Comment réduire les coûts du diesel grâce à un système d’énergie solaire en Afrique ?

Pour de nombreuses entreprises en Afrique, les groupes électrogènes diesel restent une source essentielle d’électricité de secours ou principale. Lorsque le réseau électrique est instable ou indisponible, ces groupes permettent de maintenir le fonctionnement des usines, des établissements commerciaux, des exploitations agricoles et des projets éloignés.

Toutefois, une alimentation électrique fiable assurée par le diesel entraîne des coûts d’exploitation importants.

La consommation de carburant ne représente qu'une partie des coûts. Les entreprises doivent également prendre en compte le transport du carburant, la maintenance des groupes électrogènes, les pièces de rechange, l'entretien, le bruit, les émissions et les risques opérationnels liés à une dépendance à une source d'énergie fonctionnant au carburant.

L’énergie solaire offre une approche différente.

Un système d'énergie solaire bien conçu peut réduire la quantité d'électricité que les entreprises doivent produire à l'aide de groupes électrogènes diesel, tandis que le stockage par batteries permet de conserver l'excédent d'énergie solaire pour une utilisation ultérieure, lorsque la production solaire diminue.

Pour les installations présentant une forte demande énergétique continue, des configurations telles qu’un système solaire de 150 kW , un système solaire hybride avec stockage par batteries ou une solution plus importante de stockage d’énergie à usage commercial et industriel peuvent profondément transformer la manière dont l’électricité est produite et consommée.

L’essentiel, toutefois, ne consiste pas simplement à installer davantage de panneaux solaires.

Le système doit être conçu en fonction du profil réel de charge de l’installation, de son horaire d’exploitation, des conditions solaires locales et de ses besoins en secours.

Pourquoi les entreprises africaines recherchent-elles des alternatives au diesel pour la production d’énergie

De nombreuses installations commerciales et industrielles à travers l’Afrique font face à une combinaison de défis énergétiques.

Celles-ci peuvent inclure :

• Électricité du réseau instable ou limitée
• Des interruptions fréquentes de courant
• Coût élevé du carburant diesel
• Difficultés liées au transport des carburants
• Exigences d’entretien des groupes électrogènes
• Demande élevée en électricité durant la journée
• Environnements d’exploitation éloignés
• Accès limité à une assistance technique

Pour une usine, ces défis peuvent affecter directement la production.

Pour un hôtel, une coupure peut nuire au confort des clients et aux services essentiels.

Pour une ferme, une alimentation électrique peu fiable peut interrompre l’irrigation et le pompage d’eau.

Pour une installation éloignée, le transport du carburant lui-même peut devenir un défi logistique majeur.

C’est pourquoi la question n’est plus simplement :

« Comment obtenir de l’électricité ? »

Pour de nombreuses entreprises, la question plus importante est :

« Comment produire de l’électricité fiable à un coût d’exploitation à long terme inférieur ? »

Les systèmes solaires couplés à des batteries constituent une réponse possible.

Comment les systèmes d’énergie solaire réduisent-ils le temps de fonctionnement des groupes électrogènes diesel

Un groupe électrogène diesel convertit le carburant en électricité. Son coût d’exploitation est donc étroitement lié au nombre d’heures de fonctionnement et à la puissance qu’il produit.

Un système d’énergie solaire modifie ce modèle d’exploitation en utilisant des modules photovoltaïques pour produire de l’électricité pendant les heures de clarté.

Dans une configuration hybride typique :

Pendant la journée

Le photovoltaïque solaire alimente les charges électriques disponibles.

Si la production solaire dépasse la charge instantanée, l’excédent peut être utilisé pour recharger la batterie.

Lorsque la production solaire diminue

Le stockage par batterie peut décharger afin de soutenir les charges connectées.

En cas de conditions prolongées de faible ensoleillement

Le système peut recourir à un groupe électrogène diesel ou à une autre source de secours lorsque de la puissance supplémentaire est requise, selon l’architecture du système.

Cela établit une hiérarchie :

Solaire → Batterie → Groupe électrogène de secours

L’objectif n’est pas nécessairement d’éliminer le groupe électrogène dans chaque projet.

Au lieu de cela, l’objectif est de faire du groupe électrogène une source de secours plutôt que la source principale d’électricité .

Pour les entreprises qui utilisent actuellement des groupes électrogènes diesel pendant de nombreuses heures chaque jour, réduire le temps de fonctionnement de ces groupes peut avoir un effet significatif sur la consommation de carburant et les besoins en maintenance.

Pourquoi le stockage par batteries rend l’énergie solaire plus pratique pour les entreprises

La production d’électricité par photovoltaïque dépend directement de la lumière solaire.

