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Méthodologie pour l'implantation de micro-centrales hydro-électriques en Amazonie dans une perspective de développement durable.

Blanco, Claudio José Cavalcante (2005). Méthodologie pour l'implantation de micro-centrales hydro-électriques en Amazonie dans une perspective de développement durable. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 171 p.

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Résumé

Un des principaux problèmes pour le développement socio-économique de l'Amazonie est le manque d'énergie électrique pour les nombreuses petites communautés isolées de la région, ce qui empêche l'ajout de valeur à leur production agricole, la croissance de revenus et la création d'emplois. Cette lacune peut motiver, voire forcer la migration des populations de ces communautés vers les grandes vilIes, causant ainsi de graves problèmes sociaux dans celles-ci. La fourniture d'énergie par de grosses centrales hydro-électriques n'est pas envisageable du point de vue économique à cause des coûts de construction des lignes de transmission et du changement de tension pour la fourniture à petite échelle. Une façon de régler ce problème est l'implantation de systèmes de génération isolés, comme les micro-centrales hydro-électriques, en profitant du réseau de petites rivières qui forment les bassins amazoniens. L'objectif de ce doctorat est de proposer une méthodologie pour l'implantation de microcentrales hydro-électriques qui sont une source d'énergie renouvelable. Cette méthodologie tient compte des caractéristiques hydrologiques et topographiques des petits bassins versants de la région. De plus, elle tient compte de l'économie et de la culture des petites communautés qui peuplent ces petits bassins dans une perspective de développement durable. La méthodologie est axée sur un arbre décisionnel qui part de la demande d'énergie des petites communautés. Cette énergie est nécessaire pour générer des emplois et des revenus, ce qui encourage la sédentarisation de la population, diminuant ainsi l'exode rural. En outre, l'énergie générée par les micro-centrales pourra améliorer la qualité de vie de ces petites communautés. L'arbre décisionnel est composé principalement des études hydrologiques, topographiques, énergétiques, économiques, géotechniques et environnementales. Il tient aussi compte d'aspects sociaux qui font partie de la base du développent durable, tels que la demande d'énergie et la participation de la communauté; et des évaluations préliminaires sur le terrain. Cependant, l'arbre analyse plus à fond les facteurs sociaux, les études hydrologiques, topographiques, énergétiques et économiques, ainsi que les évaluations préliminaires sur le terrain. Dans cette approche, les études environnementales sont laissées de côté, car les micro-centrales sont de basse chute et à fil de l'eau, ce qui ne favorise pas la formation de lacs à l'amont des petites rivières. De plus, les études géotechniques sont aussi laissées de côté, mais grâce à la petite taille des micro-centrales. Les études hydrologiques sont très pertinentes pour le dimensionnement des micro-centrales, surtout parce que les sites sont non jaugés. Ce dimensionnement est guidé par les courbes des débits classés des sites qui sont simulées à l'aide d'un modèle pluie-débit ou à partir de sa transférabilité. Le modèle pluie-débit est utilisé, car les pluies sont souvent les seules données disponibles sur les petits bassins de la région. Les études énergétiques indiquent que la période de pointe de la demande d'énergie, qui est représentée par la pointe de la production agricole, et la période de pointe de la production d'énergie, qui est représentée par les crues de la région, coïncident entre les mois de janvier et juin. Cette heureuse coïncidence aide à planifier la production d'énergie et à minimiser les impacts environnementaux, car pour répondre à la pointe de la demande d'énergie, le régime hydrologique de la région assure les plus grands débits. Ce fait justifie le choix des aménagements au fil de l'eau, qui sont les moins dommageables parmi les possibles aménagements hydroélectriques; ceux-ci sont planifiés avec 1 ou 2 turbines pour répondre à la demande d'énergie. Les études économiques sont axées sur une comparaison entre les estimations des coûts des micro-centrales, des génératrices à diesel et le prix de l'énergie provenant du réseau rural. Cette comparaison montre que les micro-centrales sont économiquement plus viables que les génératrices à diesel qui sont souvent utilisées dans les régions isolées. Par contre, cette comparaison révèle que l'énergie du réseau est moins coûteuse que l'énergie des micro-centrales. L'usage des ressources hydro-électriques des petits bassins versants de l'Amazonie avec la minimisation des impacts environnementaux pour répondre à la demande d'énergie des petites communautés de la région, d'une façon viable économiquement, en objectivant la génération d'emploi et de revenus, soutient la perspective de développement durable de cette méthodologie.

