[Dossier Afrique - Ville(s) Durable(s)] #10 - Le déploiement des transitions énergétiques dans les pays africains

Le monde de l’énergie est entré dans une ère de profonde mutation marquée par la révolution « 3 D », associant Décarbonation dans le prolongement de l’accord de Paris sur le Climat, Décentralisation entrainée par la baisse des prix du photovoltaïque et Digitalisation, qui se déploie dans tous les segments des chaines énergétiques. 

Article extrait de : Liaison Énergie-Francophonie, numéro 113, OIF/IFDD, 2019.

Le vieux monde de l’énergie, issu de la révolution industrielle et usant sans limite hydrocarbures et électricité à base fossile, fait place à un nouveau monde. Les flux et stocks d’énergies renouvelables y sont valorisés dans leur diversité. L’efficacité énergétique, la gestion intelligente de l’énergie et la sobriété carbone deviennent des éléments premiers. La transition énergétique désigne ce passage du vieux au nouveau monde de l’énergie et les trajectoires que les pays empruntent pour transformer en conséquence leurs économies.

Ces transformations majeures impactent les pays développés comme ceux en développement, notamment en Afrique. Le continent africain présente cependant deux singularités : la biomasse constitue toujours sa principale source d’énergie (avant les énergies fossiles) et de très nombreuses régions restent hors réseau électrique.  Près de 800 millions d’africains utilisent la biomasse pour la cuisson et quelques 600 millions de personnes ne bénéficient pas de l’électricité. 

De fait dans les pays africains, deux espaces énergétiques écologiquement et économiquement distincts coexistent: le premier, urbain et industriel, dispose de réseaux et des commodités énergétiques (hydrocarbures, mégawatts, communications…); dans le second, rural et suburbain, le réseau électrique est inaccessible, les hydrocarbures rares, les communications comptées et la biomasse essentielle. Les transitions sont structurellement différentes dans chacun des deux espaces. Paradoxalement, alors que près des trois quart de la population africaine y évolue, l’espace hors réseau reste peu considéré dans les politiques énergétiques. 

Dans ce contexte africain particulier, comment se déclinent les transitions énergétiques et peut-on appréhender leurs dynamiques?  

Avec ses cinquante-quatre états et ses régions bien différenciées - méditerranéenne, sahélienne, intertropicale, australe…-  l’Afrique est multiple et diverse.  Les transitions énergétiques des pays seront donc singulières. Sans prétendre les décrire toutes, nous proposons de les aborder sous l’angle de trois mutations stratégiques pour les économies africaines: la transformation des mix électriques, le déploiement de l’accès à l’électricité et le développement de la biomasse.

Décarboner les mix et transformer les réseaux électriques

Depuis le début de la décennie, la consommation d’électricité en Afrique croît à un rythme de plus de 3% chaque année. Pour l’heure, sa production est assurée à 80% par des ressources fossiles, à savoir le gaz naturel, le charbon et le fuel pétrolier, 16% par des centrales hydroélectriques de puissance, et seulement 4% par des sources renouvelables non-hydrauliques (solaire, éolien ou géothermie).

Les transitions énergétiques en Afrique passent donc par des politiques volontaristes pour réduire sa dépendance aux énergies fossiles et démultiplier la part des renouvelables. Aujourd’hui hyper compétitive, l’électricité photovoltaïque (PV) reste très sous valorisée en Afrique et présente un potentiel de croissance rapide dans tous les pays. L’association du PV et des renouvelables stockables, notamment l’hydroélectricité et la bioélectricité, complétée par des batteries en régulation sur le réseau, est maintenant économiquement à même de transformer les mix électriques africains. La simulation ci-dessous sur un cas africain illustre cette transformation. 

Graphique 1. Courbe de charge journalière et mix actuel    

Graphique 2. Nouvelle courbe de charge et mix renouvelé

Le déploiement massif des renouvelables nécessite cependant en parallèle une transformation des réseaux pour gérer la multiplicité et la variabilité de leurs productibles.

Les réseaux intelligents, une opportunité à saisir pour les pays africains

Une combinaison d'innovations technologiques à la croisée des métiers de l’électricité, des communications et du numérique accélère aujourd’hui la mutation des réseaux au niveau mondial. Les réseaux passent d’un modèle caractérisé par une production centralisée principalement fossile, une distribution relativement peu instrumentée et des usagers consommant aveuglément l’électricité, à un autre plus sophistiqué. Numérisés, les réseaux s’équipent pour absorber des flux renouvelables décentralisés conséquents et interagir avec des consomm’acteurs. Ces transformations affectent l’ensemble des acteurs: producteurs, transporteurs, distributeurs et usagers. Les électriciens anglophones parlent de smart grids, les francophones de réseaux intelligents.

