Avant-propos
L'installation de panneaux solaires est-elle vraiment rentable ?
En Afrique, c'est probablement la première question que se posera toute personne envisageant l'installation d'un système photovoltaïque. La réponse n'est pas simplement « rentable » ou « non rentable » : elle dépend de votre lieu de résidence, du montant de votre facture d'électricité mensuelle, du type d'alimentation (réseau électrique ou groupe électrogène diesel) et de l'utilisation prévue de l'électricité produite après l'installation.
La situation énergétique en Afrique diffère considérablement de celle de la Chine. En Chine, la plupart des foyers urbains sont raccordés à un réseau électrique national stable et l'électricité y est relativement bon marché. En Afrique, en revanche, la situation est bien plus complexe : les prix de l'électricité sont exorbitants dans certaines régions, les fréquentes coupures de courant nécessitent le recours à des groupes électrogènes diesel et certaines zones ne sont pas du tout desservies par le réseau, contraignant leurs habitants à vivre en totale autonomie énergétique. Dans ces conditions, l'évaluation des économies potentielles liées à l'énergie solaire, et notamment des zones concernées, requiert une analyse au cas par cas.
Cet article vous aidera à calculer les coûts pour trois types de familles africaines : des familles urbaines de classe moyenne, des entreprises industrielles et commerciales, et des familles rurales isolées sans électricité. Les données seront présentées selon des paramètres africains locaux afin de vous aider à estimer votre propre situation .
I. Situation actuelle des prix de l'électricité en Afrique : pourquoi les factures d'électricité représentent une dépense majeure pour les ménages
Avant de calculer les économies que l'énergie solaire peut permettre de réaliser, examinons d'abord les prix de l'électricité en Afrique.
Les prix de l'électricité varient considérablement d'un pays africain à l'autre, allant de très bas à très élevés. En Égypte, le prix de l'électricité pour les particuliers se situe entre 0,05 et 0,10 dollar américain par kilowattheure (environ 0,35 à 0,70 yuan), un tarif comparable à celui pratiqué en Chine. En revanche, au Nigéria, ce prix peut atteindre 0,15 à 0,25 dollar américain par kilowattheure, et dépasse même 0,30 dollar américain dans certains quartiers de Lagos. Au Kenya, il se situe entre 0,10 et 0,18 dollar américain par kilowattheure. Enfin, en Afrique du Sud, il se situe entre 0,10 et 0,15 dollar américain par kilowattheure.
Mais le prix élevé de l'électricité n'est pas le problème le plus critique. Le problème le plus critique est que, dans de nombreux endroits, même si l'on est prêt à payer le prix fort, l'approvisionnement en électricité est irrégulier. Selon les données de l'Agence internationale de l'énergie, l'Afrique subsaharienne subit en moyenne plus de 100 jours de coupures de courant par an, certains pays dépassant même les 200 jours. Cela signifie que de nombreux ménages et entreprises doivent recourir à la fois au réseau électrique et à des groupes électrogènes de secours, dont le coût est souvent plusieurs fois supérieur à celui de l'électricité du réseau.
Pour les ménages et les entreprises utilisant des groupes électrogènes diesel, le prix du gazole varie considérablement d'un pays africain à l'autre, mais se situe généralement entre 1 et 2 dollars le litre. Un groupe électrogène diesel classique de 5 à 10 kilowatts consomme environ 2 à 4 litres de gazole par heure de fonctionnement, soit un coût horaire d'environ 3 à 8 dollars. Une coupure de courant de 8 heures peut engendrer des frais de carburant de 25 à 65 dollars, soit une dépense mensuelle supplémentaire de 750 à 2 000 dollars.
C’est dans ce contexte de prix élevés de l’électricité et d’approvisionnement instable que l’intérêt des systèmes d’énergie solaire pour les ménages et les entreprises africaines apparaît particulièrement évident. L’électricité solaire peut non seulement remplacer une partie de l’électricité du réseau, mais surtout, elle peut fournir une alimentation de secours lors des coupures de courant, évitant ainsi le recours au coûteux carburant diesel.
II. Familles urbaines de la classe moyenne : le passage de factures d’électricité élevées à un approvisionnement stable en électricité
Prenons l'exemple d'une famille type : une famille urbaine de classe moyenne vivant en centre-ville à Lagos, Nairobi ou Johannesburg. Bien qu'elle bénéficie d'un raccordement stable au réseau électrique, elle subit fréquemment des coupures et des restrictions d'approvisionnement, ce qui entraîne des factures d'électricité mensuelles élevées. Elle dispose également d'un groupe électrogène diesel comme source d'alimentation de secours.
