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Chapitre 5
Choix des installations
de pompage

CONDITIONS ECONOMIQUES ET FINANCIERES

Critères de comparaison des coûts

Le critère final de choix d'une installation d'irrigation par pompage est celui du plus haut rapport coût-efficacité. Ceci n'implique pas nécessairement le choix du système le moins cher, car des investissements d'installation peu élevés se traduisent fréquemment par des coûts d'exploitation importants à plus long terme. Cependant il n'est pas toujours facile de déterminer la vraie valeur du rapport coût-efficacité. En effet, plusieurs paramètres à prendre en compte seraient à caractère soit aléatoires ou bien variables. D'autre part, certains paramètres ne se prêtent pas du tout à une quantification financière, à savoir la fiabilité, la disponibilité des pièces de rechange ou de la main d'oeuvre spécialisée pour l'entretien. De plus la facilité d'utilisation et les risques de vol sont aussi des facteurs qui entrent dans l'évaluation du rapport coût-efficacité mais dont l'évaluation quantitative s'avère être difficile. Toutefois, la plupart des méthodes d'analyse financière ou économique ont pour objectif la détermination aussi précisé que possible des frais d'investissement et d'exploitation tout au long de la durée de vie du système. Les coûts totaux inhérents à chacun des aspects ou des éléments d'un système, tout au long de sa durée vie utile sont normalement comparés aux avantages obtenus pendant cette même période (c'est-à-dire les avantages totaux produits par le système au cours de sa durée de vie). Comme la durée de vie des différentes options n'est pas identique, il faut trouver une méthode permettant de ramener les frais effectués et les avantages obtenus durant la durée de vie à ceux observés, par exemple, au bout d'une année ou bien trouver une autre méthode permettant la comparaison des avantages et des coûts des différentes alternatives. Les méthodes les plus utilisées à cet effet sont présentées en détail, ci-dessous.

Bien que l'évaluation financière ou économique des options est généralement le premier critère pris en considération, il ne constitue pas forcément la seule méthode de classification. Il faut certes écarter tout système qui est manifestement non rentable, mais en règle générale il y a toujours à choisir parmi un certain nombre d'options, qui sont comparables du point de vue économique ou financier. Le choix définitif à partir d'une liste d'alternatives présélectionnées sur la base des critères économiques et financiers repose généralement sur des considérations techniques ou pratiques. Ce serait, en effet une erreur de limiter le choix entre les différentes options au seul critère économique ou financier.

Il est fondamental de faire la distinction entre l'évaluation économique et l'évaluation financière des alternatives considérées. Une évaluation économique s'intéresse aux coûts et avantages "absolus", libres de toute charge fiscale, subvention ou tout autre facteur local. L'objectif c'est l'évaluation du système dans l'absolu ou bien en termes réels, sans tenir compte du contexte financier local. Cette évaluation est donc d'un grand intérêt pour les responsables aux postes de décision et les personnes qui s'intéressent à la comparaison économique des différentes techniques. En revanche, l'exploitant agricole s'intéresse plutôt à l'évaluation financière, qui tient compte de son contexte micro économique propre, notamment des subventions, des impôts, ainsi que du prix sur le marché local du produit agricole obtenu par l'irrigation. L'économiste et l'exploitant agricole peuvent donc aboutir à des conclusions totalement différentes quant à l'option dont le rapport coût-efficacité est le meilleur.

Chaque installation est toujours évaluée en termes de deux éléments principaux de coût, le coût initial (ou coût d'investissement) et les coûts de fonctionnement ou coûts d'exploitation et d'entretien. En ce qui concerne le coût initial, la préoccupation principale du point de vue de l'exploitant agricole individuel est de savoir s'il a les moyens de payer comptant, ou bien s'il peut obtenir un financement à crédit dans des conditions acceptables. Par contre, les institutions ont un accès plus ou moins facile aux sources de financement, et elles peuvent ainsi mobiliser du capital dans des conditions avantageuses et obtenir des facilités de paiement. Ces institutions s'intéresseront donc de plus près à obtenir la plus forte rentabilité de l'investissement réalisé. Les coûts d'exploitation et d'entretien peuvent varier dans des proportions considérables, tant pour une technique donnée que d'une technique à l'autre. D'autre part ces coûts augmentent au cours des années du fait de l'inflation. En règle générale, le choix de n'importe quelle option de pompage de l'eau est le résultat d'un compromis entre les coûts d'investissement initiaux et les coûts de fonctionnement. Les systèmes dont le coût initial est faible sont généralement grevés de coûts de fonctionnement élevés et vice-versa.

Certes, un investissement initial plus élevé permet parfois de faire des économies sur certains coûts d'exploitation tout au long de la durée de vie du système. Mais d'un autre coté il est difficile de comparer un moteur très bon marché dont les coûts d'exploitation sont relativement élevés avec une pompe solaire à fort coût initial et à coûts d'exploitation pratiquement nuls. Le problème majeur fréquemment rencontré dans le choix des systèmes de pompage à coûts d'investissement importants, c'est la difficulté de pouvoir évaluer correctement, à priori, les économies qu'il permettrait de réaliser tout le long de sa durée de vie afin de pouvoir évaluer le coût global de l'installation.

Calcul des coûts et des bénéfices

En tout état de cause, il serait nécessaire d'utiliser une certaine méthode de comparaison la valeur théorique future de l'argent avec sa valeur actuelle. Cette méthode est nécessaire pour pouvoir justifier des choix consistant par exemple à investir un capital initial important pour réduire les coûts d'exploitation. Toutes les méthodes employées sont basées sur la notion dite de valeur actuelle nette. Le principe de base de cette notion c'est que la valeur en termes réels des dépenses future est inférieure à celle des dépenses à effectuer immédiatement. Cela ne tient pas forcément à l'inflation, mais plutôt à l'hypothèse suivant laquelle l'argent disponible à présent peut être investi pour générer des bénéfices, et il aura donc une valeur future nettement supérieure à sa valeur actuelle. Par exemple, un capital de 100$ investi actuellement à un taux de 10% devient 110$ dans un an. Par conséquent, un montant de 100$ disponible actuellement vaut en principe 10% de plus de la même somme disponible dans un an.