Le déploiement de l’intelligence offre aux opérateurs l’opportunité d’améliorer la qualité de l’électricité tout en diminuant son coût. Il constitue un puissant levier pour accélérer la transition énergétique des pays africains, beaucoup subissant les carences de leurs systèmes électriques : capacités de production insuffisantes, pertes élevées, coupures fréquentes... Ce déploiement permet en premier lieu de réduire les pertes, en donnant de nouveaux outils pour localiser les surcharges et détecter les fraudes. C’est un enjeu important pour le continent, où, dans de nombreux pays ces pertes excèdent 20% (deux à trois fois plus qu’en Europe), voire 40% dans certains.

En outre, lorsque dans un réseau la part du PV devient significative, son intermittence nécessite de renforcer l’automatisation de son pilotage. Ce point est sensible en Afrique, qui compte de nombreux réseaux de taille limitée (80% des réseaux subsahariens font moins de 2 GW à comparer à la centaine de GW du réseau français).

Enfin, l'introduction de compteurs intelligents permet de développer une gestion active de la demande. Il s’agit alors, non plus d'accroître la production, mais d’utiliser plus rationnellement l'électricité, en s’appuyant sur une connaissance fine des usages. Résultant d’une analyse sur un réseau urbain, la figure ci-dessous fait ressortir l’importance en Afrique de la climatisation et de l’éclairage. Elle souligne aussi les substantielles économies d’électricité réalisables pour ces usages.

Graphique 3. Utilisation de l'électricité sur un réseau africain

Source : P. Saclier (IED, Innovation Energie et Développement)

Déployer l’accès à l’électricité pour tous 

 D’autres innovations, comme les LED ou les lampes portables, complétant celles intelligentes et renouvelables évoquées supra, impactent également la question de l’électrification en Afrique. Longtemps marquée par une stratégie unique d’extension de réseaux centralisés, cette électrification intègre maintenant des modèles hors réseau (off grid)à la suite de développements en Afrique de l’Est.  Grâce à ces innovations, l’accès à l’électricité progresse sur le continent, en intégrant deux modes d’électrification hors réseau : les kits PV individuels et les mini-réseaux renouvelables. Les deux sont complémentaires : les kits individuels permettent d’étendre le service électrique dans les zones à habitat dispersé. Les mini-réseaux renouvelables, maintenant économiques, distribuent l’électricité dans les petits centres éloignés du réseau. Cette composante off grid se développe cependant selon des modalités différentes de celles qui s’appliquent aux grands réseaux. La télégestion (permettant un contrôle à distance) et le paiement mobile (via le téléphone portable), qui se généralisent, modifient les modes d’exploitation et l’économie de l’électrification. 

Le segment hors réseau intéresse désormais le secteur privé et peut contribuer à l’atteinte des objectifs d’un accès à l’électricité pour tous. Toutefois, le challenge de l’accès universel à l’électricité reste ambitieux et nécessite la conjonction de plusieurs facteurs, notamment une volonté politique, l’adaptation des cadres réglementaires et tarifaires, une planification réaliste des investissements, des modalités de péréquation, ainsi que des mécanismes de financement concessionnels. Des plans globaux intégrant les trois modes d’électrification - réseau interconnecté, mini-réseaux isolés et kits individuels autonomes - restent à organiser dans les Etats en Afrique subsaharienne. 

Revaloriser la biomasse et développer les bioénergies durables

La biomasse est une énergie ancestrale, qui a connu de profondes évolutions à la fin du XIX siècle, avant d’être marginalisée avec le déploiement des hydrocarbures. Elle revient dans l’actualité.

En Afrique, deux types de filières de biomasses et de bioénergies coexistent. Celles traditionnelles et rustiques à base de bois et de charbon de bois sont utilisées pour la cuisson domestique et artisanale. Elles se distinguent des filières modernes de bioénergies, qui produisent industriellement de la bioélectricité, de la biochaleur ou des biocarburants. Mobilisant des technologies éprouvées et diverses (combustion, gazéification, méthanisation, estérification…), ces bioénergies donnent lieu aujourd’hui à de nouveaux développements. Les transitions pour les deux types de filières sont clairement différenciées.

Rendre performante et durable la biomasse traditionnelle

Pour une large partie de la population africaine, la biomasse reste l’énergie la plus accessible et cette situation devrait perdurer dans les prochaines décennies. Le schéma ci-dessous résume les circuits d’approvisionnement des combustibles domestiques et artisanaux dans les pays africains. 

Le bois auto-collecté est largement dominant dans les zones rurales. Le charbon de bois se développe dans les villes, en raison de son usage plus commode dans des cuisines urbaines et à mesure que la déforestation allonge les distances d’approvisionnement. Offrant les avantages d’une cuisson propre, le gaz progresse avec l’urbanisation mais reste minoritaire. Dans plusieurs pays, il bénéficie de subvention pour étendre sa diffusion.

