Projet E-BOX

Contexte

Le développement des PME/PMI constitue un levier de développement économique pour les pays d’Afrique subsaharienne. L’insertion socio-économique des diplômés, le retour des cadres africains expatriés, la valorisation du potentiel de la diaspora africaine font partie des priorités des autorités politiques des pays d’Afrique subsaharienne. Avec le concours financier de l'Etat français, le programme Entrepreneurs en Afrique a été lancé en 2009. Piloté par Campus France, « Entrepreneurs en Afrique » favorise l’émergence des PME/PMI à forte valeur ajoutée en Afrique. « Entrepreneurs en Afrique » se propose de faire travailler des établissements d'enseignement supérieur français aux côtés des promoteurs africains.

Les établissements effectueront des études et des recherches dans leurs laboratoires afin d’étudier la faisabilité technique et technico-économique des projets. Des missions de diagnostic de ces établissements sont prévues dans les pays d’implantation. Ces études contribueront à crédibiliser les projets dans leur faisabilité technique (qualité des produits fabriqués, solutions réalistes et viables...) et leur contexte local (valorisation par rapport à la concurrence, besoins du marché, respect des normes nationales et internationales,...) et à faciliter la levée de fonds auprès des organismes de financement.

Dans ce contexte, l’EPF a répondu à un appel à projet en partenariat avec de jeunes entrepreneurs Sénégalais qui cherchent à résoudre les problèmes de fiabilité et d’autonomie en termes d’énergie électrique.

Objectifs

Le projet E-Box vise à développer une boite énergétique mobile avec stockage d’énergie électrique, utilisable :

• dans des zones couvertes par le réseau électrique pour pallier les problèmes de délestage récurrents en Afrique.
• dans des zones hors réseau pour gagner son autonomie énergétique grâce à l’ajout de panneaux solaires, générateurs ou éoliennes.

 Les principaux clients de ces box sont les entreprises privées (PME, PMI, Hôtels, Cliniques, Centres commerciaux, pharmacies), les structures publiques (hôpitaux, dispensaire, Agences, organismes territoriaux, etc.), les particuliers, les artisans (tailleurs, commerçants, restaurants, etc.), les coopératives villageoises. En fonction du type d’utilisateurs et sa consommation, plusieurs gammes d’E- Box pourront être envisagées/ désignées / modélisées puis fabriquées.

Dans ce contexte, l’EPF a été sollicitée pour une étude de faisabilité et pour la fabrication d’un premier prototype, une boite de ‘faible puissance’ low cost: la version ‘E-Box 1kW basic’ qui doit permettre d’alimenter une petite maison ou un appartement contenant un réfrigérateur, une télévision, une dizaine d’ampoules LED, un ventilateur, une ordinateur et quelques téléphones portables. L’un des challenges de ce projet est de réaliser un objet facilement déplaçable, qui coutera au client final moins de 500 euros.

Fabrication

Les premiers clients ciblés par notre partenaire Africain sont les classes moyennes aisées des centres-villes du Sénégal reliées au réseau électrique national ainsi que les petits bureaux et petits commerces de proximité qui subissent des délestages réguliers d’une durée moyenne de 2h. Nous avons donc dimensionné notre système pour ce type d’autonomie grâce à une batterie Acide Plomb de type GEL 12V de capacité 100Ah.  Le cerveau de la box est un composant appelé onduleur hybride dont certains paramètres peuvent être programmés. Cet onduleur hybride permet de faire la ‘liaison’ électrique entre l’énergie entrante (le réseau ou les panneaux solaires) et l’énergie sortante vers les équipements de la maison. Il a été conçu pour pouvoir faire transiter des puissances actives jusqu’à 850 W et des puissances réactives de l’ordre de 200 VAR ce qui permet d’envisager d’alimenter des charges légèrement inductives ou capacitives de type réfrigérateur, lave-vaisselle ventilateur, lampes à néons, lampes LED. En revanche ni plaque de cuisson ni four à micro-ondes ne pourront fonctionner sur batteries. Cet onduleur hybride est un composant multifonction qui regroupe :

• Un redresseur AC/ DC entre le réseau et la batterie.
• Un onduleur classique monophasé DC/ AC entre la batterie et les équipements de la maison.
• Un Hacheur MPPT ou WPS entre les panneaux solaires et la batterie.
• Un régulateur de Batteries.

Attention, cet équipement ne permet pas de réinjection sur le réseau électrique et ne permet pas de vendre son électricité fabriquée par ses propres panneaux. Pour des questions de fiabilité, il n’a pas été envisagé de fabriquer cet onduleur à l’EPF. Apres une étude technico- économique, nous avons acheté et testé l’onduleur hybride qui répondait à nos contraintes en termes de cout et de performance. Pour des raisons de confidentialité avec nos partenaires nous ne donnerons pas la référence de l’onduleur sélectionné.

Résultats

L’objet final se compose d’un gros coffret électrique en polycarbonate de norme IP67 (étanche à la poussière et à l’immersion dans l’eau pendant 30 min) ce qui lui permet d’être utilisé dans les zones humides tropicales. Ce coffret d’une trentaine de kilos est monté sur 4 roulettes qui permettent un déplacement aisé sur sol plat. Comme nous pouvons le constater sur le prototype final ci-dessous, il y a en façade une interface homme/machine qui permet de contrôler le système de l’extérieur sans avoir à ouvrir la boîte (le client final n’aura pas accès à l’intérieur de la boîte qui sera scellée et ne pourra être ouverte que par un technicien agréé). Sur ce contrôleur l’utilisateur peut voir la valeur de la puissance entrante du réseau, la puissance qui va vers ou qui sort des batteries et la consommation des appareils de la maison.

Le choix du coffret en polycarbonate nous a permis une très grande facilité d’usinage (contrairement à son concurrent, le coffret en acier). Nous avons placé toutes les prises entrantes ou sortantes de telle sorte qu’elles soient accessibles depuis l’extérieur :

• sur la façade latérale gauche en haut, la possibilité de connecter jusqu’à 4 panneaux photovoltaïques de 100W (Vmpp= 18.6 V / Impp= 5.36A) en parallèle (4 prises mâles et 4 prises femelles MC4).
• sur la façade latérale gauche au milieu, une prise male classique qui permet à l’utilisateur de relier l’E-Box au réseau à l’aide d’une simple rallonge électrique standard.
• sur la façade latérale gauche en bas, une prise électrique murale femelle classique qui permet à l’utilisateur de brancher une rallonge multiprise pour connecter tous ses équipements ménagers.
• Sur la façade latérale droite, en bonus, une double prise USB (1A et 2A) pour recharge rapide de smartphones et tablettes.

Conclusion

Le prototype ‘E Box 1kW basic’ est fonctionnel, testé en condition sur le réseau, et hors réseau grâce à l’ajout de 4 panneaux photovoltaïques qui peuvent recharger la batterie en moins de 3h. Des étudiants et des encadrant de l’EPF recevront un nouveau financement pour aller visiter à Dakar les entrepreneurs Sénégalais partenaires et les aider dans le processus de transfert technologique sur place. Les premiers prototypes devraient être réalisés au Sénégal durant le premier semestre 2018, et l’ouverture de la start up fin 2018.