A l’horizon 2025, le Sénégal aimerait réduire ses émissions de CO2 de 37 % par rapport à l’année 2018. Dans ce contexte, l’énergie solaire joue bien sûr un rôle décisif.
Ce pays d’Afrique de l’Ouest dispose des meilleures conditions possibles pour un système photovoltaïque sur tout le territoire. Le rayonnement solaire ne subit que peu de variations. Pendant la journée, la position du soleil est élevée, et le matin et le soir il n’y a qu’une brève période d’aube ou de crépuscule. En raison de l’incidence abrupte de la lumière, les cellules photovoltaïques obtiennent un haut rendement même avec une orientation horizontale. Ce pendant, un élément vient perturber le succès de l’énergie solaire du mix énergétique sénégalais : c’est la poussière du Sahara. Les vents alizés du nord-est apportent des particules de poussière minérales dans le pays. Chaque année, environ 200 g de poussière atterrissent par mètre carré. Pour les parcs solaires, cela implique des pertes de puissance de plus de 20 %.
Les mesures de nettoyage utilisées jusqu’à présent étaient particulièrement fastidieuses, ou bien elles n’étaient pas durables. Dans le cadre d’un projet de Bachelor, une équipe d’étudiants de la haute école des sciences appliquées de Hambourg (HAW Hambourg) a donc développé un système innovant dédié au nettoyage solaire. Il est désigné sous le nom « SeneSet », composé des premières lettres du nom du pays et du mot « set ». En wolof, la langue parlée la plus courante du pays, cela signifie « propre ». L’équipe est suivie par Anna K. Usbeck qui occupe un poste de professeur en construction et CAO à l’institut de construction et de développement de produits (IKP) de la HAW Hambourg. Pour la construction d’un prototype, les étudiants ont fait appel au système de construction modulaire item. Ils bénéficient surtout de la modularité cohérente et du faible poids de la technique des profilés.
Une idée – des possibilités sans limite
Flexibilité, robustesse et qualité supérieure : Depuis plus de 40 ans, le système de construction modulaire item est la meilleure solution pour relever tous les défis dans le domaine de la construction de machines et des équipements de production.
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Vers une solution de nettoyage rapide et écologique
Depuis quelques années, Anna Usbeck s’intéresse de manière approfondie à la production d’énergie durable dans le pays, en particulier à l’aide d’installations photovoltaïques. Très vite, elle s’est rendue à l’évidence : « Pour le nettoyage des panneaux solaires, il faut une nouvelle technologie adaptée. Elle doit convenir aux conditions individuelles, être financièrement abordable et facile à entretenir ». Actuellement, au Sénégal, on utilise soit des appareils de nettoyage manuels équipés de barres longues de plusieurs mètres, soit des tracteurs diesel avec de l’eau et des brosses. Cependant, ces systèmes sont compliqués à manier, ou bien ils ne sont pas durables. La nouvelle solution de nettoyage des étudiants de Hambourg par contre est efficace et effectue le nettoyage tout en conservant les ressources. Le service allemand d’échanges universitaires (DAAD) apporte une aide d’environ 50 000 euros à ce projet.
Le cadre du système SeneSet est une structure en profilés item d’une longueur de six mètres et d’une largeur d’environ un mètre et demi .
Le SeneSet se présente comme suit : Le cadre est une structure en profilés item d’une longueur de six mètres et d’une largeur d’environ un mètre et demi. Huit petits châssis sur roulettes soutiennent l’appareil. Les roulettes permettent de le transporter d’un panneau solaire à l’autre. Une solution robotisée n’était pas envisageable pour différentes raisons : Etant donné que des robots nettoyeurs non guidés doivent trouver leur propre chemin de façon autonome sur la surface, il leur faudrait des capteurs en plus. Cependant, les capteurs risquent de tomber facilement en panne à cause de la poussière et de la corrosion. Le réglage serait également plus compliqué. De plus, un robot autonome serait obligé de se déplacer sur les panneaux ce qui serait très difficile en fonction de l’inclinaison, et souvent aussi plus lent. Et enfin, le système SeneSet doit être produit au Sénégal : « Nous essayons donc d’utiliser très peu de composants qui ne sont pas disponibles sur place et qui ne pourraient pas être installés par les ingénieurs locaux », explique Anna Usbeck.
Le potentiel est réel, chiffres à l’appui : 20 heures de travail au lieu de 174
Grâce à un entraînement à manivelle, une partie du système équipée de tambours rotatifs se déplace à angle droit par rapport au sens de la marche, c’est-à-dire dans la direction longitudinale du cadre. Une brosse ramasse alors la poussière. Pour le passage d’une rangée de panneaux solaires à l’autre, le système est soulevé et repositionné. L’entraînement est manuel, mais fonctionne aussi avec une visseuse haute performance. Sur ce point, l’équipe est encore en train d’étudier des mesures d’optimisation pour que la visseuse fonctionne aussi longtemps que possible. Le type de brosse n’a pas encore été choisi définitivement non plus. Sur un banc d’essai, on teste d’abord des variantes de nettoyage humide ou à sec avec différentes brosses ou bien des bandes en caoutchouc ou en tissu. Ce concept prévoit un module de nettoyage interchangeable permettant ultérieurement d’utiliser différents modèles. Cependant les calculs prévisionnels ne laissent de toute façon guère de doute : Dans la centrale solaire à Diamniadio, environ 174 heures de travail sont nécessaires pour un nettoyage conventionnel des 6960 panneaux. Avec le système SeneSet, 20 heures auraient suffi.