La demande d’électricité, elle, se poursuit après le coucher du soleil.

En l’absence de stockage d’énergie, l’excédent de production solaire n’est pas toujours disponible au moment où l’entreprise en a le plus besoin.

Le stockage par batteries résout une partie de ce problème de synchronisation.

Par exemple, une usine peut produire une quantité importante d’électricité solaire entre 10 h et 15 h, tandis qu’une partie de sa charge de production se prolonge jusqu’en soirée.

Au lieu d’utiliser immédiatement toute l’énergie solaire disponible, le système peut stocker l’excédent et le restituer ultérieurement.

Ceci est particulièrement utile pour les installations présentant :

• Des opérations en soirée
• Des postes de travail de nuit
• Réfrigération
• Production continue
• Équipement critique
• Une alimentation électrique du réseau instable

Le stockage par batteries permet également au système de réagir plus rapidement aux variations de charge et de disponibilité de puissance qu’une architecture reposant uniquement sur des groupes électrogènes conventionnels.

Pour les projets commerciaux et industriels de grande taille, la capacité des batteries doit être calculée en fonction du profil réel de charge, et non simplement choisie comme un pourcentage fixe de la capacité photovoltaïque.

Principaux facteurs à prendre en compte lors de la conception de systèmes solaires dans les conditions africaines

Un système d’énergie solaire conçu pour l’Afrique doit tenir compte des conditions locales de fonctionnement.

La configuration appropriée dépend de plusieurs facteurs.

Ressource solaire

L’irradiation solaire varie selon la localisation et la saison.

Le champ photovoltaïque doit donc être dimensionné en fonction des conditions solaires locales, plutôt que de se fonder sur une estimation générique de production.

Température

Des températures ambiantes élevées peuvent affecter les performances des modules photovoltaïques, des onduleurs, des batteries et d’autres équipements électriques.

La sélection des équipements et la conception de l’installation doivent tenir compte des conditions thermiques.

Profil de charge

Les ingénieurs doivent comprendre :

• Consommation d'électricité quotidienne
• Demande de pointe
• Les charges critiques
• Charges moteur
• Heures de fonctionnement
• Demande nocturne
• Expansion future

Une usine fonctionnant 24 heures sur 24 a des besoins fondamentalement différents de ceux d’un bâtiment commercial ne fonctionnant que durant les heures diurnes.

Disponibilité du réseau

Si l’alimentation réseau est disponible mais peu fiable, une configuration hybride peut être appropriée.

Si l’électricité du réseau est totalement indisponible, une architecture hors réseau avec un stockage par batterie suffisant et une génération de secours adaptée peut s’avérer nécessaire.

Entretien et support technique

Les installations éloignées nécessitent des équipements pouvant être surveillés et entretenus efficacement.

Les systèmes de surveillance à distance et de gestion de l’énergie peuvent aider les ingénieurs à identifier des conditions de fonctionnement anormales sans exiger de visites immédiates sur site.

Choisir la bonne capacité de batterie

La capacité des batteries est généralement exprimée en kilowattheures (kWh), tandis que la capacité des onduleurs et des systèmes PV est généralement exprimée en kilowatts (kW).

Il s’agit de mesures différentes.

Par exemple :

système solaire de 150 kW

décrit la capacité nominale en puissance du système.

Une batterie dont la capacité est indiquée comme suit :

300kwh

décrit la quantité d’énergie que la batterie peut stocker dans ses conditions de fonctionnement spécifiées.

Un système de 150 kW couplé à une batterie de 300 kWh ne signifie pas automatiquement que la batterie peut alimenter une charge complète de 150 kW pendant deux heures dans toutes les situations réelles.

La durée réelle de secours dépend de :

• Charge raccordée
• La capacité utilisable de la batterie
• Profondeur de Décharge
• Efficacité de l'onduleur
• Les conditions de fonctionnement de la batterie
• Les variations de la demande de puissance

Cette distinction est importante lors de l’évaluation d’un système solaire commercial.

Expérience réelle sur le terrain : système solaire hors réseau de 150 kW à Abuja, au Nigeria

Un exemple concret provient d’un des projets de Tanfon à Abuja, au Nigeria .

Le projet a été développé pour une usine de production d’eau en sachet située dans une zone périurbaine non desservie par le réseau électrique public .

Avant l’installation solaire, l’usine faisait face aux difficultés classiques liées à une alimentation électrique instable ou inexistante : forte dépendance aux sources d’énergie conventionnelles, coûts d’exploitation élevés, besoins en maintenance importants et risque d’interruptions de la production.

