Programmation de l’extension du service d’électrification rurale - Approche méthodologique

1. Programme d’électrification rurale par raccordement au réseau SBEE Facilité Energie projet N°61 Programmation de l’extension du service d’électrification rurale-Approche méthodologique 02 mars 2009

2. Contexte • La première étape de la mission de maîtrise d’œuvre du programme d’électrification rurale par raccordement au réseau électrique de SBEE porte sur : • la caractérisation de l’offre et de la demande en énergie électrique en zone rurale, en particulier pour les 297 localités pré-sélectionnées • La sélection finale des villages à électrifier parmi la liste des 297 localités à partir d’une optimisation socio-économique et technico-économique • Le programme se déroule dans un objectif de « Réduction de la pauvreté à travers le développement de services énergétiques modernes ».  

3. Objectifs • Définir un cadre méthodologique axé sur 2 ambitions majeures:  Définition pertinente des investissements  Maximiser l’impact de ces investissements • Contribuer au renforcement des capacités en matière de planification  Transfert de connaissances  Vision à long terme

4. Planification: quelle stratégie? 2 approches possibles : • Approche « financière »: projets limités à la recherche du meilleur Taux de Rentabilité Interne (TRI), • Approche « résultats »: les ambitions se traduisent en termes de taux de couverture, taux de connexions… • Disponibilité des fonds connue • Planification orientée vers les besoins et la réduction de la pauvreté

5. Planification: constats • Du fait de la spécificité du monde rural (demande énergétique généralement faible, population dispersée, etc.…), les projets d’électrification ruralesont souvent non rentables • D’où un besoin structurel de subvention des investissements • Dans des contextes de pays en développement souvent caractérisés par des ressources publiques rares, la question de l’optimisation de la subvention se pose avec encore plus d’acuité • Concrètement, la problématique se pose en ces termes: « Peut-on faire MIEUX avec le même niveau de subvention publique ? »

6. METHODOLOGIE – Synthèse Une approche en 4 étapes : • Analyse spatiale: localités prioritaires à un programme d’électrification pour optimiser le développement socioéconomique du territoire d’étude : • population bénéficiaire la plus large possible • impact économique et social optimisé: • Analyse de la demande: consommation actuelle et future des localités du territoire d’étude • Approvisionnement par extension du réseau : calcul du coût d’approvisionnement optimisé pour chaque localité, avec ou sans densification de la desserte • Classement des localités : à partir des critères calculés, pondérés par l’UGP

7. METHODOLOGIE – 1.Analyse spatiale 1: Analyse spatiale 2: Analyse de la demande 3: Calcul du coût d’approvisionnement par le réseau 4 : Sélections des localités / projets

8. METHODOLOGIE – 1.Analyse spatiale • S’intéresser à l’impact d’un programme d’électrification à l’échelle d’un territoire revient à se poser au préalable la question fondamentale des "LIEUX" PRIORITAIRES d’intervention. •  Normalement : 2 étapes: • La sélection:quelles localités doivent être considérées en priorité? • La hiérarchisation: dans quel ordre de priorité ? • Dans le programme SBEE, un premier niveau de sélection a été effectués, avec 297 localités présélectionnées

9. METHODOLOGIE – 1.Analyse spatiale Étape 1: sélection des localités à fort potentiel socioéconomique • Identification des localités à fort potentiel socioéconomique = Pôles de développement • un Pôle de développement est un espace où l'habitat et les activités socioéconomiques se concentrent pour atteindre une certaine densité • notion relative dépendant fortement de l’échelle territoriale de l’étude • Processus d’identification : • Le programme a déjà présélectionné 297 localités. Elles constituent le premier niveau du territoire d’étude

10. METHODOLOGIE – 1.Analyse spatiale Étape 2: classement des localités en fonction de leur potentiel socioéconomique • Introduction d’un paramètre, l’Indicateur du Potentiel de Développement (IPD), qui permettra de classer les localités à l’échelle d’un territoire • « L’IPD mesure la capacité d’une localité à enrayer la pauvreté sur le territoire constitué par elle-même et par les localités dites de sa périphérie » : un Pôle de développement est une localité disposant d’un IPD élevé • L’IPD sera calculé pour les 297 localités qui seront toutes considérées comme des Pôles de Développement • L’IPD est un indice composite compris entre 0 et 1, inspiré • de l’IDH (Indice de Développement Humain)