La technique des profilés de Solingen mise à l’épreuve au Sénégal
« A la HAW Hambourg, nous travaillons souvent avec les profilés de la société item, puisqu’ils sont légers et existent dans les longueurs qu’il nous faut. On peut très bien les utiliser pour la phase de préparation ou la construction de prototypes. Sur certains points, il y a encore quelques changements, mais grâce aux assemblages, toutes les adaptations sont faciles à réaliser », souligne la professeure Usbeck. Elle cite aussi la construction légère et la rigidité parmi les avantages de la technique des profilés item. Tout d’abord, des profilés aux dimensions 30 x 30 mm avaient été utilisés. Cependant, il s’est avéré qu’en raison de la grande longueur de six mètres, le cadre avait tendance à fléchir. Des mesures d’adaptation ont donc été prises. De plus, une autre variante au format 60 x 30 mm est en cours de planification pour prévenir ce phénomène. Cette version sera également équipée de roulettes item alors qu’auparavant des roulettes de skateboard avaient été utilisées. En février 2023, un voyage au Sénégal était à l’ordre du jour pour le SeneSet et deux étudiants participant au projet de Bachelor. Pour le vol, le système de nettoyage solaire était démonté et transporté dans un conteneur. Le premier essai pratique eut lieu à la centrale solaire de deux mégawatts de Diamniadio, à environ 30 kilomètres à vol d’oiseau à l’est de Dakar. Il existe un échange très suivi avec l’Ecole Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP à Dakar). « Il reste quelques réglages à faire, mais le SeneSet fonctionne, c’est sûr », déclare la professeure Usbeck, vu le résultat.
Les étudiants sénégalais apprécient beaucoup item comme fournisseur et ont tout de suite intégré les profilés dans leur construction. En effet, le langage technique semble bien être universel .
Peu après, une visite de deux mois, cette fois des enseignants et étudiants en master de l’ESP, a eu lieu : Les jeunes invités ont également commencé le développement d’un prototype. A cette occasion, ils ont découvert les profilés d’item pour la première fois, comme le raconte la professeure Usbeck : « Les étudiants sénégalais apprécient beaucoup item comme fournisseur et ont tout de suite intégré les profilés dans leur construction. En effet, le langage technique semble bien être universel ». Ils ont retenu les profilés aux dimensions 40 x 40 cm. Ils offrent l’avantage d’être plus rigides que les profilés 30 x 30 cm. De plus, ils disposent de rainures plus larges ce qui permet d’ajouter le profilé crémaillère d’item. En effet, le dispositif de nettoyage des étudiants sénégalais ne sera pas entraîné par une courroie crantée mais par un moteur par l’intermédiaire d’une roue dentée sur le chariot de nettoyage. Pour la construction du cadre, ils se sont servis de l’utilitaire gratuit item Engineeringtool. Au total, il existe maintenant trois variantes différentes du système de nettoyage sur la base d’item qui se font concurrence. A ce propos, un concours dédié décernera l’équipe gagnante. Idéalement, le résultat sera une solution commercialisable qui, avec le soutien d’une start-up, contribuera activement à la transition énergétique au Sénégal.
Soutien mutuel et gestion commune de la transition énergétique
Le SeneSet n’est pas le seul projet de coopération entre la HAW Hambourg et l’ESP à Dakar : Le projet « COoperation To Focus on Renewable Energy Education (CO2FREE) » est aussi financé par le DAAD. Actuellement le but est de formuler un développement du curriculum pour un programme d’études à l’ESP à Dakar dans le domaine des énergies renouvelables. « Il s’agit de coller aux exigences de l’industrie. Les réflexions portent sur des questions du genre : Que faut-il apprendre pour que les jeunes diplômé(e)s puissent postuler avec succès auprès des entreprises de l’industrie solaire ou bien de la filière hydrogène ? Des mutations sont en cours », constate Imke Rieken, directrice du projet CO2FREE à la HAW Hambourg. Dans les deux pays, les défis sont tout à fait différents. Alors que l’âge moyen de la population du Sénégal est d’environ 18 ans, l’Allemagne est confrontée à un manque de personnel qualifié. En même temps, dans le paysage académique sénégalais un certain travail de développement reste à réaliser. Il existe donc un grand potentiel pour une assistance mutuelle : « Ce n’est qu’en unissant nos forces que nous pourrons faire avancer la transition énergétique. Il nous faut une génération montante universelle pour un monde futur commun », souligne Anna Usbeck.
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