Maîtrise Et Optimisation De La Gestion Énergétique En Algérie
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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Djillali Liabès de Sidi Bel Abbès Faculté de Technologie Département de Génie Mécanique Laboratoire des Matériaux et Systèmes Réactifs THESE Présentée pour l’obtention du Diplôme de Doctorat 3ème cycle Par : GOUAREH Abderrahmane Spécialité : Génie Mécanique Option : Energétique et Environnement Intitulé de la thèse Maîtrise et optimisation de la gestion énergétique en Algérie Soutenue le : 17 / 01 / 2017 Composition de jury : M. MAKHLOUF Mohammed Professeur Président Univ. Sidi Bel Abbes M. SETTOU Noureddine Professeur Directeur de thèse Univ. Ouargla M. KHALFI Ali Professeur Co-Directeur de thèse Univ. Sidi Bel Abbes M. BEGHIDJA Abdelhadi Professeur Examinateur Univ. Constantine M. BENAZZA Abdelyllah Professeur Examinateur Univ. Sidi Bel Abbes M. DRAOUI Belkacem Professeur Examinateur Univ. Bechar M. RETIEL Noureddine Professeur Examinateur Univ. Mostaganem ANNEE UNIVERSITAIRE 2016/2017 Remerciements Tout d’abord, je remercie ALLAH, le Tout Puissant, de m’avoir donné le courage et la volonté pour accomplir ce travail de recherche. Un remerciement spécial va impérativement à mes parents. Je tiens à exprimer, plus particulièrement, ma profonde reconnaissance et ma grande estime à mon directeur de thèse Noureddine SETTOU, professeur et chercheur au laboratoire VPRS à l’université de Ouargla pour m’avoir accueilli au sein de son équipe, pour sa grande disponibilité ainsi que ses encouragements constants, ce qui m’a apporté beaucoup tant sur le plan scientifique que personnel. Je tiens à remercie également mon co-directeur de thèse Ali KHALFI, professeur chercheur au laboratoire LMSR et Recteur de l’université de Sidi Bel Abbes. Mes remerciements vont également à tous ceux qui ont contribué, de près ou de loin à l’accomplissement de ce travail, et en particulier : Monsieur, Mohammed MAKHLOUF de m’avoir fait l’honneur de présider mon jury de thèse. Monsieur Abdelhadi BEGHIDJA, à l’université de Constantine pour avoir accepté d’être examinateur de ce travail. Monsieur Abdelyllah BENAZZA, à l’université de Sidi Bel Abbes pour avoir accepté d’être examinateur de ce travail. Monsieur Belkacem DRAOUI, à l’université de Bechar pour avoir accepté d’être examinateur de ce travail. Un grand merci à toute ma famille, qui m’a toujours encouragé, qui a su me soutenir à chaque moment et à qui je dois tout. Je tiens à remercier enfin tous ceux qui m’ont aidé de prés ou de loin à réaliser ce travail. Sommaire page Liste des abréviations i Liste des tableaux viii Listes des figures xi Introduction générale 1 Chapitre 1 : Contexte énergétique 1.1 Introduction 8 1.2. Les principaux enjeux énergétiques à l’échelle de la planète 8 1.2.1. Les ressources énergétiques mondiales 8 1.2.2. La demande énergétique mondiale 9 1.2.3. Impact environnemental 12 1.3. Contexte énergétique national 13 1.3.1. Pétrole 14 1.3.1.1. Réserves et production 14 1.3.1.2. Exportations 15 1.3.1.3. Les principaux acteurs de la filière 16 1.3.1.4. Des oléoducs et des terminaux d’exportation 17 1.3.2. Gaz naturel 19 1.3.2.1. Réserves et production 19 1.3.2.2. Réseau de transport et de distribution 19 1.3.2.3. Exportations 20 1.3.2.4. Grands projets transcontinentaux en cours 21 1.3.3. Secteur d’électricité 23 1.3.3.1. La structure du secteur de l’électricité 23 1.3.3.2. Production d’électricité 24 1.3.3.3. Transport et distribution 27 1.3.3.4. Interconnexions électriques 29 1.3.4. Cadre institutionnel et règlementaire du secteur de l’énergie en Algérie 31 1.3.4.1. Organisation du secteur 31 1.3.4.2. Cadre règlementaire du secteur 34 1.3.5. Système de tarification de l’énergie 35 1.4. Conclusion 37 Chapitre 2: Modélisation énergétique et élaboration d’un scénario énergétique de référence pour l’Algérie à l’horizon 2040. 2.1. Introduction 39 2.2. Classification des modèles énergétiques 40 2. 2. 1 Classification selon l’objectif du modèle 41 2. 2. 2 Classification selon le niveau d’analyse 41 2. 2. 3 Classification selon l’horizon temporel visé 42 2.3. Les grandes familles de modèles prospectives 42 2.3.1. Les modèles macro-économiques (top-down) 43 a. Les modèles d’équilibre général 43 b. Les modèles d’équilibre partiel énergétiques (macro-économétriques) 43 c. Les modèles intégrés de contrôle optimal (approche climatique) 44 2.3.2 Les modèles technologiques (technico-économique) (bottom-Up) 44 a. Les modèles d’optimisation 44 b. Les modèles de simulation 45 2. 