Pour ce projet, Tanfon a conçu un :

système photovoltaïque hors réseau de 150 kW avec stockage par batteries LiFePO4 de 300 kWh

La configuration du système comprenait :

• 272 panneaux solaires
• système onduleur hors réseau de 150 kW
• stockage d’énergie par batterie LiFePO4 de 300 kWh
• Système de gestion de l'énergie intelligent (SGE)
• Une architecture photovoltaïque hors réseau
• sauvegarde de stockage d’énergie 24 heures sur 24

Le point essentiel de ce projet est que le système n’a pas été conçu comme une installation photovoltaïque uniquement.

Comme l’usine devait fonctionner de façon autonome par rapport au réseau électrique public, le stockage par batteries constituait une composante essentielle de l’architecture du système.

Le champ photovoltaïque fournit de l’électricité pendant la journée, tandis que le système de stockage d’énergie par batteries de 300 kWh permet d’utiliser l’énergie solaire stockée en dehors des heures de production solaire maximale.

Selon l’étude de cas du projet, l’usine a atteint les résultats suivants :

• Production alimentée par l'énergie solaire
• alimentation électrique continue 24 heures sur 24
• Aucune dépendance vis-à-vis de l’électricité du réseau public
• Aucun besoin de groupe électrogène diesel
• Coûts d'exploitation réduits
• Fiabilité accrue de la production et sécurité énergétique renforcée

Ce projet illustre un principe essentiel :

La valeur de l’énergie solaire ne dépend pas uniquement du nombre de panneaux installés. L’architecture complète du système détermine dans quelle mesure l’énergie solaire peut remplacer efficacement les sources d’énergie conventionnelles.

Pourquoi un système photovoltaïque de 150 kW peut convenir aux installations de taille moyenne

A système solaire de 150 kW peut convenir à diverses applications commerciales et industrielles de taille moyenne.

Les applications potentielles comprennent :

• Installations de fabrication
• Usines de traitement des eaux
• Transformation agricole
• Entrepôts
• Bâtiments commerciaux
• Petites installations industrielles
• Installations commerciales en zone isolée

Toutefois, 150 kW ne doit pas être considéré comme une taille universelle de système.

La puissance réellement requise dépend de la charge de l’installation.

Par exemple, une usine avec une charge continue de 100 kW peut nécessiter une configuration différente d’un site présentant une charge maximale de 150 kW mais une consommation moyenne nettement plus faible.

Les ingénieurs doivent donc évaluer les deux éléments suivants :

Exigence en puissance (kW)

et

Exigence en énergie (kWh).

Cette distinction permet de déterminer la combinaison appropriée de production photovoltaïque, de capacité de l’onduleur et de stockage par batteries.

Qu’est-ce qu’un kit solaire hybride 150 kW avec batterie ?

La phrase « kit solaire hybride 150 kW avec batterie » désigne généralement un ensemble intégré de production solaire combinant la génération photovoltaïque, la capacité d’un onduleur hybride et le stockage par batteries.

Pour des applications commerciales et industrielles, toutefois, un système de 150 kW ne doit pas être considéré comme un kit solaire résidentiel standardisé.

Un système commercial professionnel peut nécessiter :

• Modules PV
• Onduleur hybride ou hors réseau
• Une batterie lifepo4
• SYSTÈME DE GESTION DES BATTERIES
• Système de gestion de l'énergie
• Équipements de distribution
• Dispositifs de protection
• Câblage
• Structures de fixation
• Système de surveillance
• Intégration d’un groupe électrogène, le cas échéant

La configuration finale doit être déterminée en fonction de la charge du projet et des conditions d’installation.

Pour cette raison, lorsque les clients recherchent un kit solaire hybride de 150 kW avec batterie , ils doivent évaluer non seulement la puissance photovoltaïque nominale, mais aussi la capacité énergétique de la batterie, les caractéristiques de l’onduleur, l’architecture de protection, les capacités de surveillance et l’assistance après-vente.

Quand une capacité de stockage solaire de 300 kWh est-elle pertinente ?

A stockage d'énergie solaire de 300 kWh cette configuration peut s’avérer utile pour des installations commerciales ou industrielles devant décaler l’énergie solaire produite en journée vers les heures du soir ou fournir une alimentation de secours prolongée.

L’adéquation d’une capacité de 300 kWh dépend de la charge réelle.

Par exemple, si la charge moyenne connectée était d’environ 50 kW, une capacité de stockage théorique de 300 kWh pourrait couvrir plusieurs heures d’alimentation, avant prise en compte des limites de fonctionnement de la batterie et des pertes du système.

Si la charge moyenne était nettement supérieure, la même batterie assurerait une durée de secours plus courte.

