Modélisation de la ressource et quantification du potentiel en énergies renouvelables disponibles au Cameroun: contribution de leur exploitation au Développement Durable du pays

Abstract

Cette Thèse a pour objectif principal, l’optimisation de la production énergétique au Cameroun grâce aux énergies renouvelables. Elle vise de manière spécifique à localiser, modéliser et quantifier les ressources énergétiques renouvelables disponibles et à évaluer leur potentiel énergétique techniquement exploitable en tenant compte de la thermodynamique des systèmes de conversion matures de ces sources d’énergies. Enfin, elle évalue leur contribution potentielle au développement durable du pays en analysant de façon détaillée l’impact positif attendu de leur exploitation. Trois filières d’énergies renouvelables ont fait l’objet de notre étude à savoir, le solaire, l’hydroélectricité et la biomasse-énergie. Dans la filière biomasse, nous avons évalué quatre sources: les déchets forestiers, les résidus d’exploitation agricole, les déjections animales et les déchets solides municipaux. Pour chaque filière étudiée, le potentiel énergétique annuel a été estimé. Le Cameroun reçoit ainsi du soleil en moyenne nationale une irradiation de 4,0144 kWh.m-2.j-1 pour un potentiel brut de 7,3×108 GWh. De même, il dispose de 71,5 TWh d’origine hydraulique (pour une puissance garantie de 7946 MW), 902 millions m3 de biogaz et 67,5 TWh issue de la biomasse. En combinant les trois filières, nous obtenons un potentiel renouvelable global de 902 millions m3 de biogaz et 7,3×105 TWh d’électricité. Le potentiel électrique représente 126714 fois la production électrique totale du Cameroun estimée en 2014 à 5,761×109 kWh. Ces résultats sont la preuve par deux que le Cameroun dispose suffisamment de quoi assurer son développement, et ce, de façon propre, équitable et durable. En fonction du type de la ressource, la forme souhaitée de l’énergie finale, l’impact environnemental et les conditions économiques, les ressources renouvelables peuvent être converties en énergie utile à l’aide de plusieurs technologies qui sont actuellement à différents stades d’utilisation et d’amélioration. C’est dans cette optique que nous avons modélisé quelques systèmes de conversion. Dans la filière solaire, nous avons développé un modèle mathématique permettant de représenter la production électrique d’un module photovoltaïque dans une journée type. En hydroélectricité, nous avons développé une méthode d’optimisation multi-critères pour la sélection d’une pico-turbine de faible chute; cette méthode nous a permis de retenir comme meilleure solution pour la rivière Nchi en étude, une turbine de type Turgo simple-jet. Enfin, dans la filière biomasse, nous avons développé un modèle d’analyse thermique d’un foyer amélioré. Tous ces modèles ont été simulés avec succès.