[Dossier Afrique - Ville(s) Durable(s)] #20 - Un projet de microgrid urbain pour alimenter l’éclairage public de la ville de Yaoundé

Rédigé par

Charline Froitier

8657 Dernière modification le 11/08/2020 - 12:00
[Dossier Afrique - Ville(s) Durable(s)] #20 - Un projet de microgrid urbain pour alimenter l’éclairage public de la ville de Yaoundé

La ville de Yaoundé au Cameroun subit régulièrement des coupures de courant et délestages lors du pic de consommation de 18 heures à 20 heures, correspondant à l’heure d’allumage de l’éclairage public. Sur les périodes de coupure, des générateurs diesel de secours sont utilisés pour alimenter les bâtiments communaux, une solution coûteuse et polluante que la ville souhaite limiter.

Au problème de continuité de service s’ajoute la vétusté de certaines zones de l’éclairage public. L’Etat camerounais a ainsi lancé un programme de modernisation de l’éclairage public avec une priorité donnée au remplacement des luminaires des villes de Yaoundé et de Douala. Dans ce cadre, la Communauté Urbaine de Yaoundé souhaite développer un projet plus ambitieux visant à sécuriser l’approvisionnement énergétique des infrastructures publiques (bâtiment de l’Hôtel de Ville et éclairage public) tout en permettant une transition énergétique dans la ville.

Omexom (la marque de VINCI Energies dédiée aux projets de transition énergétique) travaille depuis vingt ans avec la Communauté Urbaine de Yaoundé pour assurer les travaux et la maintenance de l’éclairage public de la ville. L’entreprise a été sollicitée pour réaliser ce projet d’énergie locale à commencer par la construction d’un premier démonstrateur situé sur le quartier de l’Hôtel de Ville de Yaoundé d’ici le premier semestre 2021. Pour développer les solutions optimales de ce démonstrateur, Omexom a constitué une équipe française de startups, de PME industrielles et de partenaires académiques.  

Ce projet prévoit la conduite d’une étude de faisabilité afin d’assurer la réplicabilité du démonstrateur à l’ensemble de la ville et l’implantation de projets similaires dans plusieurs villes africaines. Il bénéficie d’un financement FASEP, fonds d’études et d’aide au secteur privé de la DG Trésor.

Partenaires du démonstrateur :

  • Gestion de projet et installation : Omexom Cameroun
  • Etudes et formations : Omexom Paris Ingénierie
  • Equipements énergétiques : Sunpower, Dome Solar
  • Equipements urbains : RAGNI, Lacroix, Citylone, Actility
  • Energy Management System : Efficacity
  • Hyperviseur urbain : Omexom Paris Solutions Digitales 

Le projet repose sur quatre piliers : 

  • L’installation d’un système intelligent de production locale d’énergie renouvelable et de stockage 
  • L’installation d’un éclairage urbain moins énergivore
  • L’optimisation des flux d’énergie via le pilotage de la production et de la consommation énergétique
  • La conduite d’études de réplicabilité et d’un programme de formation des équipes locales

Système intelligent de production locale et de stockage d’énergie renouvelable 

Système intelligent de production et stockage d’énergie verte locale

Source : Efficacity

L’Hôtel de Ville de Yaoundé sera équipé de panneaux photovoltaïques d’une capacité de production totale de 30 kWc installés en ombrières de parking. Un système de batteries de seconde vie de véhicules électriques sera assemblé générant une capacité de stockage totale de 100 kWh. L’énergie de la batterie sera utilisée pendant le pic de demande du soir pour alimenter les luminaires et le bâtiment de manière à renforcer la résilience du réseau. Le recyclage des batteries en fin de vie via une filière française a été chiffré au projet. 

Pour maximiser les performances et la durée de vie du système de stockage, le projet prévoit la mise en place d’un système de gestion de l’énergie – ou Energy Management System (EMS) - innovant. Cet EMS pilotera la charge et la décharge du stockage en fonction des prévisions météo et des prévisions de consommation de l’Hôtel de Ville de Yaoundé. Cet EMS, développé par Efficacity, est nommé MµGO (Modular µGrid Optimization) : il se base sur 5 ans de recherches en mathématiques appliquées et en informatique, mobilisant des expertises comme celle d’Omexom ainsi que l’excellence scientifique de laboratoires académiques, notamment de l’Ecole des Ponts ParisTech. Sa particularité est de s’adapter très vite à l’environnement dans lequel il est déployé et aux objectifs qui lui sont fixés. Selon les critères de réussite du projet, il pourra par exemple permettre de maximiser la rentabilité du stockage sur le long terme, minimiser les coupures sur le réseau électrique, maximiser l’autoconsommation ou encore minimiser l’impact CO2 du projet. L’implémentation de ce système de gestion innovant démontrera ainsi la pertinence des algorithmes développés sur un projet réel, qui permettra ainsi de passer un cap en termes d’optimisation des systèmes de stockage et mener de futurs développements industriels, le stockage étant jusqu’alors souvent l’élément bloquant pour le développement de microgrid et de l’autoconsommation. 