Prenons l'exemple d'une famille de classe moyenne de quatre personnes à Lagos, au Nigéria. Leurs principaux appareils électroménagers comprennent : un réfrigérateur (fonctionnant 24 h/24), deux climatiseurs (de 1,5 cheval-vapeur chacun, fonctionnant 8 heures par nuit en été), des prises électriques (pour une télévision, un lave-linge, des chargeurs de téléphone, etc.) et un chauffe-eau électrique. Pendant les mois d'été, leur facture d'électricité mensuelle s'élève à environ 350 à 450 dollars (soit environ 250 000 à 320 000 nairas). Pour une famille de classe moyenne dont le revenu mensuel se situe entre 1 000 et 2 000 dollars, cela représente entre 20 % et 40 % de leurs revenus.
Le principal problème pour cette famille n'est pas le montant élevé de la facture d'électricité, mais les coupures de courant. Lagos subit en moyenne 2 à 3 coupures de courant par semaine, d'une durée de 2 à 4 heures chacune. Si un groupe électrogène diesel de 5 kilowatts est mis en marche lors de chaque coupure, au prix actuel du diesel, environ 1,50 $ le litre, la consommation de carburant est d'environ 2,5 litres par heure, soit un coût d'environ 3,75 $. En supposant 8 heures de coupures de courant par semaine, le coût du diesel s'élèverait à environ 30 $ par semaine, soit 120 $ par mois. Le coût annuel du carburant pour le seul groupe électrogène de secours avoisinerait les 1 500 $.
Le coût initial d'installation d'un système solaire hybride de 6 kW (avec un stockage par batterie de 10 kWh) est d'environ 7 000 à 10 000 dollars. Ce système peut produire environ 25 à 30 kWh d'électricité par jour (Lagos bénéficie d'environ 2 200 heures d'ensoleillement par an, et par temps ensoleillé, chaque kW peut produire de 4 à 5 kWh par jour). Cette production d'énergie peut couvrir la majeure partie des besoins en électricité d'un foyer pendant la journée, tandis que le stockage par batterie peut fournir environ 8 à 10 heures d'alimentation de secours en cas de coupure de courant.
Faisons le calcul : après l’installation de panneaux solaires, la facture d’électricité mensuelle peut passer de 400 $ à environ 150 $ (principalement pendant la nuit et aux heures de pointe, lorsque les batteries ne suffisent pas), soit une économie d’environ 250 $ par mois. Cela représente environ 3 000 $ par an. Parallèlement, la fréquence d’utilisation du groupe électrogène diesel est considérablement réduite, passant d’un usage quotidien de secours à une solution de dernier recours en cas d’extrême nécessité. Les coûts annuels de diesel peuvent ainsi passer de 1 500 $ à environ 300 $, soit une économie supplémentaire de 1 200 $ par an. Au total, ces deux économies s’élèvent à environ 4 200 $ par an. L’investissement pour ce système est d’environ 8 000 $, avec un retour sur investissement en deux ans environ.
Bien entendu, plusieurs conditions préalables sont nécessaires : la configuration du système doit être adéquate, la capacité de la batterie suffisante pour couvrir la demande en énergie lors des coupures de courant, l’installation doit être de qualité et l’onduleur et la batterie doivent être performants. L’achat de produits bon marché et de qualité inférieure risque de réduire considérablement la production d’énergie et la durée de vie réelles, et les économies réalisées seront bien moindres que prévu.
III. Utilisateurs industriels et commerciaux : le double besoin urgent de prix de l’électricité élevés et d’un approvisionnement électrique stable
Le deuxième groupe d'utilisateurs typique est celui des utilisateurs industriels et commerciaux : usines, ateliers, centres commerciaux, bureaux et hôtels. Ces utilisateurs consomment beaucoup plus d'électricité que les ménages, et les dépenses d'électricité représentent une part importante de leurs coûts d'exploitation. Ils ont également des exigences plus élevées en matière de stabilité du réseau électrique, car les coupures de courant entraînent des arrêts de production ou des interruptions d'activité, causant ainsi des pertes économiques directes.
