Etude de cas : Projet de cogénération a base de balles de riz dans la vallée du fleuve Sénégal

Pour traiter cette pré-étude de faisabilité, nous avons placé les stagiaires dans la situation d’un bureau devant répondre aux porteurs de projets d’installation d’une unité de cogénération à base de balles de riz dans la vallée du fleuve Sénégal et plus précisément à Ross Béthio. Un tel projet suppose :

• l’organisation technique de la collecte de la matière première au niveau des rizeries industrielles (balles de riz) ;
• la mise en service et l’exploitation d’une chaudière à biomasse et d’une turbine ;
• la vente des produits finaux (chaleur, électricité, cendres,…)

1 - DISPONIBILITE EN BIOCOMBUSTIBLES

Les enquêtes menées au Sénégal ont montré que la production de riz par les industries dans la zone de Ross Béthio est de 60 000 tonnes. Une telle production génère environ 12 000 tonnes de balles de riz (ration de 1/5). Ce ratio a été relevé dans la bibliographie sur des études de cas de cogénération de la balle de riz dans les rizeries en Asie du Sud Est. Partant de ces 12 000 tonnes de balle de riz disponibles dans la zone de Ross Béthio il s’agit dans un premier de déterminer le potentiel énergétique (entrée chaudière) de cette biomasse. PCI = PCI balle à 11% X nombre de tonnes de balles de riz Le potentiel énergétique est égal à 43 800 000 kWh ou 43 800 MWh

2 – POTENTIEL DE PRODUCTION DE CHALEUR ET D’ELECTRICITE

Nous allons pouvoir calculer le potentiel de production d’électricité avec cette balle. Pour cela nous avons besoin de connaître le rendement des différents équipements de production d’énergie qui seront en service ainsi que leur nombre d’heures de fonctionnement. Partant de cours donnés aux stagiaires et avec l’expérience de l’ITEBE et du CRA-W sur de telles installations, nous avons retenu un rendement moyen de 76% pour la chaudière et de 22% pour la turbine. Le nombre d’heures de fonctionnement a été aussi choisi en compte en tenant en compte les pannes éventuelles, les heures de maintenance,… . Ainsi nous avons fixé 8 000 heures de fonctionnement (soit 333 jours). Nous avons calculé :

1. La puissance thermique de la chaudière = Potentiel énergétique x rendement / nombre d’heures de fonctionnement.

Ceci nous donne le potentiel énergétique en sortie chaudière. P = 4 160 kW ou 4 MW On précise que ce sont des kilowatts thermiques ou mégawatts thermiques. Notre chaudière à balles de riz sortira 4 160 kW avec un rendement de 76%. On a alors une première idée sur la taille de la chaudière qu’on peut mettre en place pour un tel fonctionnement.

2. La capacité de production électrique de l’installation = Puissance thermique x rendement électrique

P’ = 4 160 x 0,22 = 915 kW Nous obtenons des kilowatts électriques correspondant au potentiel de production électrique recherché. Notre turbine aura une puissance de 915 KW soit environ 1MW.

3 – PRODUCTIONS DE L’INSTALLATION

Nous pouvons en déduire notre production annuelle d’électricité (par la turbine) et de chaleur (par la chaudière).

• P’’ = Puissance de la turbine x nombre d’heures de fonctionnement

Soit P’’ = 7 320 000 kWh ou 7 320 MWh électrique Nous obtenons des kilowattheures ou des mégawatheures électriques qui nous donnent la production électrique annuelle de notre installation.

• P’’’ = Puissance thermique de la chaudière x (Pertes / 100)

Soit P’’’ = 24 300 MWh Le calcul de la puissance thermique tient compte du rendement de la chaudière, de la turbine et des pertes de chaleur autour de la turbine. Nous obtenons des mégawatheures thermiques qui correspondent à la quantité de chaleur récupérable annuelle dans une telle installation.

4 – COÛTS D’INVESTISSEMENT

Pour faire ces calculs, L’ITEBE a fourni les valeurs des principaux postes investissements. Ces valeurs proviennent des études de cas en Asie du Sud Est et en Europe sur des installations de taille identique pour la chaudière et la turbine.

Tableau 1 : chiffrage des coûts d’investissement de l’installation

5 – CHARGES D’EXPLOITATION ANNUELLES

Les charges d’exploitations à calculer concernent l’achat de la matière première (la balle de riz). Même si elle est disponible gratuitement dans les rizeries car elle n’est pas valorisée actuellement, nous avons jugé utile pour l’étude et la suite logique d’un tel projet dans le long terme, de mettre un coût d’achat pour la balle de riz. En concertation avec les conseillers d’Enda Énergie et d’ERA Cameroun ainsi qu’avec les stagiaires qui ont de l’expérience dans les ventes et achats de combustibles, nous l’avons fixé ensemble à 5 000 Francs CFA par tonne (8 euros par tonne). Les charges d’exploitations concernent aussi les frais financiers annuels et les coûts d’exploitation pour la mise en route et l’entretien de tous les équipements, le personnel, …. Les valeurs d’amortissement des équipements ont aussi été données par l’ITEBE pour 20 ans et pour 15 ans, ce qui correspond à des durées de vie généralement observées pour ces équipements. Nous obtenons le tableau suivant.

Tableau 2 : chiffrage des charges annuelles d’exploitation

6 – RECETTES D’EXPLOITATION ANNUELLES

Tableau 3 : Recettes annuelles d’exploitation

7 – BILAN D’EXPLOITATION

Tableau 4 : bilan annuel d’exploitation

8 – TEMPS DE RETOUR BRUT SUR INVESTISSEMENT

Nos investissements et notre bilan annuel d’exploitation sont calculés. Le prix de vente de l’électricité est de 60 Francs CFA/kWh. Notre temps de retour est égal à :

• T = Investissement / bilan annuel
• T = 1 074 528 000 / 30 633 600 = 35 ans

Cela veut dire que si on vend l’électricité produite à 60 Francs CFA/kWh, nous aurons un temps de retour de 35 ans, ce qui excède largement la durée de vie des équipements.

Face à ce constat, le premier paramètre qu’on peut changer est le prix de vente de l’électricité. Nous avons donc demandé aux stagiaires de faire des simulations de prix de vente de l’électricité et de voir quel prix de vente serait intéressant pour avoir un temps de retour intéressant. Le prix de vente qui a été choisi est donc 65 Francs CFA/kWh. Grace à ce prix de vente, on obtient :

• Recette annuelle de vente d’électricité = 7 320 000 x 65 = 475 800 000 Francs CFA (725 300 euros).
• Recette annuelle totale = 475 800 000 + 840 000 = 476 640 000 Francs CFA (726 600 euros)
• Bilan = Recettes – Charges = 476 640 000 - 409 406 400 = 67 233 600 Francs CFA (102 490 euros)
• Le temps de retour recalculé avec la vente de l’électricité à 65 Francs CFA/kWh est de : 1 074 528 000 / 66 393 600 = 16 ans