11. Romain: La parité de pouvoir d'achat (PPA) est un taux de conversion monétaire qui permet d'exprimer dans une unité commune les pouvoirs d'achat des différentes monnaies. Ce taux exprime le rapport entre la quantité d'unités monétaires nécessaire dans des pays différents pour se procurer le même "panier" de biens et de services.Ce taux de conversion peut être différent du "taux de change" ; en effet, le taux de change d'une monnaie par rapport à une autre reflète leurs valeurs réciproques sur les marchés financiers internationaux et non leurs valeurs intrinsèques pour un consommateur. L’IDH combine 3 composantes de poids équivalents: (1) l’espérance de vie, (2) le niveau des connaissances (taux d’alphabétisation des adultes et taux brut de scolarisation), et (3) le PIB réel par habitant ajusté en parité de pouvoir d’achat • L’IPD est défini par 3 composantes de poids équivalents • Santé / Éducation / Économie locale IPD = 1/3 (IPDsanté) + 1/3 (IPDéducation) + 1/3 (IPDéconomie locale)

12. METHODOLOGIE – 1.Analyse spatiale Étape 2: classement des localités en fonction de leur potentiel socioéconomique • Les critères, sous-critères et systèmes de pondération doivent être idéalement le résultat d’un consensus multi-sectoriel  « grille équilibrée » • Pour chaque critère des 3 composantes (santé, éducation, économie locale), le niveau de service le plus élevé est pris en compte • l’IPD reflète la qualité du service disponible pour les populations locales

13. Estimation de la capacité d’attraction des localités Délimitation des zones d’influence des localités Probabilité de déplacement des populations vers une localité Classement basé sur la population totale potentiellement bénéficiaire d’un programme d’électrification d’une localité METHODOLOGIE – 1.Analyse spatiale Étape 3: hiérarchisation des Localités en fonction de la population bénéficiaire (directement et indirectement) Logiciel d’aide à la planification basé sur des modèles mathématiques dits « gravitaires »

14. METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande 1: Analyse spatiale 2: Analyse de la demande 3: Calcul du coût d’approvisionnement par le réseau 4 : Sélections des localités / projets

15. METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande Intérêt de l’analyse de la demande • Etape primordiale dans toute démarche de planification. Celle-ci permet de: • estimer la consommation et la demande de pointe • données d’entrée pour le dimensionnement à • moindre coût des options d’approvisionnement • estimer le nombre potentiel de clients et leurs besoins Ces informations doivent ensuite être recoupées avec la capacité à payer • données d’entrée pour l’analyse économique et financière

16. METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande Objectifs : • Caractériser la demande de chaque localité de la zone d’étude en terme de: • demande de pointe (kW) • consommation totale (kWh par an) • nombre de clients (BT & MT) • courbe de charge classée (monotone) • Ces informations sont renseignées pour: • chaque année de la période de planification • différents scénarios d’approvisionnement (ex. 24h pour extension réseau)

17. METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande Différentes approches : • Prévisions « Top-down » • techniques statistiques et/ou économétriques • relations macro-économiques pour prévoir la demande totale au sein du territoire • Prévisions « Bottom-up » • soit au niveau du fournisseur • soit au niveau de la sous-station • soit au niveau d’une unité de recensement • soit à partir d’enquêtes consommateurs

18. METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande Le Modèle GEOSIM privilégie une approche « Bottom up » • Ménages et infrastructures (écoles, artisans, moulins etc.) présentent différents niveaux et modes de consommation • Il existe également des différences significatives au sein de ces 2 catégories: • entre les ménages pauvres, modestes et aisés • entre les différents types d’infrastructure et de service • Approche à l’échelle de la localité, nécessitant de définir de façon précise la contribution de chaque type de consommateur demande = combinaison des demandes des différents types de consommateur