Prenons l'exemple d'une petite usine de confection à Nairobi, au Kenya. L'usine couvre environ 500 mètres carrés et son équipement principal comprend 30 machines à coudre industrielles (d'une puissance d'environ 0,3 kilowatt chacune), 5 climatiseurs, l'éclairage et d'autres équipements. Sa facture d'électricité mensuelle s'élève à environ 2 000 à 3 000 dollars américains (soit environ 250 000 à 370 000 shillings kenyans). Le prix de l'électricité industrielle au Kenya est d'environ 0,10 à 0,15 dollar américain par kilowattheure, mais en tenant compte des coûts des transformateurs et des frais liés à la demande, le prix moyen réel peut atteindre 0,15 à 0,20 dollar américain par kilowattheure.
L'approvisionnement en électricité au Kenya est relativement stable, mais on dénombre tout de même entre 50 et 80 jours de coupures imprévues chaque année. Pour une usine textile, chaque coupure de courant sans groupe électrogène de secours entraîne un arrêt complet de la production. Avec 30 machines à coudre générant environ 50 dollars de revenus par heure, une coupure de courant de 4 heures représente une perte de 200 dollars. En supposant 8 coupures par mois, la perte mensuelle s'élève à environ 1 600 dollars. Si l'usine dispose de son propre groupe électrogène diesel de 10 kilowatts, son fonctionnement pendant 4 heures lors de chaque coupure coûterait environ 30 dollars de carburant, soit un total de 240 dollars par mois. Les pertes directes et indirectes liées aux seules coupures de courant avoisinent les 22 000 dollars par an.
Le coût initial d'installation d'un système solaire commercial/industriel de 30 kW (avec stockage par batterie de 20 kWh) est d'environ 25 000 $ à 35 000 $. Ce système peut produire environ 120 à 150 kWh d'électricité par jour (Nairobi bénéficie d'environ 2 600 heures d'ensoleillement par an). La majeure partie de la production diurne est assurée par l'énergie solaire, le surplus d'électricité étant stocké dans la batterie. Le stockage par batterie peut fournir environ 4 à 5 heures d'alimentation de secours en cas de coupure de courant, couvrant ainsi la plupart des interruptions de service imprévues.
Faisons le calcul : après l’installation de panneaux solaires, la consommation d’électricité en journée est principalement assurée par l’énergie solaire, ce qui réduit la facture mensuelle d’électricité de 2 500 $ à environ 800 $, soit une économie mensuelle d’environ 1 700 $. Cela représente une économie annuelle d’environ 20 400 $. Parallèlement, les pertes dues aux coupures de courant diminuent d’environ 22 000 $ par an à environ 5 000 $ (pertes résiduelles dans des circonstances exceptionnelles), soit une réduction d’environ 17 000 $ par an. Les économies totales s’élèvent à environ 37 400 $. L’investissement initial pour ce système est d’environ 30 000 $, avec un retour sur investissement en 9 à 10 mois environ.
Pour les utilisateurs commerciaux, outre les avantages économiques directs, des incitations fiscales existent. Des pays comme le Kenya, l'Ouganda et le Rwanda proposent des allégements fiscaux ou un amortissement accéléré pour les systèmes solaires commerciaux et industriels. Le Nigéria exonère de TVA les équipements d'énergies renouvelables importés. L'Afrique du Sud accorde un crédit d'impôt de 205 dollars par kilowatt pour les systèmes solaires commerciaux. Grâce à ces avantages, le délai d'amortissement peut être réduit à moins de huit mois.
IV. Ménages ruraux isolés sans électricité : L’énergie solaire rend les lampes à pétrole obsolètes.
Le troisième groupe d'utilisateurs types est constitué de ménages ruraux isolés, totalement dépourvus d'accès à l'électricité. En Afrique subsaharienne, environ 600 millions de personnes vivent sans électricité. Ces populations sont principalement concentrées dans les zones rurales et reculées, où l'extension du réseau électrique est extrêmement coûteuse. Selon les données de la Banque mondiale, le coût moyen du raccordement des populations rurales africaines non électrifiées au réseau s'élève à environ 3 000 à 5 000 dollars par ménage, et, du fait de la dispersion de leur population, de nombreux villages ne sont tout simplement pas éligibles au raccordement.