Par conséquent, le dimensionnement de la batterie doit toujours commencer par la question suivante :

Quelle quantité d’énergie l’installation doit-elle réellement stocker ?

Plutôt que :

Quelle taille de batterie pouvons-nous installer ?

Cette approche aide les entreprises à éviter à la fois une capacité de secours insuffisante et des dépenses en capital inutiles.

Solaire + Batterie contre Diesel : Quelles sont les modifications pour une entreprise ?

Le principal avantage du solaire couplé au stockage n’est pas qu’il élimine totalement toutes les sources d’énergie conventionnelles.

L’avantage plus réaliste est qu’il modifie la hiérarchie des sources d’énergie.

Un système traditionnel pourrait fonctionner ainsi :

Groupe électrogène diesel → Charge

Un système solaire couplé au stockage peut fonctionner davantage comme suit :

Solaire → Charge

Solaire → Batterie

Batterie → Charge

Groupe électrogène diesel → Charge/Batterie, selon les besoins

Cela signifie que le groupe électrogène diesel peut rester disponible en cas d’urgence ou de périodes prolongées de faible ensoleillement, sans fonctionner en continu.

Pour les installations dont le groupe électrogène fonctionne fréquemment, cela permet de réduire la consommation de carburant et éventuellement la fréquence des opérations de maintenance.

Les économies réelles dépendent de :

• Prix du diesel
• Efficacité du générateur
• Production solaire
• Profil de charge
• Taille de la batterie
• Les heures de fonctionnement du groupe électrogène
• Stratégie de commande du système

Pour cette raison, une évaluation financière appropriée devrait comparer le système proposé aux coûts énergétiques actuels de l’installation, plutôt que de s’appuyer sur une affirmation générique de pourcentage d’économie.

Pourquoi la gestion énergétique est-elle essentielle ?

Les panneaux solaires et les batteries ne constituent qu’une partie d’un système énergétique moderne.

Un système de gestion énergétique (EMS) détermine comment interagissent les différentes sources d’énergie.

Un EMS correctement configuré peut coordonner :

• Génération solaire
• Chargement de la batterie
• Décharge de batterie
• Électricité du réseau
• Le fonctionnement du groupe électrogène diesel
• La demande en charge

Par exemple, le système peut privilégier la production solaire pendant les heures ensoleillées, charger la batterie lorsque de l’énergie excédentaire est disponible et la décharger lorsque la production solaire diminue.

Lorsqu’un groupe électrogène est inclus, un contrôle intelligent peut déterminer quand une puissance de secours supplémentaire est nécessaire.

Cela crée un système énergétique plus coordonné, plutôt que de considérer chaque composant comme un dispositif indépendant.

Construire un système énergétique plus fiable pour l’Afrique

Pour de nombreuses entreprises africaines, la fiabilité énergétique est tout aussi importante que le coût de l’énergie.

Un système solaire à faible coût qui ne peut pas supporter la charge réelle ou qui tombe en panne pendant des périodes critiques d’exploitation n’offre pas de solution durable satisfaisante.

Le processus d’ingénierie doit donc prendre en compte :

• Évaluation de la charge  
• Analyse des ressources solaires  
• Le dimensionnement du système photovoltaïque  
• La sélection de l’onduleur  
• Le calcul de la capacité des batteries  
• Exigences en matière de puissance de secours  
• La stratégie de gestion de l’énergie  
• Protection et sécurité  
• Surveillance  
• Assistance technique à long terme  

Cette approche est particulièrement importante pour les usines et autres installations où les coupures de courant peuvent affecter directement la production.

Le projet de l’usine d’eau d’Abuja illustre ce principe en pratique : plutôt que de dépendre d’une connexion au réseau électrique indisponible, le système a été conçu comme une architecture hors-réseau intégrée comprenant une génération solaire, un stockage par batteries et une gestion intelligente de l’énergie.

Pourquoi choisir les systèmes énergétiques solaires Tanfon ?

L'approche de Tanfon repose sur une ingénierie spécifique à chaque projet, plutôt que sur la simple vente d'une combinaison prédéfinie d'équipements.

Pour chaque projet, la configuration du système peut être évaluée selon les critères suivants :

• Emplacement
• Profil de charge
• Consommation énergétique quotidienne
• Ressource solaire
• Exigences en matière de batterie
• Conditions du réseau électrique
• Exigences en matière de groupe électrogène
• Environnement d'installation
• Expansion future

Tanfon fournit des solutions solaires et de stockage d'énergie pour les usines, les exploitations agricoles, les hôtels, les bâtiments commerciaux et les installations isolées. Le modèle de service de l'entreprise comprend la conception de projets, l'évaluation des sites, l'accompagnement lors de l'installation, la surveillance et l'assistance technique.