19. Romain: • La capacité à payer est égale au total des coûts évités pour les ménages non électrifiés +20% (une fois électrifiés, les ménages ont tendance à accroître leur consommation) • Celle-ci peut ensuite être comparée: • Aux estimations fournies directement par les ménages non électrifiés • A la consommation réellement observée dans les ménages électrifiés METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande Types de consommateurs • Les ménages sont répartis par classes d’utilisateur présentant les mêmes: • Capacité à payer pour le service électrique • Niveaux de service escompté (capacité installée) • Les infrastructures et services sont répartis en 3 grandes catégories: • Services publics (pompage de l’eau, éclairage public, bâtiments administratifs…) • Infrastructures & services (boutiques, artisans, écoles, moulins…) • Demandes spécifiques: consommateurs avec une consommation électrique importante (agro-industrie, PME…) et situés dans seulement quelques localités

20. Courbe de charge détaillée – année 1 35000 30000 Infrastructures et services 25000 20000 Consommation (W) 15000 10000 Ménages 5000 0 8-9 0-1 4-5 0-1 2-3 6-7 10-11 12-13 16-17 18-19 20-21 22-23 14-15 Tranches horaires METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande • Fournit la demande horaire moyenne d’une journée, et plus précisément: • Consommation totale • Pointe • Moments de la journée avec une faible demande Données importantes pour le dimensionnement des systèmes d’approvisionnement • Calculées pour chaque scénario avec le nombre de clients et les conso.spécifiques de chaque type de consommateur Courbes de charge journalière

21. 0-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 Total (Wh) Pointe (W) 0 996 996 0 0 0 0 2136 9396 8400 8400 8400 8400 47123 9396 Ménages classe 1 Ménages classe 2 0 1470 1470 0 0 0 0 4276 12462 10992 10992 10992 10992 63647 12462 0 750 750 750 750 750 750 750 750 750 750 0 0 7500 750 Pompage de l’eau 0 0 0 0 0 0 0 188 375 375 375 375 375 2063 375 Éclairage public 0 150 150 150 0 0 0 38 75 75 75 75 75 863 150 Bâtiments administratifs 0 0 0 0 0 0 0 0 2000 2000 2000 2000 2000 10000 2000 Moulins 0 150 150 150 150 150 150 300 300 300 300 150 150 2400 300 Boutiques 0 0 0 100 100 100 100 25 50 50 50 50 50 675 100 Écoles 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 50 50 1100 100 Centres de santé 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Hôpitaux, cliniques Artisans 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Total 0 3616 3616 1250 1100 1100 1100 7812 25508 23042 23042 22092 22092 135370 25508 Total avec pertes 0 3888 3888 1344 1183 1183 1183 8400 27428 24776 24776 23755 23755 145559 27428 METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande Exemple : courbe de charge composite • A partir des consommations horaires de chaque type de client, il est possible de calculer la courbe de charge journalière moyenne de la localité: SOMME En tenant compte des pertes techniques, la demande finale est calculée par la formule suivante: La consommation journalière totale est la somme des consommations horaires; la pointe correspond à la consommation horaire maximale

22. METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande • Hypothèses de croissance entre les années intermédiaires • Croissance de la population • Évolution des classes de ménage • Le poids relatif de la classe la plus pauvre diminue • Les poids relatifs des autres classes augmentent • Augmentation du taux de connexion et des consommations spécifiques • Pour chaque classe de ménage • Pour chaque type d’infrastructure Evolution de paramètres : de l’année 1 à l’année finale planification