  1. Efficacité énergétique de l’éclairage urbain et équipements connectés 

Le projet prévoit de remplacer 100 luminaires à sodium énergivores par des luminaires LED dans un périmètre adjacent à l’Hôtel de Ville. L’ensemble des 7040 luminaires de la ville sera en outre supervisé par le système de gestion de la maintenance assistée par ordinateur (GMAO). 72 % d’économie d’énergie et 83% de baisse des dépenses opérationnelles seront ainsi réalisés.

Un réseau de communication bidirectionnel LoRa bas-débit de longue portée et de faible consommation énergétique sera déployé avec une antenne dédiée pour permettre la remonté des données des équipements connectés :

  • 100 luminaires LED équipés d’un système de télégestion permettant de superviser la gradation des luminaires selon des règles d’éclairage déterminées ;
  • Deux modules de télésurveillance sur les armoires d’éclairage public pour permettre un suivi des données et notamment des pertes non techniques (branchements sauvages) ;
  • Cinq capteurs de trafic permettant de télégérer les luminaires en fonction de ces données de fréquentation des voies de circulation.

L’objectif de cette installation est de démontrer l’aspect évolutif de la solution LoRA via l’ajout de nouveaux équipements dans la phase de réplication du projet. L’installation pourra notamment piloter jusqu’à 5 000 équipements en sus des 107 prévus au projet.

  1. Pilotage intelligent des équipements urbains 

Un hyperviseur urbain développé par Omexom Paris Solutions Digitales sera déployé, au sein d’un cockpit de l’Hôtel de Ville. Permettant une vue opérationnelle sur l’ensemble des équipements installés, il décidera du pilotage des équipements urbains pour gérer au mieux les consommations et productions énergétiques. Ce système permettra de paramétrer différents scénarios de consommation, de remonter des alertes fournies par les capteurs et engager des actions correctives de fonctionnement ou de maintenance pour assurer l’efficacité énergétique du démonstrateur. L’hyperviseur permettra de faire un pas vers la digitalisation de la gestion urbaine au sens large et de bénéficier des systèmes d’information temps réel pour améliorer le quotidien des citoyens de Yaoundé.

Projet local de transition énergétique

Source : Oxemom

  1. Etude de réplicabilité et formations

Le transfert de compétence fait partie intégrante du projet. Un programme de formation centré sur l’appropriation des systèmes sera réalisé au profit des équipes techniques. Un autre programme de formation et d’ateliers de travail destinés aux équipes managériales sera assuré pour formaliser un retour d’expérience sur les études de réplicabilité, le cadre contractuel innovant proposé et le retour sur investissement du projet.

Enfin, une étude de réplicabilité sera menée en trois volets : 

  • Un schéma d’aménagement lumière (SDAL) fournira un diagnostic technique détaillé du patrimoine actuel, une analyse organisationnelle du service, la catégorisation des voies et les préconisations associées, et enfin une proposition de programme de travaux et d’investissement dans une logique pluriannuelle d’optimisation des Capex et des Opex.
  • Une étude de gisement de potentiel photovoltaïque permettra d’identifier les réserves potentielles en combinant les aspects propriété du foncier et potentiel énergétique
  • Une étude technico-économique permettra d’évaluer la pertinence technique et économique du démonstrateur et de valoriser le modèle contractuel innovant des contrats de performance énergétique. Ce type de contrat intègre l’ensemble des coûts (ingénierie, travaux, maintenance et exploitation) de modernisation des infrastructures dans un marché pluriannuel dégageant des économies d’énergie et des gains opérationnels. L’application de ce type de contrat pour la réalisation d’un projet portant sur la production, le stockage et les équipements d’éclairage public sera une première en Afrique.

Le succès de ce démonstrateur permettra d’engager rapidement le projet à l’échelle de la ville lors de la reconduction du contrat d’éclairage public à la fin de l’année 2020. Il constitue une première référence pour l’implantation de projets similaires dans plusieurs villes africaines. 

Un article signé Lisa Renzi, Responsable de la communication Efficacity 

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