3. 3. Des modèles hybrides 45 2.4. Les modèles de prospectives énergétiques 46 2.4.1. MARKAL (Market Allocation) 46 2.4.2. MEDEE (Modèle d’Evaluation de la Demande En Energie) 47 2.4.3. POLES (Prospective Outlook on Long-term Energy Systems) 48 2.5. Notion des scénarios 49 2.5.1. Le scénario tendanciel ou de référence 49 2.5.2. Le scénario volontariste 50 2.6. Synthèse sur les scénarios 50 2.6.1. Les scénarios au niveau international 50 2.6.2. Les scénarios au niveau européen 53 2.6.2.1. Les scénarios au niveau français 55 2.6.2.2. Scénario énergétique pour la Belgique à l’horizon 2030 57 2.6.3. Les scénarios énergétiques au niveau du Maghreb 58 2.6.3.1. Tunisie (Etude Stratégique du Mix Energétique pour la Production d’Electricité en 58 Tunisie, Wuppertal/Tunis, publié en 2012) 2.6.3.2. Maroc (Maroc 2030) 59 2.6.3.3. Les scénarios au niveau Algérien 60 2.7. Modélisation énergétique pour l’Algérie à l’horizon 2040 66 2.7.1. Démarche et objectif de modélisation 66 2.7.2. Description du modèle autonome 67 2.7.3. Construction de scénario énergétique de référence 70 2.7.3.1 Système énergétique de référence 70 2.7.3.2 Analyse rétrospective et modélisation 71 2.7.3.3. Principales hypothèses du scénario de référence 72 2.7.4. Prévision de la demande d’énergie 74 2.7.4.1. Par secteur 74 2.7.4.2. Par matière 76 2.7.5. Scénario de référence faible et fort 77 2.8. Conclusion 78 Chapitre 3 : Evaluation micro-économique (Bottom-up) de la consommation énergétique dans le secteur résidentiel 3.1. Introduction 81 3.2. Contexte énergétique du secteur bâtiment 81 3.2.1. Consommation d’énergie finale 81 3.2.2. Structures et caractéristiques du parc 83 3.2.2.1. Evolution du parc logement 83 3.2.2.2. Taux d’occupation 84 3.2.2.3. Nombre des personnes par logement 84 3.2.2.4. Taux d’électrification 85 3.2.2.5. Taux de raccordement en gaz naturel 85 3.2.2.6. Consommation d’énergie électrique moyenne annuelle par logement 86 3.2.3. Tarification de l’énergie 86 3.3. Modélisation et prévision de la consommation d'énergie dans le secteur résidentiel 87 3.3.1. Méthodologie de modélisation de la consommation d'énergie 88 3.3.2. Demande d’énergie par type d’usage finale 90 3.3.2.1. Demande d’énergie pour le chauffage et le refroidissement 90 3.3.2.2. Demande d’énergie pour la cuisson et l’Eau Chaude Sanitaire ECS 99 3.3.2.3. Demande d’énergie des autres appareils électroménagers 100 3.3.3. Détermination de nombre des ménages pour chaque zone 100 3.3.4. Taux d’équipement des ménages 102 3.3.5. Consommation d’énergie finale et cout par ménage et par zone 103 3.4. Prévision de la consommation d'énergie dans le secteur résidentiel à l'horizon 2040 105 3.4.1. Hypothèses de prévision 105 3.4.2 Description des scénarios 107 3.4.2.1. Scénarios tendanciel 107 3.4.2.2. Scénarios volontariste 108 3.5. Analyse de résultats 113 3.5.1 Demande d’énergie finale dans le scénario tendanciel 113 3.5.2. Demande d'énergie pour l’éclairage dans les différents scénarios 113 3.5.3. Demande énergétique et coûts totaux du système de conditionnement d’air dans les 114 différents scénarios 3.5.3.1. Économie d'énergie pour le refroidissement dans le scénario volontariste 115 3.6. Conclusion 117 Chapitre 4 : Modélisation de la consommation énergétique dans le secteur de transport routier en Algérie 4.1. Introduction 119 4.2. Contexte énergétique du secteur des transports 120 4.2.1. Le développement des infrastructures et des transports 120 4.2.1.1. Transport routier 121 4.2.1.2. Transport ferroviaire 121 4.2.1.3. Transport maritime 122 4.2.1.4. Transport aérien 122 4.2.1.5. Transport urbain 122 4.3. Utilisation des carburants de substitution 123 4.3.1. GPL/C comme carburant automobile 123 4.3.2. Gaz naturel comprimé (GNC) 124 4.3.3. L'essence sans plomb 124 4.3.4. Le nouveau programme national de développement de l'efficacité énergétique (2016- 125 2030) 4.4. Secteur de transport routier comme vecteur de mobilité urbaine 126 4.4.1. Evolution et caractéristiques du parc automobile en Algérie 126 4.4.2. Répartition du parc par type de véhicule 126 4.4.3. Rétrospective de la consommation d'énergie finale du parc automobile par source 127 d'énergie 4.4.4. Analyse de kilométrage parcouru par type de véhicule 128 4.4.5. Les émissions de gaz à effet de serre dans le secteur de transport routier 128 4.5. Modélisation et prévision de la consommation énergétique dans le secteur de transport 129 routier 4.5.1.