Le projet d'Abuja illustre concrètement cette approche.

Plutôt que de concevoir un système générique de 150 kW, la solution a été configurée en fonction du besoin de l'usine en électricité autonome et en fonctionnement continu, ce qui a abouti à un système solaire hors réseau de 150 kW couplé à un stockage par batteries LiFePO4 de 300 kWh .

Il s'agit précisément du type d'ingénierie fondée sur le projet, essentiel lors de la conception de systèmes solaires destinés à des environnements opérationnels exigeants.

Conclusion

La réduction des coûts liés au diesel ne consiste pas simplement à remplacer un groupe électrogène par des panneaux solaires.

Pour de nombreuses entreprises africaines, l’approche la plus efficace consiste à repenser entièrement l’architecture énergétique.

Une taille appropriée système solaire de 150 kW peut fournir une production électrique significative en journée pour des installations commerciales et industrielles de taille moyenne.

Lorsqu’il est associé à un stockage par batteries, le système peut emmagasiner l’énergie solaire excédentaire et la réutiliser lorsque la production solaire n’est pas disponible.

Pour des besoins de stockage plus importants, stockage d'énergie solaire de 300 kWh peut offrir une solution pratique permettant de reporter la production solaire diurne vers les heures du soir ou d’alimenter des charges critiques pendant les coupures de courant.

Pour les clients à la recherche d’un kit solaire hybride de 150 kW avec batterie , l’essentiel est d’aller au-delà de la capacité nominale du système et d’évaluer la configuration complète — y compris la puissance photovoltaïque (PV), la puissance de l’onduleur, la capacité utile des batteries, le système de gestion énergétique (EMS), les dispositifs de protection, la surveillance et la stratégie de secours.

Plus important encore, le système doit être conçu en fonction des besoins énergétiques réels de l’installation.

Le projet de l’usine d’Abuja illustre ce que cette approche permet d’atteindre : un système solaire hors réseau de 150 kW, couplé à un stockage LiFePO4 de 300 kWh, a permis à l’installation de fonctionner de manière autonome, sans dépendre du réseau électrique public ni d’un groupe électrogène diesel.

L’objectif de l’énergie solaire ne se limite pas à la simple production d’électricité. Il vise à créer pour l’entreprise un système énergétique plus fiable, plus maîtrisable et économiquement durable.

FAQ

Un système solaire de 150 kW peut-il alimenter une usine ?

Oui, selon la charge électrique de l’usine. Un système de 150 kW peut soutenir de nombreuses applications industrielles de taille moyenne, mais la configuration finale doit reposer sur une évaluation détaillée des besoins en puissance.

Que comprend un kit hybride solaire de 150 kW avec batterie ?

Un système typique peut inclure des panneaux solaires, un onduleur hybride ou hors réseau, des batteries LiFePO4, un système de gestion des batteries (BMS), un système de gestion énergétique (EMS), des équipements de protection, des structures de fixation, des câbles, un système de surveillance ainsi que d’autres composants du « balance-of-system ».

Un stockage par batterie de 300 kWh est-il suffisant pour une usine ?

Cela dépend de la charge moyenne et maximale de l’usine. La durée de fonctionnement des batteries est déterminée par leur capacité utilisable et par la consommation réelle d’électricité. Un profil de charge doit être analysé avant de confirmer la taille de batterie requise.

L’énergie solaire peut-elle remplacer entièrement les groupes électrogènes diesel ?

Dans certaines applications hors réseau, oui. Toutefois, pour les installations exposées à des périodes prolongées de temps nuageux ou à des charges fortement variables, conserver un groupe électrogène en secours d’urgence peut offrir une couche supplémentaire de fiabilité.

Comment l’énergie solaire réduit-elle la consommation de diesel ?

L’énergie solaire fournit une partie ou la totalité de la charge électrique pendant les périodes de production solaire, tandis que le stockage par batteries permet de reporter l’énergie solaire excédentaire vers des périodes ultérieures. Cela réduit le nombre d’heures durant lesquelles le groupe électrogène diesel doit fonctionner.

Le LiFePO4 convient-il au stockage commercial d’énergie solaire ?

Le LiFePO4 est largement utilisé dans les applications de stockage d’énergie en raison de ses caractéristiques de durée de vie en cycles et de sa stabilité thermique. La batterie doit néanmoins être correctement conçue, avec un système de gestion de batterie (BMS) adapté, des dispositifs de protection, une gestion thermique adéquate et des pratiques d’installation appropriées.