Pour ces familles, les lampes à pétrole et les piles sèches ont traditionnellement constitué les principaux moyens d'éclairage et de communication. Une lampe à pétrole consomme environ 0,5 à 1 litre de pétrole par jour, soit un coût mensuel d'environ 15 à 30 dollars. Recharger un téléphone portable nécessite de se rendre dans une ville disposant d'électricité, ce qui engendre des frais de recharge d'environ 0,5 à 1 dollar à chaque fois. Ces dépenses, en apparence minimes, représentent une part étonnamment importante du budget des familles dont le revenu quotidien n'est que de 2 à 3 dollars.
Plus important encore, le manque d'électricité limite directement les perspectives de développement de ces familles. Les enfants ne peuvent étudier le soir, dépendant uniquement de la faible lumière des lampes à pétrole. Ils ne peuvent utiliser d'outils électriques pour l'artisanat et les travaux agricoles. Ils ne peuvent accéder à l'information en ligne ni suivre de cours à distance ou de consultations médicales. La pénurie d'électricité crée un cercle vicieux de pauvreté : sans électricité, pas de perspectives de développement, et sans perspectives de développement, l'accès à l'électricité devient encore plus difficile.
L'énergie solaire offre une solution viable pour les foyers non raccordés au réseau électrique. Un système solaire hors réseau de base de 1 kilowatt (comprenant deux panneaux photovoltaïques de 550 watts, une batterie lithium-ion de 5 kWh, un onduleur hybride et un éclairage LED) coûte initialement entre 800 et 1 200 dollars. Ce prix reste élevé pour un foyer seul, mais pour les projets de micro-réseaux à l'échelle d'un village, où plusieurs foyers partagent un système, le coût peut être réparti entre 200 et 400 dollars par foyer.
Prenons l'exemple d'un microréseau partagé par cinq foyers dans l'État d'Oromia, en Éthiopie. Chaque foyer produit environ 3 à 4 kilowattheures d'énergie solaire par jour (sur la base d'environ 2 500 heures d'ensoleillement par an), dont 0,6 à 0,8 kilowattheure sont répartis entre les foyers. Cette quantité d'électricité permet d'alimenter quatre lampes LED par foyer (de 5 watts chacune, soit 5 heures d'éclairage par jour), une radio ou un petit téléviseur, et deux chargeurs de téléphone portable. Elle remplace intégralement les lampes à pétrole et les piles sèches d'origine.
Faisons le calcul : auparavant, chaque foyer dépensait environ 20 $ par mois en pétrole et environ 10 $ en recharge de téléphone, soit un total d’environ 30 $. Grâce à l’énergie solaire, cette dépense est totalement éliminée, ce qui représente une économie d’environ 360 $ par an. En supposant un investissement initial de 300 $ pour le système, amortissable en un an seulement. De plus, la qualité de la lumière des LED est bien supérieure à celle des lampes à pétrole, ce qui réduit la fatigue oculaire et améliore considérablement les conditions d’éclairage pour les enfants qui étudient le soir.
Bien entendu, les limites d'un système aussi restreint sont évidentes. Une production de 0,6 à 0,8 kilowattheure par jour suffit à peine pour l'éclairage et les communications de base, et est totalement insuffisante pour alimenter des appareils énergivores tels que les réfrigérateurs, les lave-linge et les chauffe-eau électriques. Pour atteindre un niveau d'accès à une électricité « décente » (défini par le Conseil international de l'électricité comme étant supérieur à 1 kilowattheure par foyer et par jour), le coût du système augmenterait de façon exponentielle. C'est là le principal défi de la transition énergétique pour les populations africaines non électrifiées : la technologie solaire est mature et son coût ne cesse de baisser, mais fournir une électricité moderne et fiable à des centaines de millions de personnes non électrifiées exige encore des investissements financiers et un soutien politique considérables.
V. Facteurs clés influençant les résultats en matière d'économies
Après avoir calculé les coûts pour trois ménages types, vous constaterez que les économies que l'énergie solaire peut permettre de réaliser dépendent de nombreuses variables spécifiques.
Le prix de l'électricité est le facteur le plus direct. Plus le prix de l'électricité pour votre domicile ou votre entreprise est élevé, plus vite vous amortirez votre investissement dans l'énergie solaire. Si votre prix de l'électricité est de 0,05 $ par kilowattheure, il vous faudra peut-être entre 5 et 7 ans pour atteindre le seuil de rentabilité ; s'il est de 0,25 $ par kilowattheure, cela pourrait ne prendre que 2 à 3 ans. C'est pourquoi, dans les pays où les prix de l'électricité sont élevés, comme le Nigéria et l'Afrique du Sud, le taux de pénétration du marché de l'énergie solaire est nettement plus rapide que dans les pays où les prix de l'électricité sont bas.