La méthode d'actualisation des dépenses à terme se fait en fonction de l'échéancier des dépenses et des recettes (cash-flow) relatif au système. Puis on actualise ces dépenses et recettes pour déterminer leurs valeurs actuelles, en adoptant un taux d'intérêt approprié ou taux d'actualisation. Pour revenir à l'exemple précédent, la valeur actuelle (VA) d'un montant de 110$ reçu dans un an est donc de 100$ s'il est actualisé avec un taux d'actualisation de 10%.

Lorsqu'on établit un échéancier de dépenses annuelles, les dépenses d'investissement initiaux peuvent être traitées de la même manière que les coûts d'exploitation pour une durée de vie aussi longue qu'il est nécessaire. En d'autres termes, il serait tout à fait égal pour un investisseur de placer aujourd'hui la somme de 100$ dans un compte en banque à un taux d'intérêt de 10%, ou bien qu'il lui soit tenu la promesse de recevoir de 110$ dans un an. Il s'ensuit, par exemple qu'un capital Cr déboursé sur un certain nombre d'années, aura à un taux d'actualisation "d", la valeur actuelle suivante:

Les machines élévatoires

Chaque terme donne la valeur actuelle d'un paiement Cr réalisé lors des années 1, 2, 3,..., n.

Le Tableau 38 donne les valeurs calculées de ces coefficients pour des taux d'actualisation de 2, 5, 10 et 20% et pour toutes les années de 1 à 25. Par exemple, pour trouver la valeur actuelle de 1000$ à payer en 10 ans, à raison d'un taux d'actualisation de 10%, il suffit de trouver le coefficient VA approprié dans le Tableau 38 (0,39 dans l'exemple choisi), puis le multiplier par le montant considéré, soit 0,39 x 1000 = 390$. Si l'on sait déjà qu'il faut payer 1000 $ tous les 5 ans (pour remplacer un moteur), on peut tirer du Tableau les coefficients de la valeur actuelle nette relatifs aux années 0, 4, 9, 14, 19 et 24 pour le taux d'actualisation choisi. Ces coefficients sont ensuite additionnés et multipliés par le montant en question; dans ce cas, le calcul relatif à un taux de 10% et pour une période de 25 ans donne la valeur actuelle suivante:

Les machines élévatoires

On peut toujours établir un échéancier de paiement (cash-flow) sur une période future d'une durée préalablement déterminée. Après multiplication par les coefficients d'actualisation appropriés relatifs à chaque année, on ramène le total à la valeur actuelle nette.

Le deuxième facteur à prendre en considération est celui de l'inflation. Ainsi, le pouvoir d'achat réel de l'argent tend à diminuer au cours des années. Par exemple il est tout à fait naturel de prévoir que le coût d'un litre de carburant diesel pourrait augmenter de 5% au bout d'un an par rapport à sa valeur actuelle. Si l'on veut par conséquent comparer les coûts sur une longue période de temps, il faut tenir compte de l'augmentation éventuelle du coût du combustible. Ainsi, un paiement de 100$ effectué cette année, serait équivalent à 105$ l'année suivante, et ainsi de suite. Il serait donc nécessaire de corriger les valeurs des annuités effectivement requises et correspondantes à valeur réelle donnée. Pour un taux d'inflation "i" les valeurs actuelles des annuités seraient:

Les machines élévatoires

TABLEAU 38
Coefficients d'actualisation sur une p
ériode d'une durée inférieure ou égale à 25 ans

Année

Taux d'actualisation

0,02

0,05

0,10

0,15

0,20

0

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1

0,98

0,95

0,91

0,87

0,83

2

0,96

0,91

0,83

0,76

0,69

3

0,94

0,86

0,75

0,66

0,58

4

0,92

0,82

0,68

0,57

0,48

5

0,91

0,78

0,62

0,50

0,40

6

0,89

0,75

0,56

0,43

0,33

7

0,87

0,71

0,51

0,38

0,28

8

0,85

0,68

0,47

0,33

0,23

9

0,84

0,64

0,42

0,28

0,19

10

0,82

0,61

0,39

0,25

0,16

11

0,80

0,58

0,35

0,21

0,13

12

0,79

0,56

0,32

0,19

0,11

13

0,77

0,53

0,29

0,16

0,09

14

0,76

0,51

0,26

0,14

0,08

15

0,74

0,48

0,24

0,12

0,06

16

0,73

0,46

0,22

0,11

0,05

17

0,71

0,44

0,20

0,09

0,05

18

0,70

0,42

0,18

0,08

0,04

19

0,69

0,40

0,16

0,07

0,03

20

0,67

0,38

0,15

0,06

0,03

21

0,66

0,36

0,14

0,05

0,02

22

0,65

0,34

0,12

0,05

0,02

23

0,63

0,33

0,11

0,04

0,02

24

0,62

0,31

0,10

0,03

0,01

Par conséquent, avec ou sans inflation, le coût réel d'un système tout au long de sa durée de vie serait égal à la somme des valeurs actuelles nettes de tous ses coûts initiaux, et des dépenses courantes annuelles. Autrement dit, le coût global pour toute la durée de vie du système s'obtient en additionnant les dépenses d'investissement et les valeurs nettes actualisées des frais annuelles d'exploitation futurs. Si l'on s'intéresse uniquement à la comparaison des alternatives de pompage, il serait plus facile et tout à fait acceptable de ne pas tenir compte de l'inflation. Il suffit alors de tenir compte de la valeur actualisée des annuités d'exploitation et d'entretien, car en tout cas on ne peut pas déterminer d'une manière correcte le taux d'inflation à long terme. Par suite, les données du Tableau 38 qui ont été établies pour un taux d'inflation nul sont largement suffisantes pour la comparaison des alternatives, et il n'est plus donc nécessaire d'établir des Tableaux analogues pour différentes valeurs du taux d'inflation.

