Sensibilité météorologique de la demande en électricité dans les villes d’Afrique de l’Ouest

Thèse soutenue par Vicky G. Kondi Akara en 2021

Direction : Benoit Hingray (IGE, UGA, Grenoble ; LMI-Nexus Abidjan), Adama Diawara (Université Félix Houphouët-Boigny, LMI-Nexus, Abidjan)

Financement :
• Centre d’Excellence Sur les Changements Climatiques, la Biodiversité et l’Agriculture Durable (CCBAD) de la Banque Mondiale Université Felix Houphouët-Boigny d’Abidjan (Côte D’Ivoire)
• Bourse du Gouvernement Français (pour des séjours scientifiques au sein de l’IGE)

Gérer au mieux la production et le transport de l’électricité nécessite de pouvoir anticiper les variations dans le
temps et dans l’espace de la demande en électricité. Ces variations dépendent non seulement de nombreux facteurs
socio-économiques mais également de facteurs liés aux conditions météorologiques du moment, induisant des
usages spécifiques de l’électricité pour le chauffage et/ou la climatisation des bâtiments par exemple. Connaitre la
sensibilité de la consommation électrique aux conditions météorologiques est donc un enjeu clé pour les
gestionnaires des réseaux électriques et des systèmes de production et de transport ou de distribution de
l’électricité. Pour caractériser cette sensibilité, de nombreux travaux ont été réalisés dans différentes régions du
monde au cours des décennies passées. La présente thèse a pour objectif de les compléter pour les régions
d’Afrique de l’Ouest où l’on en sait très peu.

Pour ce faire, nous avons exploré la façon dont la demande en électrique dépend, en sus des différents autres
facteurs socio-économiques, de la variabilité météorologique pour 47 villes d’Afrique principalement dans les pays
suivants : Cap Vert, Sénégal, Mali, Burkina-Faso, Niger, Côte d’Ivoire, Ghana, Togo, Bénin, Nigéria, Gabon,
Cameroun.

Un jeu de diverses données comprenant : les enregistrements des consommations d’électricité effectuées pour
chaque ville par les Compagnies Nationales d’Electricité des pays concernés, les pseudo-observations de
différentes variables météorologiques locales ainsi que les recensements de population et les décrets fixant les
jours fériés sur les années récentes a d’abord été constitué. La base de données établie, originale et inédite, couvre
d’une à plus de vingt années d’enregistrements de consommation selon les villes. Elle est constituée en particulier
des séries chronologiques des consommations horaires des capitales des 12 pays d’Afrique étudiées. Elle comprend
en plus les séries chronologiques des consommations mensuelles de 35 villes secondaires.

Pour cette étude, un modèle de prédiction des consommations journalières a d’abord été développé. Ce modèle
permet en particulier de mettre en évidence les effets de facteurs socio-économiques sur les variations journalières
ainsi que / les variations à long terme des consommations. Il permet aussi non seulement d’estimer le rôle que
peuvent jouer la température, l’humidité ainsi que la vitesse du vent, mais aussi d’estimer la sensibilité des
consommations journalières à ces différentes variables météorologiques.

Nous avons trouvé que la consommation électrique journalière présente souvent une forte croissance sur la période
d’observation, s’expliquant seulement en partie par l’augmentation de la population. Elle présente aussi souvent
une forte saisonnalité et une forte variabilité jour à jour. Cette variabilité est d’abord liée au type de jour : on
observe sur toutes les villes un profil hebdomadaire marqué avec des consommations plus faibles les samedis, les
dimanches et les jours fériés. Cette variabilité est ensuite déterminée par les conditions météorologiques du
moment : la consommation électrique est très sensible à la température ambiante et aussi, dans une moindre mesure
et pour certaines villes seulement à l’humidité de l’air et à la vitesse du vent. Cette sensibilité résulte d’un surplus
de consommation très vraisemblablement lié au besoin de climatiser les bâtiments et les habitations, besoin
d’autant plus important que les températures sont élevées. La température seuil à partir de laquelle le besoin en
climatisation s’exprime est incertaine mais se situe selon les villes entre 18 et 24°C. Selon les villes, la part de la
consommation due aux conditions météorologiques est d’au moins 20% à l’échelle annuelle et au-delà de 26%
pour le cas des pics journaliers.

Différents modèles ont été développés pour la prédiction des consommations journalières. Ils permettent une
prédiction très efficace. L’un de ces modèles peut de plus être estimé sur la base des seules données mensuelles.
Appliqué à l’ensemble des 35 villes secondaires du Burkina Faso, du Bénin, du Togo et de la Côte d’Ivoire, il nous
a permis de dresser une cartographie inédite des différents facteurs de variabilité de la consommation journalière
pour les villes de cette région. Cela nous a permis en particulier de caractériser comment la sensibilité
météorologique de la consommation varie entre les villes au sein de cette région.

Réferences

Kondi Akara, G., Hingray, B.*, François, B., Diedhiou, A. 2023. Recent trends of urban electricity consumption for cooling in west and central Africa. Energy. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127597

Kondi Akara, G.*, Hingray B., Diawara, A., Diedhiou, A., 2021. Effect of Weather on Monthly Electricity Consumption in Three Coastal Cities in West Africa. AIMS Energy, 9 (3) : 446-464 ; doi : 10.3934/energy.2021022