23. METHODOLOGIE – 2.Analyse de la demande Analyse de la demande : synthèse Nombre de clients de chaque type Consommation spécifique de chaque type de client Courbe de charge journalière 35000 Courbes de charge journalières moyennes 30000 25000 20000 Consommation (W) 15000 10000 5000 0 0-1 2-3 4-5 6-7 8-9 0-1 10-11 12-13 14-15 16-17 18-19 20-21 22-23 Tranches horaires Consommation annuelle et demande de pointe Courbes des charges classées Paramètres calculés en année 1 pour chaque scénario puis extrapolés Nombre de clients Prévision de la demande Courbes des charges classées 500 250 120 600 000 140,0 450 100 400 200 120,0 500 000 350 100,0 80 300 150 400 000 Clients MT Clients MT 250 80,0 Puissance (kW) 60 Pointe (kW) Consommation (kWh) 300 000 200 100 60,0 150 40 200 000 40,0 100 50 20 50 100 000 20,0 0 0 0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0% 20% 40% 60% 80% 100% Année Durée (% de l’année) Année

24. METHODOLOGIE – 3. Coût d’approvisionnement 1: Analyse spatiale 2: Analyse de la demande 3: Calcul du coût d’approvisionnement par le réseau 4 : Sélections des localités / projets

25. METHODOLOGIE – 3. Coût d’approvisionnement Objectifs • Phase concrète de planification: définition d’un plan d’électrification • Identification des options d’approvisionnement les plus adaptées pour satisfaire la demande. Priorité aux localités qui présentent le plus fort IPD et la population bénéficiaire directe et indirecte la plus élevée • Estimation des investissements et des coûts d’exploitation et de maintenance

26. METHODOLOGIE – 3. Cout d’approvisionnement Approche • Dans le cadre du programme, il est demandé de ne prendre en compte que le scénario d’approvisionnement par le réseau électrique national. • Les Termes de références définissent que l’étude d’optimisation porte : • Sur les 297 localités short-listés • Et dans une deuxième étape sur les localités avoisinantes (densification)

27. METHODOLOGIE – 3. Coût d’approvisionnement Approche • 1ère simulation : extension de réseau en ne considérant que les 297 localités visées • 1er niveau de résultat pour classement technico-économique (critère : coût du kWh) • 2ème simulation : l’extension obtenue est intégrée à notre réseau de départ. A partir de ce réseau étendu, on relance une extension afin de densifier (réintégration de l’ensemble des localités du pays) et d’optimiser le raccordement des 297 localités, en se fixant une limite de distance au réseau (raccordement des localités à moins de X km de l’extension). On densifie nos extensions et non pas le réseau initial.

28. METHODOLOGIE – 3. Coût d’approvisionnement Approche • 3ème simulation : on connaît désormais les localités «susceptibles» d’optimiser le raccordement des 297 localités. On relance une dernière simulation en considérant les « 297 localités » + «localités pour optimisation », ceci afin d’obtenir un tracé du réseau plus cohérent que celui obtenu lors de la 2ème simulation. • Comparaison des résultats avec ceux obtenus lors de la 1ère simulation (évolution du kWh, du coût/ménage)

29. Localité Réseau Possibilité d’interconnexion Localité de la short list METHODOLOGIE – 3. Coût d’approvisionnement Définition des projets : • Un projet comprend: • Une ou plusieurs localités, parmi lesquelles en général au moins une localité de la short liste de 297 • Un raccordant les localités entre elles • Une connexion au réseau MT actuel

30. METHODOLOGIE – 3. Coût d’approvisionnement Définition des « projets » : optimisation • Ambition: réduire le coût d’approvisionnement des Localités • Paramètre d’étude: coût actualisé du KWh • Coûts (i): coûts en année i (investissements + exploitation & maintenance) • Bénéfices (i): kWh vendus en année i • r: taux d’actualisation économique • Horizon: horizon de la planification

31. METHODOLOGIE – 3. Coût d’approvisionnement 1: Analyse spatiale 2: Analyse de la demande 3: Calcul du coût d’approvisionnement par le réseau 4 : Sélections des localités / projets

32. METHODOLOGIE – 4. Sélection des projets / localités • Les 3 critères calculés seront utilisés pour établir la liste finale • Population bénéficiaire directe et indirecte • IPD des localités • Coût (FCFA/kWh) d’approvisionnement des abonnés de chaque localité Définition des projets / localités à électrifier