L'ensoleillement est le deuxième facteur clé. Si l'Afrique dans son ensemble bénéficie d'un ensoleillement abondant, des disparités importantes existent entre les pays et les régions. Le Sahara reçoit plus de 3 500 heures d'ensoleillement par an, et chaque kilowatt de panneaux photovoltaïques peut y produire plus de 1 800 kilowattheures d'électricité par an ; à l'inverse, le bassin du Congo reçoit moins de 1 200 kilowattheures d'ensoleillement annuel, ne produisant qu'environ 600 kilowattheures par kilowattheure. Un même système de 5 kilowatts produira environ 7 000 kilowattheures par an à Lagos, plus de 9 000 kilowattheures au Caire et seulement 3 500 kilowattheures à Kinshasa. Ces différences de production d'énergie entraînent naturellement des économies d'énergie annuelles différentes.
Les habitudes de consommation d'électricité sont également cruciales. Si votre consommation maximale se situe en journée, le taux d'autoconsommation de l'énergie solaire est plus élevé, ce qui engendre des économies plus importantes. En revanche, si votre pic de consommation a lieu la nuit (sans stockage d'énergie), la majeure partie de l'électricité produite par l'énergie solaire doit être revendue au réseau. Le prix de vente étant souvent bien inférieur au prix d'achat, les avantages économiques s'en trouvent considérablement réduits. C'est pourquoi les systèmes hybrides (avec stockage d'énergie) sont de plus en plus populaires dans les foyers urbains : ils produisent de l'électricité pendant la journée, la stockent dans des batteries, puis utilisent cette énergie la nuit, permettant ainsi d'atteindre un taux d'autoconsommation supérieur à 80 %.
La qualité du système influe directement sur sa durée de vie et les économies à long terme. Un système solaire de haute qualité peut durer plus de 25 ans, tandis qu'un système bon marché et de qualité inférieure peut se dégrader considérablement après seulement 5 ans. Si cela peut sembler économique les premières années, cela peut en réalité engendrer des pertes par la suite. L'onduleur est l'élément le plus sujet aux problèmes dans le système. Les grandes marques affichent généralement un rendement de conversion de 97 % à 98 %, tandis que les marques moins connues peuvent n'atteindre que 93 % à 95 %. Bien que la différence puisse paraître minime, sur 25 ans, la différence cumulée de production d'énergie due à cet écart de rendement est substantielle. Il en va de même pour les batteries. Les batteries lithium-fer-phosphate ont généralement une durée de vie de 4 000 à 6 000 cycles, tandis que les batteries lithium ternaires de faible qualité peuvent n'en avoir que 1 000 à 2 000.
Conclusion
Les économies réalisées grâce à l'installation de panneaux solaires varient considérablement selon les types de ménages et d'entreprises en Afrique.
Les familles urbaines de la classe moyenne peuvent économiser environ 3 000 à 5 000 $ par an sur leurs factures d'électricité et de diesel, avec un retour sur investissement en 2 à 3 ans. Les entreprises industrielles et commerciales peuvent économiser environ 30 000 à 50 000 $ par an sur leurs factures d'électricité et les pertes dues aux coupures de courant, avec un retour sur investissement en moins d'un an. Les ménages ruraux isolés, non raccordés au réseau électrique, peuvent économiser environ 200 à 400 $ par an sur leurs factures de kérosène et de recharge, avec un retour sur investissement en 1 à 2 ans, à condition que des micro-réseaux ou d'autres solutions de partage soient disponibles pour réduire l'investissement initial.
Mais les économies réalisées ne représentent qu'une partie des avantages de l'énergie solaire. Pour les utilisateurs africains, l'augmentation de la productivité grâce à une alimentation électrique stable, la suppression du bruit et de la pollution atmosphérique des générateurs diesel, ainsi que l'amélioration des conditions d'étude nocturnes pour les enfants – ces avantages, difficilement quantifiables en termes monétaires, sont parfois plus importants que les chiffres inscrits dans un livre de comptes.
Le marché de l'énergie solaire en Afrique connaît une croissance rapide, et de plus en plus de ménages et d'entreprises se demandent désormais quand installer un système solaire. Si vous vous posez également cette question, nous espérons que l'analyse coûts-avantages présentée dans cet article vous aidera à prendre une décision plus éclairée.
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