Les frais et les recettes annuelles (Ca) peuvent être en même temps majorées pour tenir compte du taux d'inflation (i), et actualisés à un taux "d", et ce à la fois pour les frais périodiques ou bien pour les recettes "Ca" annuelles. Pour éviter de calculer séparément les frais annuels et de les additionner comme indiqué ci-dessus, on peut utiliser la formule générale suivante pour obtenir la somme de toute une série de paiements réguliers:

Les machines élévatoires

Il est évident que pour i = d alors VA = Ca

Après avoir calculé la valeur actuelle d'un échéancier de dépenses couvrant un certain nombre d'années, il faut ensuite ramener ce montant à une annuité en valeur actuelle. En d'autres termes ceci représente le montant qu'il faut économiser chaque année pour couvrir lès dépenses prévues selon l'échéancier établi. L'équivalent annuel Cr d'un Capital C est tout à fait similaire au versement d'une annuité, il s'écrit comme suit:

Les machines élévatoires

Le Tableau 39 donne les coefficients multiplicateurs d'annuité à des taux et pour des périodes différentes. Par exemple, l'annuité équivalente d'un capital de $10000 (en valeur actuelle) étalé sur 10 ans avec un taux d'actualisation de 10%, serait obtenue en multipliant 0,16 (voir Tableau) par le capital ($1000), ce qui donne $160 par an. Par conséquent, si vous empruntez 1000 $ aujourd'hui dans ces mêmes conditions de crédit, les remboursements ou le coût de financement du prêt contracté serait de 160$ par an. De la même manière dans le cas du paiement comptant d'une somme de $1000, par acquérir un bien quelconque d'une durée de vie estimée à 10 ans, le coût d'opportunité lié au fait de ne plus disposer du montant payé pour bénéficier de l'intérêt bancaire correspondant sera également de 160$. Donc on peut affirmer que le coût réel relatif à l'engagement de $1000 sur une période de 10 ans avec un taux d'actualisation de 10% coûte 160$ par an. Les coefficients du Tableau 39 permettent donc de calculer facilement la valeur des annuités correspondantes à des montants investis sur des périodes dont la durée peut atteindre 25 ans, pour des taux d'actualisation identiques à ceux relatifs aux coefficients de calcul de la valeur actuelle, indiqués au Tableau 38.

Le Tableau 39 pourrait aussi être utilisé en sens inverse pour le calcul de la valeur actuelle d'un flux financier régulier. Avec le même exemple, la valeur actuelle d'un versement de 160$ par an sur une période de 10 ans à un taux d'actualisation de 10 % est exactement de 1000$. La méthode à suivre pour calculer la valeur actuelle d'un flux financier à l'aide du Tableau 39 consiste à relever le coefficient relatif à la période et au taux d'actualisation considéré et à diviser l'annuité par le coefficient. Par exemple, la valeur actuelle d'une annuité de $80 par an sur 25 ans, pour un taux d'actualisation de 15%, est égale à $80 divisée par le coefficient 0,03 soit:

Les machines élévatoires

TABLEAU 39
Coefficients d'annualité sur une période d'une durée inférieure ou égale à 25 ans

Année

Taux d'actualisation

0,02

0,05

0,10

0,15

0,20

0

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1

1,02

1,05

1,10

1,15

1,20

2

0,52

0.54

0,58

0,62

0,65

3

0,35

0.37

0,40

0,44

0,47

4

0,26

0.28

0,32

0,35

0,39

5

0,21

0,23

0,26

0,30

0,33

6

0,18

0,20

0,23

0,26

0,30

7

0,15

0,17

0,21

0,24

0,28

8

0,14

0,15

0,19

0,22

0,26

9

0,12

0,14

0,17

0,21

0,25

10

0,11

0,13

0,16

0,20

0,24

11

0,10

0,12

0,15

0,19

0,23

12

0,09

0,11

0,15

0,18

0,23

13

0,09

0,11

0,14

0,18

0,22

14

0,08

0,10

0,14

0,17

0,22

15

0,08

0,10

0,13

0,17

0,21

16

0,07

0,09

0,13

0,17

0,21

17

0,07

0,00

0,12

0,17

0,21

18

0,07

0,09

0,12

0,16

0,21

19

0,06

0,08

0,12

0,16

0,21

20

0,06

0,08

0,12

0,16

0,21

21

0,06

0,08

0,12

0,16

0,20

22

0,06

0,08

0,11

0,16

0,20

23

0,05

0,07

0,11

0,16

0,20

24

0,05

0,07

0,11

0,16

0,20

Il est donc bien plus facile de procéder de cette façon plutôt que de relever le coefficient d'actualisation pour chacune des années 0 à 24 à partir du Tableau 38, puis de les additionner ensuite de les multiplier par 80, ce qui donnerait le même résultat.

Après avoir présenté les méthodes permettant de ramener les coûts et les paiements futurs à leurs valeurs actuelles, il faut pouvoir utiliser ces techniques pour la comparaison des avantages économiques respectifs des différentes alternatives d'installations de pompage envisagées. En effet, il y a quatre méthodes d'évaluation économique communément utilisées partant des techniques d'actualisation explicitées ci-haut.

Coûts globaux pour toute la durée de vie des installations et coûts unitaires de production

Cette méthode consiste à comparer la valeur actuelle totale de l'ensemble des coûts relatifs aux différents systèmes techniquement valables pour l'accomplissement d'une tâche donnée. Ceci suppose que les avantages obtenus à partir de ces différents systèmes sont similaires, indépendamment de la technologie, ce qui ramène le problème à la détermination de la solution la moins coûteuse. Or, cette façon de procéder peut induire en erreur surtout lorsque les options envisagées ont des durées de vie nettement différentes (exprimées en années). Pour cela, les coûts globaux tout le long de la durée de vie sont ensuite traduits en charges annuelles, comme indiqué ci-dessus. Ce qui nous donne afin un élément de comparaison à caractère plus général, tout en tenant compte de la durée de vie de chaque système. On peut ensuite facilement transformer les charges annuelles en charges ou coûts unitaires de production, c'est-à-dire le coût unitaire de volume d'eau élevée à une hauteur donnée, comme indiqué ci-dessus. Lorsque les systèmes fonctionnent à des différentes hauteurs d'élévation on peut de la même manière déterminer le coût unitaire de la puissance hydraulique fournie. Mais il faut prendre bien soin de comparer des éléments comparables, car les coûts de certains systèmes peuvent varier notablement en fonction de la hauteur d'élévation considérée. Les coûts globaux pour toute la durée de vie des installations ne représentent donc qu'un critère de comparaison parmi d'autres. En effet les coûts globaux ne rendent pas compte de la viabilité économique effective d'un système de pompage particulier (Par exemple, le revenu supplémentaire dû à l'augmentation de la production du fait de l'irrigation par pompage pourrait largement compenser les frais additionnels de pompage).