La situation des combustibles domestiques évolue lentement. Du fait de son caractère diffus et informel la biomasse traditionnelle est peu considérée dans les politiques énergétiques africaines. Rendre durable et plus performantes les filières traditionnelles reste cependant un impératif. Cela passe par des diagnostics et l’établissement de plans biomasse autour des villes où l’approvisionnement en combustibles est critique. Des actions sur l’offre (aménagements de formations naturelles, mise à niveau des filières de charbon de bois…) et sur la demande (promotion de foyers améliorés, organisation de filières de substitution à base de pellets et de GPL) doivent être combinées. Intervenant à l’interface des prérogatives de plusieurs ministères - forêt, agriculture, énergie- la mise en œuvre de ces actions exige un minimum de régulation. Sa gouvernance gagnerait à plus impliquer les collectivités locales (communes rurales d’approvisionnement et agglomérations consommatrices).

Déployer et structurer les filières avancées de bioénergies durables 

Contrairement au solaire ou à l’éolien, la biomasse est stockable et mobilisable sans discontinuité sept jours sur sept. Elle est donc très complémentaire de ces deux sources intermittentes. Elle complète aussi l’hydroélectricité soumise en Afrique à de fortes variations saisonnières, qui pourraient s’accentuer avec le changement climatique. 

En plus des emplois directs pour l’exploitation des centrales, les filières d’approvisionnement génèrent des emplois et des revenus bénéfiques aux zones rurales. Un mégawatt valorisant une biomasse locale crée dix fois plus d’emplois locaux que celui généré par un combustible fossile importé, et vingt fois plus que celui d’une centrale PV ou éolienne. 

Les bioénergies nécessitent cependant un traitement spécifique du fait de leurs handicaps par rapport aux autres filières renouvelables. Leurs développements exigent en effet la mise en œuvre conjuguée de trois activités : la production d’une ressource durable (à partir d’exploitations agroindustrielles, agricoles ou forestières), sa mobilisation et son acheminement, et in fine, un projet industriel pour sa conversion en électricité ou en carburant. En outre, l’utilisation énergétique de la biomasse peut entrer en concurrence avec d’autres usages des terres ou de la ressource. Les projets nécessitent donc d’être structurés et diligentés de manière rigoureuse. 

De nombreuses régions africaines présentent d’importants d’excédents de biomasse résiduelle non ou sous-valorisés : résidus des industries du bois, sous-produits de l’agriculture (tiges de coton, cabosses de cacao…), déchets agro-industriels (bagasse, coque d’anacarde ou de coton…), effluents liquides (distilleries, élevages…). Cette biomasse productive constitue une opportunité de développement économique de zones rurales tout en renforçant l’autonomie énergétique du pays. En prenant en compte la diversité des résidus et des contextes, les filières de bioélectricité, biocarburants, ou de biocombustibles restent à structurer en Afrique. Si certaines agro-industries sont déjà équipées (huilerie, sucreries…), le potentiel bioénergétique du continent est très peu exploité. Sa valorisation pourrait représenter 10 à 20% de l’électricité et 5 à 10% des carburants consommés.

Evolutions et révolutions énergétiques dans les pays africains 

Les combustibles et l’électricité du nouveau monde de l’énergie impactent le continent africain à des degrés divers selon les pays et les filières. En outre, les secteurs de l’électricité et des combustibles n’évoluent pas selon les mêmes tempos. 

En Afrique, l’électricité en réseau comme celle hors réseau changent, mais le renouvellement de la première et le déploiement de la seconde sont freinés par les inerties liées aux équipements fossiles et aux mégastructures électriques. L’évolution de la biomasse est plus préoccupante : celle traditionnelle se dégrade du fait de l’urbanisation du continent, alors que les filières modernes de bioénergies, négligées, peinent à sortir de leurs marginalités. 

Pour conclure, nous citerons le mot d’ordre de Churchill qui s’adresse à tous ceux concernés par la transition énergétique et l’altération du climat en Afrique : « Prendre le changement par la main, avant qu’il ne nous saisisse à la gorge ». 

Un article signé Christian de Gromard, Référent Energie, Agence Française de Développement (AFD)

Première publication : Liaison Énergie-Francophonie, numéro 113, OIF/IFDD, 2019.

Bibliographie 

• Stratégie Transition Energétique de l’AFD : www.afd.fr/fr/strategie-transition-energetique-2019-2022
• L’accélération de la transition énergétique : des solutions pour les opérateurs électriques africains, publication ASEA-AFD (avril 2019), en cours de mise en ligne sur le site AFD
• Encyclopédie de l’Energie : www.encyclopedie-energie.org
• Revue Afrique Contemporaine, n° 261/262 (2017): L’énergie en Afrique, les faits et les chiffres
• Revue Archicube n°22 (juillet 2017) : Energies africaines
• Cultivons l’Energie, JM Severino, Le Monde Economie 20.06.2006

Consulter l'article précédent :  #9 - Développer la filière solaire en Afrique grâce aux centres de ressources

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