Abstract

One of the main problems of the socio-economic development of Amazonia is the lack of electrical energy for the numerous small isolated communities of the region, which impedes the value addition in their agricultural production, the growth of revenues and the job creation. This constraint can motivate, may be to impel, the migration of the populations of these communities towards large cities, which results in grave social problems in these. Energy supply by large hydropower is not possible from the economic point of view; because of the construction costs of transmission lines and the voltage change for small-scale supply. A way to solve this problem is the setting up of isolated generation systems, such as the micro-hydro power, by taking advantage of Amazonia's small rivers network. The purpose of this thesis is to propose a methodology for the setting up of micro-hydro power plants that are a renewable source of energy. This methodology has to take into account hydrological and topographic characteristics of the small catchments of the region. Moreover, it has to take into account the economy and culture of the small isolated communities that live in the small catchments and this in a perspective of sustainable development. The methodology is based on the decision support system that starts in the energy demand of the small communities. This energy is necessary to generate jobs and revenues; therefore, encouraging the settlement of the local population and decreasing its migration. Additionally, the energy generated by micro-hydro power plants will help to improve the life-style of the population of these small communities. The decision support system consists mainly of the hydrological, topography, energy, economic, geotechnical and environmental aspects. Nevertheless, this system takes into account social aspects, which make part of the base of the sustainable development, such as energy demand and community commitment; and preliminary evaluations on the field. The social, hydrological, topography, energy and economic aspects as well as preliminary evaluations on the field are focused on details. The environmental aspects are not developed because micro-hydro powers are low-head and run-of-river, this scheme does not favour the formation of large accumulation lakes upstream of the small rivers. Furthermore, the geotechnical aspects are not considered because of the size of the micro-hydro powers. Hydrological aspects of small catchments are very important for the design of the micro-hydro powers, in particular because the sites are ungauged. This design is determined for the flow- duration curves that are simulated with a hydrological rainfall-runoff model or its transferability. The rainfall-runoff model is used because the rainfalls are the only available data in the small catchments of the region. Energy aspects indicate that the peak period of the energy demand, represented by the peak of the agricultural production, and the peak period of the energy production, represented by the floods of the region occur simultaneous in time, between January and June. This serendipity helps planning the energy production and minimizing the environmental impacts, because the highest stream flow of the region's hydrological regimen is able to supply the peak of energy demand. The serendipity justifying also the choice of run-of-river schemes, which are the least harmful to the environment among the possible hydroelectric power plants, these schemes are designed with 1 or 2 turbines to supply the energy demand. Economics aspects are based on the comparison of the estimations of hydro-micro power's costs, diesel generators and price of the rural grid energy. These comparison shows that the hydro- micro powers are a viable economic option compared to the diesel generators that are often used in isolated regions. Nevertheless, this comparison indicates that the energy of rural grid is cheaper than hydro-micro powers energy. The use of the hydro-powers resources of the small catchments of Amazonia combined with the minimization of the environmental impacts to the energy supply of energy demand of the small communities of region, of an economically viable way, along with jobs and revenues generation, supports the perspective of sustainable development of the thesis methodology.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Secretan, Yves
Co-directeurs de mémoire/thèse: Amarante Mesquita, André Luiz
Mots-clés libres: micro-centrales; hydro-électriques; Amazonie; hydrologie; topographie; énergie; économie; géotechnique; environnement
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 20 nov. 2012 15:24
Dernière modification: 11 nov. 2015 15:11
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/397

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