Approches technico-économiques d`optimisation des systèmes

Résumé
Le développement des systèmes énergétiques renouvelables et/ou conventionnels pour
l’alimentation des zones décentralisées est confronté à de multiples barrières techniques,
institutionnelles, socioculturelles et surtout financières. La solution défendue dans cette thèse
est de rechercher des approches pour concevoir des systèmes durables et rentables, conditions
requises pour le développement de l’électrification rurale par le secteur privé. L’analyse des
différents critères économiques permet tout d’abord de définir plusieurs types d’équivalence
entre critères économiques: équivalence décisionnelle, équivalence pour le dimensionnement
optimal et équivalence pour le classement des solutions techniques. Cette première étude
permet de démontrer que les 3 critères économiques habituellement utilisés (le LCOE, le taux
de rentabilité interne, et le temps de retour sur investissement) aboutiront à des solutions
techniques optimales différentes. Un modèle technico-économique est alors développé pour
les systèmes hybrides PV/Diesel sans batteries de stockage en site isolé. Une application au
site 2iE-K1 (Ouagadougou) permet de valider la conformité des modèles par comparaison au
logiciel HOMER. On montre que les critères de taux de rentabilité interne maximum ou de
temps de retour sur investissement minimum limitent l’investissement et le montant de la
dette maximale. Plusieurs solutions optimales, dépendant du critère économique considéré,
sont alors proposés pour un cas d’application réel: l’électrification de la localité rurale de
Bilgo. Le travail réalisé se situe donc dans la branche des outils de dimensionnement optimal
et d’évaluation technico-économiques des systèmes de production d’énergie.
Mots clés : Electrification rurale, solaire photovoltaïque, Diesel, modélisation, optimisation,
critères économiques, rentabilité, investissement, énergie, système hybride, dimensionnement.
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Abstract
The development of renewable and / or conventional energy systems for power supply
of decentralized areas faces many technical, institutional, socio-cultural and financial barriers.
The solution recommended in this thesis is to look for approaches to design sustainable and
profitable systems for the development of rural electrification by the private sector. An
analysis of various economic criteria allows first to define several types of equivalence among
them: equivalence for investment decision, equivalence for the optimal sizing and equivalence
for ranking technical solutions. This first study shows that the three economic criteria usually
used (levelized cost of energy, internal rate of return and discounted payback period) lead to
different optimal technical solutions. A techno-economic model is then developed for off-grid
batteryless PV / Diesel hybrid systems. An application to 2iE-K1 campus (Ouagadougou) has
been done to validate the compliance of models compared to HOMER software. It shows that
the maximum internal rate of return criteria or minimum discounted payback period criteria
limits the initial investment and the amount of the maximum debt. Several optimal solutions
are then obtained, depending on economic criteria that were considered, for a real case study:
rural electrification for the locality of Bilgo. Therefore, the work carried out is ranked in the
branch of optimal design tools and techno-economic evaluation of energy production systems.
Keywords: Rural electrification, solar photovoltaic, Diesel, modeling, optimization,
economic criteria, profitability, investment, energy, hybrid system, sizing.
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