Valeur actuelle nette (VAN)

Cette méthode consiste à déterminer les flux financiers ou échéanciers des bénéfices et des coûts évalués par des procédés tout à fait identiques à ceux présentés ci-dessus. Les bénéfices correspondent généralement au revenu marginal gagné du fait de l'irrigation des terres et ils sont considérés comme positifs, tandis que les frais calculés de la même manière que ci-dessus sont considérés comme négatifs. La valeur actuelle nette est la somme des valeurs actuelles totale des coûts et des bénéfices. Un investissement est considéré financièrement justifiable dès que sa valeur actuelle nette est positive et il l'est d'autant plus que cette valeur est plus grande. Autrement dit, la somme des valeurs actualisées des bénéfices doit dépasser celle des coûts. Comme le résultat obtenu dépend à la fois du taux d'actualisation choisi et de la période d'analyse considérée, donc la sélection du système n'est pas uniquement basée sur des considérations technologiques.

Rapport bénéfice-coût

Une variante de la méthode ci-dessus (valeur actuelle nette) consiste à calculer d'une part les bénéfices, et d'autre part les coûts pour toute la durée de vie de l'installation, et d'en faire le rapport et ce pour comparer les bénéfices aux coûts. Si ce rapport est supérieur à l'unité ceci veut dire que les avantages sont alors supérieurs aux coûts, et l'option est économiquement viable. Toutefois, cette approche souffre des mêmes points faibles de l'approche de la valeur actuelle nette.

Taux de rentabilité interne

Bien qu'il ne soit pas facile à calculer, le taux de rentabilité interne fournit un critère de comparaison indépendant des facteurs tels que les taux d'actualisation et d'inflation. Il s'agit donc d'une méthode de comparaison plus objective des technologies pouvant être utilisées. On peut définir le taux de rentabilité interne comme le taux d'actualisation correspondant à une valeur actuelle nette égale à 0 (ou à un rapport bénéfice-coût égal à 1). Autrement dit, ce taux d'actualisation correspond à des bénéfices qui compensent exactement les coûts. Le calcul du taux de rentabilité interne consiste donc à déterminer le taux d'actualisation qui conduit à une valeur actuelle nette nulle. Le calcul est mené généralement par approximations successives, en calculant la valeur actuelle nette pour différents taux d'actualisation jusqu'à l'obtention du résultat voulu (i.e. valeur actuelle nette nulle). Le calcul manuel est long et fastidieux, mais il existe plusieurs programmes standard de calcul sur ordinateur qui facilitent considérablement la tâche. L'avantage du taux de rentabilité interne c'est qu'il fournit un critère de choix indiquant effectivement le taux d'actualisation correspondant au seuil de rentabilité d'une option. Si le taux de rentabilité interne est supérieur au taux d'actualisation réel ou au taux d'escompte bancaire, alors l'option envisagée peut être qualifiée d'économiquement rentable. Evidemment, une option est d'autant plus intéressante du point de vue investissement que son taux de rentabilité interne est plus élevé. En effet, ce taux permet par définition de voir s'il est préférable de déposer le montant dont on dispose dans un compte bancaire ou bien de l'investir dans une installation d'irrigation ou bien dans d'autres types de projets.

Le choix du taux d'actualisation reflète effectivement le point de vue du projeteur quant à la valeur future de l'argent. Un taux d'actualisation élevé signifie qu'un montant disponible aujourd'hui présente une valeur nettement supérieure à celle d'un montant disponible dans futur, tandis que le choix d'un taux d'actualisation faible est beaucoup plus réaliste lorsqu'il s'agit d'un investissement à long terme. Il en résulte que les taux d'actualisation peu élevés favorisent les systèmes à coût initial élevé et à faibles coûts d'exploitation, en d'autres termes consentir à mobiliser de fortes sommes d'argent dans l'immédiat pour pouvoir réaliser des économises à long terme. Tandis que les taux d'actualisation élevés rendent plus rentables les systèmes caractérisés par un coût initial faible et des coûts de fonctionnement élevés, puisque dans ces conditions les dépenses de fonctionnement futures ont une valeur actuelle faible, ce qui fait que leur impact sur le coût global serait de moindre importance.

Comme la période d'analyse considérée (n) est susceptible d'affecter le résultat, il est d'usage courant de choisir des périodes d'analyse longues pour réduire au minimum cette incidence. Pratiquement, les périodes d'analyse courantes s'échelonnent de 15 à 20 ans au moins, puisque avec les taux d'actualisation couramment utilisés, les dépenses engagées à des dates trop lointaines (plus d'une vingtaine d'années) donnent lieu à des valeurs actualisées trop faibles, ce qui fait que leur incidence sur les coûts globaux est insignifiante. Evidemment, pour les équipements à faible durée de vie qui devraient être remplacés au cours de la période d'analyse il faut incorporer dans le flux financier (où les échéanciers des dépenses) les frais d'investissement (pour le remplacement) actualisés nécessaires pour toute la durée du projet.

Prix comptables ou coût d'opportunité (Shadow pricing)

Les économistes considèrent qu'il y a toujours un coût d'opportunité associé à chaque transaction financière. Par exemple, bien que le taux de change officiel de la monnaie locale est généralement adopté pour toute analyse financière, dans la plupart des cas celui-ci ne reflète pas toujours la valeur réelle de son pouvoir d'achat. Par suite le coût d'opportunité lié à l'achat de devises étrangères est souvent plus élevé de ce que le laisse entrevoir le taux de change. Il est donc justifié dans le cadre d'une étude comparative de pénaliser les options comportant une forte proportion de dépenses en devises étrangères, beaucoup plus que par la simple application des taux de change en vigueur. La méthode normale consiste à multiplier le coût d'achat ou le prix effectif par un facteur appelé "coefficient de prix comptable". Si une commodité fait défaut (par exemple, pénurie du carburant diesel), le coefficient de prix comptable sera supérieur à l'unité, et inversement, en cas d'excédent (comme c'est le cas pour la main-d'oeuvre non qualifiée) le coefficient de prix comptable sera inférieur à l'unité. Par exemple, pour les besoins de la com­paraison économique, le prix comptable du carburant diesel dans certaines zones rurales des pays en voie de développement pourrait atteindre le quadruple du prix réel, tandis que du fait de l'abondance de la main-d'oeuvre non qualifiée, son coût d'opportunité serait 70% environ des salaires effectivement payés. Des tableaux de prix comptables propres à chaque pays et même parfois à des groupes de pays ont été établis. Mais compte tenu de la com­plexité de la notion de prix comptable, il vaut mieux limiter son utilisation aux économistes.

Cependant la notion de prix comptable doit toujours être présente à l'esprit, ne serait-ce qu'en raison du risque de pénurie chronique des produits à fort coût d'opportunité et des difficultés de fonctionnement qui pourraient en résulter.

FIGURE 163
Procédure d'évaluation par étape du coût d'un système de pompage d'eau

Les machines élévatoires

Procédure d'établissement des coûts d'une installation d'irrigation par pompage

La figure 163 décrit les étapes à suivre pour la comparaison économique des différentes techniques d'exhaure. Cette approche étape par étape consiste à évaluer les frais d'investissement et de fonctionnement tout le long de la durée de vie de l'ensemble du système. Elle prend en considération toutes les dépenses identifiables, mais elle laisse de côté les bénéfices tirés par les exploitants.

Il est donc conseillé d'adopter une approche d'analyse intégrée ou plus globale qui tient compte du système dans son ensemble, depuis la source d'alimentation en eau jusqu'au point de desserte au champ. Autrement dit, la méthode doit tenir compte des coûts d'approvision­nement en eau (par exemple le coût du forage), et des coûts de distribution (par exemple le coût des canaux ou rigoles de distribution, des canalisations, ou des asperseurs).

Exemple: comparaison des coûts des pompes à moteur thermique, des pompes éoliennes, et des pompes solaires

Le tableau 40 illustre un exemple simple d'étude comparative des différents types de pompes d'irrigation. La première étape consiste à déterminer les besoins en énergie hydraulique. Supposons que nous voudrions irriguer par pompage une parcelle de 0,5 ha de superficie avec une dose d'arrosage de 10 mm au cours du mois de pointe, avec une hauteur statique de pompage de 4 m. D'après le nomogramme de la figure 13 au chapitre 2, ceci correspond à une demande quotidienne de puissance hydraulique nette de 0,545 kwh (en divisant par 10 les indications relevées sur la figure 13). On peut aussi calculer la puissance hydraulique à partir de la relation suivante (voir Chapitre 2).

Les machines élévatoires

TABLEAU 40
Analyse des coûts unitaires de pompage de l'eau pour quatre types d'installations d'irrigation par pompage

Performances requises:

Dose d'arrosage de 10 mm d'eau, une hauteur d'élévation de 4 m, superficie irriguée 0,5 ha (besoins d'irrigation maximum). Les besoins en eau annuels moyens sont de 67% de la valeur de crête pendant les 5 mois de la saison d'irrigation, soit 5094 m3/an.
Coûts de mobilisation de la source d'eau sont pris les mêmes dans les 4 cas considérés, pour simplifier, bien que cette hypothèse ne soit pas toujours valable en pratique.
La valeur de crête de la consommation quotidienne d'énergie hydraulique est de 0,92 kwh/j. Besoins totaux en eau d'irrigation: 5094 m3/an dans tous les cas.
Paramètres du calcul financier (dans tous les cas) D = 10% N = 25 ans i = 0

Paramètre

Hypothèses et résultats

Essence

Diesel

Energie éolienne

Energie solaire

Note

Prix du combustible sur les   lieux d'utilisation

50c/litre

40c/litre

-

-

  

 

 

 

Les coûts tiennent compte du coût moyen du stocke de carburant et de coût du local stockage. Par suite le coût de stockage de l'essence est plus fort en général

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Niveau d'ensoleillement moyen au cours du mois critique

-

-

-

5,8 kwh/m2

Vitesse moyenne du vent au cours du mois critique

-

-

3,5 m/s

-

Puissance 

 

 

1kW  rendement 3%

 

 

puissance minimum disp. c-à-d kw & rendement 8%

0,1V3 
W/m2

 35%: rdt. moyen du groupe motopompe

Condition à remplir pour atteindre le valeur de la pointe journalière

 

consommation de 3,1 l/j d'essence

consommation de 1,2 l/j de carburant diesel

rotor de 9,7 m2 de superficie

générateur de 540 watt-crête générateur de 540

Condition à remplir pour atteindre la valeur moyenne du débit  quotidien

consommation de 2,1 l/j d'essence

consommation de 0,8 l/j de carburant diesel

rotor de 9,7 m2 de superficie

 watt-crête

 

Coût d'investissement (pour tout le système d'alimentation en énergie et pour la pompe)

330 $ (moteur & pompe)

 

1500 $

 

1940 $ (200$/m2)

 

8100 $
(15 $/Wc)

Capacité de stockage

 

 

2 x 200 1 de carburant en lieu sûr

2 x 200 I de carburant en lieu sûr

citerne de 40 m3 d'eau

citerne de 30 m3 d'eau

Coût du stockage

280 $

250 $

600 $

450 $

Durée de vie du système

3 ans

7 ans

20 ans

15 ans

Durée de vie du dispositif de stockage

 15 ans

15 ans

15 ans

15 ans

Coûts du stockage pour la durée de vie du système

1224 $

2865 $

 2405 $  10444 $

Coûts du stockage pour la durée de vie

 347 $  310 $  744 $

558 $

Coûts d'investissement totaux tout au long de la durée de vie (en valeur actuelle)

 1571 $  3175   3149 $   11002 $ 

Coûts annuels du système

135 $

315 $

265 $

1166 $

Coûts annuels du stockage

38 $

34 $

82 $

61 $

Coûts annuels d'exploitation et d'entretien

 

220 $

 

200 S

 

50 $

 

50 $

Coûts annuels du carburant

156 $

49 $

-

-

Coût annuel total

549 $

598 $

397 $

1277 $

Coût unitaire moyen de l'eau

10,8 c/m3

11,7 c/m3

7,5 c/m3

25,1 c/m3

Il faut maintenant tenir compte des pertes dans le réseau de distribution. Pour simplifier on suppose que les quatre systèmes étudiés alimentent le même réseau caractérisé par un rendement de distribution de 60%. Les besoins bruts d'énergie hydraulique sont donc de 0,545/0,6 = 0,91 kwh/jour dans les quatre cas. En réalité le rendement du réseau de distribution diffère d'un système à l'autre, par suite la demande en énergie hydraulique diffère elle- aussi d'un système à l'autre.

L'étape suivante consiste à définir le mois de référence. Il s'agit généralement du mois de la consommation en eau maximale lorsque la source d'énergie n'est pas liée aux conditions climatiques (par exemple avec des moteurs électriques ou thermiques), mais lorsque la source d'énergie est d'origine éolienne ou solaire, il faut alors comparer la demande d'énergie à l'énergie disponible afin de définir le mois de référence. Le mois de référence dans ce cas sera celui pour lequel le rapport de la demande d'énergie à l'énergie disponible est le plus élevé. En supposant que le mois de référence coïncide effectivement avec le mois pointe de la demande en eau pour les quatre exemples considérés, et avec les hypothèses indiquées au tableau 40 - qui ont été discutées en détail dans les chapitres précédents - on finit par déterminer les caractéristiques essentielles de systèmes étudiés. Il faudra choisir dans ce cas le moteur le plus petit possible, mais les pompes éoliennes et solaires devront être correctement adaptées.

L'étape suivante consiste à estimer le coût d'investissement du système installé. Généralement, ce coût est déterminé suite à une enquête des prix ou bien suite à un appel d'offres pour l'achat du matériel requis. Pour illustrer la comparaison, des coûts types valables au moment de la rédaction du présent document ont été utilisées,à titre d'exemple, $200/m2 de rotor pour une pompe éolienne et $15 par watt-crête pour une pompe solaire. Le coût d'investissement nécessaire est obtenu en multipliant la capacité de l'installation par le coût unitaire. Ce coût total est supposé inclure pour simplifier, dans les trois cas considérés, les coûts relatifs à la mobilisation de la source d'eau et ceux de la distribution. Dans certains cas il y a lieu de prévoir des installations d'emmagasinage du carburant ou bien des réservoirs de compensation. Par exemple il faut prévoir un local fermé à clefs pour garder deux fûts d'huile de 200 1 de capacité unitaire, ou bien une installation de stockage de l'eau - e.g. digue de terre munie d'un revêtement de ciment, d'une capacité de 40 et de 30m3 respectivement - dans le cas des systèmes éolienne et solaire, généralement d'un coût relativement moins cher. Quant aux systèmes alimentés par des combustibles pétroliers, le coût du stockage tient compte de la tranche morte de stockage en combustible (en supposant que la réserver qui est de 50% de la capacité et en tenant compte de l'amortissement d'un investissement continue correspondant à une tranche morte de 100 1 de combustible).

Comme on le voit sur le tableau, les durées de vie du système et des dispositifs de stockage sont données, ainsi que les paramètres financiers relatifs au taux d'actualisation et la période choisie pour le calcul économique. Il est donc possible de déterminer les coûts pour la période d'évaluation en déterminant les valeurs actualisées des coûts de première installation du système, ainsi que des coûts de re/?/placement ultérieurs (avec les coefficients tirés du tableau 38), puis de les ajouter. Le tableau 40 donne séparément les coûts du système et du dispositif de stockage pour toute la période d'analyse mais on aurait pu les mettre ensemble. Afin de déterminer les coûts annuels du capital investi pour chaque système, on peut utiliser les facteurs de conversion indiqués dans le Tableau 39. Dans notre cas, pour une période d'analyse de 25 ans et un taux d'actualisation de 10% on trouve un facteur de 0,11. Ce facteur sera appliqué aux coûts totaux pour toute la période d'analyse. Le coût annuel du capital investi pour le dispositif de stockage a été déterminé de la même manière.

L'ensemble des coûts annuels du système et du dispositif de stockage représente l'investissement annuel ou les charges annuels. D'autres systèmes comportent également des coûts de fonctionnement, constitués notamment de coûts d'exploitation et de maintenance, et parfois de dépenses en combustible. La somme des frais de financement, d'exploitation, de maintenance, et de combustible constitue le coût annuel global d'acquisition et d'exploitation du système.

Quand la même puissance utile est requise, le coût annuel brut constitue un critère suffisant pour le classement des alternatives. En réalité, des rotations culturales différentes sont généralement adoptées pour chaque système d'irrigation. Donc les besoins en eau d'irrigation seront différents d'un système à l'autre ainsi que les bénéfices obtenus (aux prix du marché des cultures). Il est donc indiqué de diviser le coût annuel global par la consommation annuelle brute en eau d'irrigation pour obtenir le coût unitaire moyen de l'eau d'irrigation correspondant à chaque option.

Dans l'exemple considéré, la pompe éolienne devance légèrement le moteur à essence, mais le choix entre ces deux options devrait vraisemblablement être fait en tenant comte d'autres critères en plus du critère économique, puisqu'il n'y a presque pas de différence en termes de coût unitaire simple. Ainsi, dans l'exemple choisi, la pompe solaire ne semble pas être compétitive sur le plan économique. Il faut aussi souligner qu'il s'agit tout simplement d'un exemple qu'on ne peut pas utiliser pour tirer des conclusions générales quant aux avantages respectifs des groupes moto-pompes normaux, des pompes éoliennes et des pompes à énergie solaire. Il suffit en effet de changer certains paramètres non-techniques, tels que le taux d'actualisation, la période d'analyse, la consommation d'eau ou hauteur d'élévation, pour que les résultats et les classements obtenus soient notablement différents. De la même manière une modification des caractéristiques techniques et/ou des facteurs de coût aurait des effets beaucoup plus importants.

Comparaison économique des différentes options

Une procédure identique à celle qui vient d'être décrite ci-dessus a été suivie pour établir une étude comparative de l'ensemble des différents types des systèmes d'élévation d'eau décrits précédemment dans le présent ouvrage.

La plupart des ces études sont faites en prenant une valeur déterminée pour chaque paramètre. Les résultats sont ensuite composés pour parvenir caractéristique (comme dans le dernier exemple cité) à une courbe caractéristique de chaque option. Or, l'inconvénient de cette approche c'est que les erreurs pourraient s'ajouter au lieu de se neutraliser, ce qui conduirait à des résultats complètement erronés. Pour remédier à cette difficulté, l'approche adoptée actuellement consiste à choisir une valeur maximum et une valeur minimum pour chaque paramètre c'est à dire, une hypothèse défavorable et une autre hypothèse favorable. Deux séries de calculs sont ensuite menées pour chaque technique, pour obtenir une solution pessimiste et une autre optimiste, qui seront ensuite représentées graphiquement par deux courbes. La courbe caractéristique du fonctionnement réel va se situer vraisemblablement entre les deux. Les résultats de l'étude sont donc représentés graphiquement sous la forme d'une large bande et non pas par une courbe. Ainsi, lorsque la bande relative à une technique donnée se trouve entièrement au-dessus ou entièrement au-dessous de la bande d'une autre, on peut affirmer que la bande inférieure correspond à l'option la moins chère. Evidemment, dans certains cas il y a des chevauchements importants entre les bandes, dans ces cas des considérations autres que celles du coût de l'eau doivent dicter le choix de l'installation.

Le tableau 41 liste tous les systèmes étudiés ainsi que les principales hypothèses de calcul des flux financiers. Les coûts d'investissement sont supposés tenir compte de l'ensemble du système tel qu'il a été défini dans la section précédente. C'est-à-dire non seulement de la machine motrice et de la pompe, mais aussi bien de tous les auxiliaires propres à la technique et de l'importance des travaux.

Compte tenu du grand nombre d'options à étudier, les calculs ont été effectués sur ordinateur. Les résultats sont représentés graphiquement, sous la forme d'une courbe donnant le coût en fonction de la pointe journalière de l'énergie hydraulique (voir figures 164 à 168).

Afin de réduire le nombre de paramètres, le rendement de chaque option a été exprimé non pas en termes du volume d'eau pompé, mais plutôt en termes d'énergie hydraulique fournie. Cette méthode tient compte à la fois du débit d'eau pompé et de la hauteur d'eau, grâce au choix d'unités telles que les m3.m (mètres cubes.mètre). Cependant il faut toujours garder en tête que cette approche sert exclusivement à comparer de systèmes similaires. Il est en effet impossible d'établir des comparaisons réalistes entre systèmes fonctionnant avec des hauteurs de pompage radicalement différentes. Notamment il faut éviter de comparer uniquement en termes de m3.m une pompe de forage installée dans un puits de 100 m de profondeur, et une pompe aspirante de surface fonctionnant sous une hauteur d'eau de 10 m. Pour transformer un chiffre exprimé en m3.m en débit et une hauteur d'eau spécifique, il suffit de le diviser par la hauteur d'eau considérée. Par exemple, une valeur de 10 m3.m correspond à 2 m3 pompés sous une hauteur d'eau de 5 m. Pour convertir un coût unitaire de 5 cents/m3.m en un coût unitaire du volume d'eau pompé, il faut le multiplier par la hauteur d'eau en question. Par exemple, ce coût énergétique pour une hauteur d'eau de 2 m correspond à un coût de 10 cents par m3 d'eau.

Les résultats définitifs sont représentés sous la forme d'un coût de production unitaire en fonction de la consommation d'énergie hydraulique. En effet les coûts unitaires des différentes options ainsi que leur comparaison économique est fonction de la taille du système utilisé. Par conséquent, le choix d'une technologie dépendra également de la taille de l'installation. Les installations rentables à grande échelle se sont fréquemment avérées être non rentables à petite échelle et vice-versa.

TABLEAU 41
Critères de coût et de rendement pris en compte pour la comparaison des différentes techniques de pompage

Coût d'investissement

Durée de vie

Entretien de la pompe

Frais d'exploitation

Rendement Remarques

 

Energie solaire (hyp. haute)         Calcul fait pour le mois de référence. Niveau de rayonnement de 20 MJ/m2 au cours du mois de référence étudié. Consommation d'eau maximale au cours du mois de référence est supposée être 2 fois plus élevée que la consommation moyenne. Wp est la puissance nominale du générateur en watts-crête
Module 10$/Wp 15 50$ + 0,05 $ Wp par an

 

NEANT

 

 

 

Rendement du sous-système moteur/pompe = 35%

Moteur et pompe 
$ (500 + 1,5 Wp)

7,5

b.o.s. $(1500 + 2,0 Wp)

15

Energie éolienne (hyp. haute) 400$/m2 de surface de rotor

20

 

50$ + 2,5 x surface par an

NEANT

 

Puissance hydraulique moyenne = 0,1 V3 W/m2 (V = vitesse moyenne du vent)

Calcul fait pour une valeur de référence de la vitesse moyenne du vent (au cours du mois de référence) égale à 3 m/s. Consommation d'eau maximale au cours du mois de référence supposée être 2 fois plus élevée que la consommation moyenne.

Carburant diesel (hyp. haute) (1900 + 4,3P)$

5 400$/an

80/?//1

Rendement global (énergie hydraulique/ carburant = 0,0; + 0.007P

1 P, puissance à l'arbre en kw. Durée minimum de fonctionnement 0,25 h/j. 3 Rendement au cours de la première demi-heure est pris comme étant la moitié du rendement en régime stationnaire.

Kérosène (hyp. haute) 600$

2

 

200$/an

80 /?//1

Rendement = 2%,

Puissance du moteur = 1,0 kw Nombre de moteurs choisis en fonction des besoins.

Kérosène (hyp. basse) 200$

5

 

200 $/an

40 /?//1

Rendement = 6%,

Hypothèses de rendement ou démarrage étant les mêmes que pour le moteurdiesel

Biogaz Gazomètre (137 + G)$ b.o.s. (91 + 1,89G)$ pompe hyp. haute 600$ pompe hyp. basse 200$ 5

 

 

 

 
20$/an

0,03 /?//MJ de gaz fourni

 -

G pouvoir calorifique du gaz produit en MJ par jour. L'installation biogaz est calculée de façon à fournir la quantité quotidienne d'énergie nécessaire au moteur à allumage par étincelle

Bovins (hyp. basse)

     

Puissance r hydraulique = 200W par tête

 

L'animal est supposé travailler sans interruption 8 heures par jour et fournir une puissance de 200W soit 587 m par jour

animal 250$ 10 20$

0,75$ par animal jour

pompe 100$ 5  
     

Bovins (hyp. haute)

10      
animaux 125$ 5  

1,25$ par animal jour

   
pompe 100$          
Motricité humaine (hyp. haute) 20$ par pompe

 

  1$ par homme jour

Puissance de chaque pompe = 37 W hydraulique

La pompe fournit la puissance nominale 4 heures par jour (soit 54 m par jour)

Motricité humaine (hyp. basse) 20$ par pompe

4

 

 
20$/an

0,30$ par homme jour

 

 

 
 

Turbine (hyp. haute) 200$ par pompe

 15 20$/an

-

350 W par pompe

 

2000$ pour les travaux de génie civil

 

30

       

Bélier hydraulique (hyp.basse)
3000 $ par bélier

30

 

 
5$/an      

Bélier hydraulique (hyp. basse)
1000 $ par bélier

30

 

 
5$/an      

Energie électrique (hyp. haute)
10 000$ pour le raccordement + (265 + 0,75P)$ par pompe

30 20$/an 0,042$ par MJ d'électricité = 15$/kWH -

P puissance nominale de (a pompe. Sa puissance est déterminée en supposant que le volume d'eau quotidien requis doit être fourni en 6 heures

Energie électrique (hyp. basse) pas de frais de raccordement + (265 + 0,75P)$ par pompe 30

 

 

 

20$/an

 

 

0,02$ par MJ d'électricité = 70/kwh

 

 

 
 

 

 

Les figures 164 à 168 représentent les résultats obtenus pour les différentes options étudiées. Dans certains cas, par exemple pour les systèmes de pompage à énergie solaire et éolienne, il a été tenu compte du caractère variable de la source d'énergie en répétant le calcul trois fois, c'est-à-dire pour un niveau moyen de rayonnement solaire de 10, 15 et 20 MJ/m2 par jour soit 2.8, 4.2, et 5.6 kwh.m2/jour) et, de la même manière, pour 3 valeurs de la vitesse moyenne du vent, 2.5, 3.0 et 4.0 m/s. Les valeurs les plus faibles ont été délibérément choisies afin de représenter des conditions moins que marginales, tandis que les valeurs moyennes représentent davantage les conditions marginales plutôt que favorables pour la technologie considérée. Ainsi, les résultats obtenus, à l'exception de ceux correspondant à un rayonnement solaire de 20 MJ/m2 par jour (pour le solaire) et une vitesse de 4.0 m/s (pour l'énergie éolienne) sont plutôt défavorables à l'utilisation de ces techniques comme source d'énergie.

L'utilisation des courbes des figures 164 à 168 pose un certain problème lié à l'échelle logarithmique dans les deux axes. En effet, pour pouvoir couvrir toutes la gamme de puissance et de coûts considérés, on devrait utiliser des feuilles de papier grand format pour pouvoir représenter les résultats, ou bien adopter une grande échelle (au point de les confiner à une zone minuscule) pour pouvoir représenter les résultats relatifs à limite inférieure de la gamme des puissances qui intéressent quand même un grand nombre d'utilisateurs. L'inconvénient majeur des échelles logarithmiques c'est qu'ils peuvent induire en erreur s'ils sont interprétés par un simple coup d'oeil. En effet, l'oeil a tendance à associer aux tracés en ligne droite des fonctions linéaires. Donc la comparaison des différentes options à partir des tracés log-log, des figures 164 à 168 est plus complexe de ce que l'on peut entre voir à première vue. Pour cela on trouve à la figure 169 une représentation simplifiée en échelle linéaire des valeurs moyennes (entre les valeurs hautes et les valeurs basses) des courbes limites (pour éviter de multiplier les courbes), dans un intervalle de fonctionnement assez réduit, limité à 1000 m3.m/jour. Cette gamme de valeurs est la plus intéressante, puisque le classement relatif des systèmes diffère très peu au-delà d'une demande énergétique supérieure à 1000 m3.m/jour.

FIGURE 164
Motricité humaine et motricité animale: Coût unitaire de l'énergie fournie en fonction de la demande quotidienne en énergie hydraulique (noter l'échelle logarithmique

Les machines élévatoires

FIGURE 165
Groupes motopompes diesel et au kérosène (noter l'échelle logarithmique)

Les machines élévatoires

FIGURE 166
Pompe éolienne fonctionnant à différentes vitesses moyennes du vent (noter l'échelle logarithmique)

Les machines élévatoires

FIGURE 167
Pompe solaire fonctionnant sous différentes intensités du rayonnement solaire (noter l'échelle logarithmique)

Les machines élévatoires

FIGURE 168
Béliers hydrauliques (noter l'échelle logarithmique)

Les machines élévatoires

Une autre forme de représentation des résultats est donnée à la figure 170. Elle est sans doute plus facile à interpréter puisque les résultats sont donnés sous la forme d'histogrammes de coûts pour chaque système et pour des demandes énergétiques quotidiennes de 100, 1000 et 10 000 m3.m. Cette représentation linéaire rend la comparaison des résultats beaucoup plus directe qu'avec les échelles logarithmiques. Pour être plus précis, rappelons que les alternatives étudiées correspondent à des débits de 20, 2000 et 2000 m3/jour, et une hauteur de 5 m ou des débits moitié et une hauteur double (10 m). Cette représentation des résultats en histogrammes permet également d'introduire de nouveau les limites de fonctionnement optimiste et pessimiste, pour chaque technique étudiée, ce qui n'était pas faisable avec le mode de comparaison illustré à la figure 169. Il est important de ne pas perdre de vue l'éventail des coûts en vigueur pour chaque technologie car en réalité les coûts d'installation varient dans de grandes limites, même si les conditions de fonctionnement et les données de base sont très bien définies.

FIGURE 169
Valeurs moyennes des résultats indiqués aux figures 164-168, représentées avec une échelle linéaire sur l'axe de puissance hydraulique quotidienne jusqu'à 1000 m3.m. Les points singuliers des courbes correspondent aux cas où il faut ajouter une unité supplémentaire pour satisfaire la demande

Les machines élévatoires

Il est intéressant de noter par exemple qu'un système actionné par un moteur diesel de 10 kw s'avère être de loin le plus coûteux pour les faibles puissances tandis que les pompes éoliennes et solaires sont pour le moins compétitives. