW en moyenne.
Compte tenu de ces hypothèses, dans cinq ans les besoins en électricité du village d’Ampasindava deviendra 23KW environ.
Pour assurer la fiabilité de la production d’énergie, le producteur prévoit une puissance de 145KW environs pour ces quatre villages dans les cinq années à venir.

SYSTEMES DE PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE

GENERALITE

Notre civilisation est fondée sur l’utilisation de l’énergie. Sans elle, on ne peut plus vivre au foyer, travailler, se déplacer, transporter, s’informer.
Aux sources d’énergie naturelles telles que les chutes d’eau et le vent, se sont substitués : le charbon, le pétrole, le gaz et maintenant, l’énergie nucléaire. L’énergie électrique, présente à chaque instant dans notre vie, est produite à partir des sources d’énergie primaire rencontrée dans la nature.
Il existe de nombreux systèmes de production de l’énergie électrique dans le monde :
Energie hydraulique ; Energie nucléaire ;
Energie thermique classique ; Energie chimique ;
Energie solaire ;
Energie éolienne ;
Energie électrostatique. Mais nous allons étudier seulement:
L’énergie hydraulique ;
L’énergie solaire ; L’énergie éolienne ;
L’énergie thermique classique.
En effet les trois autres systèmes ne sont pas adaptés à Madagascar surtout à Nosy Faly à cause de l’insuffisance des matières premières qui peuvent produire ces énergies et aussi, que Madagascar est un pays en voie de développement donc il ne peut pas bâtir ces types de centrale.

SYSTEME DE PRODUCTION D’ELECTRICITE PAR L’ENERGIE HYDRAULIQUE

Dès l’antiquité, on a utilisé la vitesse ou l’énergie gravitaire de l’eau ème pour entraîner des moulins. Au 19 siècle le français B. Fourneyron (1802-1867) utilise la pression de l’eau avec des tribunes. Le développement de la production de l’énergie électrique a été lié à celui des turbines dont les rendements et les puissances ont été convenablement augmentées.
On classe les productions d’électricité par l’énergie hydraulique en trois catégories :
Les hautes chutes H> 200m ;
Les moyennes chutes 30m<H<200m ;
Les basses chutes H<30m.

Les productions de l’énergie électrique enhautes chutes

Elles sont caractérisées par une forte hauteur (H>200m). L’usine est toujours située à une distance importante de la prise d’eau (parfois plusieurs kilomètres).

Disposition

La figure ci-dessous nous montre la disposition d’une centrale en haute chute.
Fig.III.1 Schéma d’une disposition en haute chute

Exemple de références des matériels

– Capacité de la retenue : 270 x 106m3
– Barrage en terre et enrochement Hauteur : 120m Longueur : 1400m Largeur à la base : 460m
– Galerie d’amenée d’eau
– Conduite forcée
Longueur : 3.685m
Diamètre : 3.5 à 3m
Hauteur de chute : 882m
– 2 groupes de turbines Pelton : Alternateur à axe vertical Vitesse de rotation : 375tr/mn Puissance : 195000KVA

Fonctionnement en haute chute avec une turbine Pelton

La figure ci-dessous montre la forme exacte d’un type de turbine Pelton.
L’eau est stockée dans une retenue qui est un système de barrage.
Après le passage dans les grilles, l’eau arrive jusqu’à la galerie d’amenée d’eau. L’ouverture de la vanne de tête libère l’eau et passe dans la conduite forcée avec une forte pression.
En arrivant dans la vanne de pied, celle-ci s’ouvre et l’eau à forte pression fait tourner la turbine Pelton en entraînant l’alternateur avec la même vitesse.
La rotation de l’alternateur produit l’énergie électrique et passe à la distribution après avoir transformer par le transformateur.

Les productions de l’énergie électrique enmoyenne chute

Elles sont caractérisées par une hauteur de chute comprise entre 30 et 200m. Le bâtiment de l’usine, où se trouve la centr ale, peut être soit séparé du barrage, soit dans le barrage.

Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre I : MONOGRAPHIE DE L’ILE DE NOSY-FALY
I.1 SITUATION GEOGRAPHIQUE
I.1.1 Carte actuelle de la commune Antafiambotry avec les différents Fokotany et villages
I.1.2 Carte actuelle de l’île de Nosy-Faly
I.1.3 Les villages étudiés et leurs distances
I.2 SITUATION CLIMATIQUE
I.3 RELIEF MORPHOLOGIQUE
I.3.2 Villages limitrophes
I.3.3 Agglomération et lotissement
I.4 HISTORIQUE D’OCCUPATION DE L’ILE
I.5 ACTIVITES ECONOMIQUES
I.5.1 Agriculture
I.5.2 Elevage
I.5.3 Pêche
I.6 POPULATION
I.7 SITUATION ENERGETIQUE ACTUELLE
Chapitre II BESOINS ENERGETIQUES DES QUATRE VILLAGES
II.1 POUR ANTAFIAMBOTRY
II.2 POUR AMPASIKELY
II.3 POUR AMPASINDAVA
II.4 EVALUATION TOTALE DES BESOINS POUR LES QUATRE VILLAGES
II.4.1 Classification des foyers par catégorie
II.4.2 Inventaire des charges prévisionnelles
II.5 Puissance estimée dans les cinq années à venir
II.5.1 Pour Antafiambotry
II.5.2 Pour Ampasikely
II.5.3 Pour Ampasindava
Chapitre III SYSTEMES DE PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE
III.1 GENERALITE
III.2 SYSTEME DE PRODUCTION D’ELECTRICITE PAR L’ENERGIE HYDRAULIQUE
III.2.1 Les productions de l’énergie électrique en hautes chutes
III.2.1.1 Disposition
III.2.1.2 Exemple de références des matériels
III.2.1.3 Fonctionnement en haute chute avec une turbine Pelton
III.2.2 Les productions de l’énergie électrique en moyenne chute
III.2.2.1 Disposition
III.2.2.2 Différentes types de barrage
III.2.2.3 Turbine Francis
III.2.2.4 Exemple de références des matériels
III.2.3 Les productions de l’énergie électrique en basse chute
III.2.3.1 Disposition
III.2.3.2 Turbine Kaplan
III.2.3.3 Exemple : Centrale de Rhinau sur le Rhin
III.3 SYSTEME DE PRODUCTION D’ELECTRICITE PAR ENERGIE THERMIQUE CLASSIQUE
III.3.1 Principe de fonctionnement
III.3.1.1 Générateur de vapeur
III.3.1.2 Gaz de combustion
III.3.1.3 Fonctionnement de circuit eau vapeur
III.3.2 Exemple de caractéristiques d’une unité de 600MW
III.3.2.1 Pour le générateur de vapeur
III.3.2.2 Pour la turbine
III.3.2.3 Pour l’alternateur
III.4 SYSTEME DE PRODUCTION D’ENERGIE ELECTRIQUE PAR PANNEAU SOLAIRE
III.4.1 Piles photovoltaïques
III.4.1.1 Schéma bloc de fonctionnement
III.4.1.2 Exemple de panneau solaire
III.4.1.3 Performances des panneaux solaires
III.4.2 Utilisation des concentrateurs solaires
III.4.2.1 Schéma bloc de fonctionnement
III.4.2.2 Fonctionnement
III.5 SYSTEME DE PRODUCTION D’ENERGIE ELECTRIQUE PAR ENERGIE EOLIENNE
III.5.1 Schéma de principe de petite éolienne
III.5.2 Principe de fonctionnement
Chapitre IV COMPARAISON ENTRE ENERGIE RENOUVELABLE ET ENERGIE CONVENTIONNELLE
IV.1 DEFINITION
IV.1.1 Energie renouvelable
IV.1.2 Energie conventionnelle (non renouvelable)
IV.2 AVANTAGE ET INCONVENIENT DES ENERGIES RENOUVELABLES
IV.2.1 Avantages
IV.2.2 Inconvénients
IV.3 AVANTAGES ET INCOVENIENTS DES ENERGIES CONVENTIONNELLLES
IV.3.1 Avantages
IV.3.2 Inconvénients
IV.4 CHOIX DES SOURCES D’ENERGIE ELECTRIQUE ADAPTEES POUR L’ILE DE NOSY-FALY
Chapitre V ETUDE COMPARATIVE DE SYSTEMES DE PRODUCTION POSSIBLES SUR LES QUATRE VILLAGE..
V.1 SYSTEME DE PRODUCTION PAR PANNEAU SOLAIRE
V.1.1 Disposition des stations de recharge sur les deux villages
V.1.2 Station de recharge Antafiambotry
V.1.3 Station de recharge Ampasikely
V.1.4 Liste des matériels nécessaires pour les deux stations
V.1.5 Coût estimatif des matériels
V.1.6 Disposition de l’installation des abonnés
V.1.7 Calcul de capacité pour une batterie
V.1.7.1 Méthode de calcul de puissance journalière
V.1.7.2 Puissance d’une batterie en fonction d’autonomie souhaitée
V.1.8 Coût d’électricité produite
V.2 SYSTEME DE PRODUCTION PAR GROUPE ELECTROGENE
V.2.1 Schéma bloc d’un groupe électrogène
V.2.2 Le groupe électrogène pour 4 villages
V.2.2.1 Tableau et courbes de charges
V.2.2.2 Interprétation
V.2.3 Puissance de groupe installée
V.2.4 Méthode d’implantation de la centrale
V.2.5 Disposition de la centrale sur la carte de l’île de Nosy-Faly
V.2.6 Schéma d’installation de la centrale thermique diesel
V.2.7 Choix des appareillages pour l’installation
V.2.7.1 Choix des générateurs synchrones (G1 et G2)
V.2.7.2 Choix des disjoncteurs
V.2.7.3 Choix des sectionneurs
V.2.7.4 Choix des transformateurs de puissance
V.2.7.6 Choix des jeux de barre JB1 et JB2
V.2.7.7 Choix de conducteur de ligne
V.2.8 Les matériels nécessaires pour la production d’énergie thermique
V.2.9 Installation typique des abonnés
V.2.10 Consommation des futures abonnées
Chapitre VI IMPLICATION PEDAGOGIQUE
VI.1 ELECTRICITE
VI.1.1 Définition
VI.1.2 Tableau des énergies électriques
VI.2 CONVERSION DE L’ENERGIE SOLAIRE
VI.2.1 Définition
VI.2.2 Principe de fonctionnement
VI.3 CONVERSION D’ENERGIE PAR EOLIENNE
VI.3.1 Définition
VI.3.2 Principe de fonctionnement
VI.4 CONVERSION DE L’ENERGIE NUCLEAIRE
VI.4.1 Définition
VI.4.2 Principe de fonctionnement
VI.5 CONVERSION PAR ENERGIE HYDRAULIQUE
VI.5.1 Définition
VI.5.2 principe de fonctionnement
VI.6 CONVERESION D’ENERGIE PAR GROUPE ELECTROGENE
VI.6.1 Définition
VI.6.2 Principe de fonctionnement
VI.7 EVALUATION
VI.7.1 Exercice d’application
VI.7.2 Correction de l’exercice
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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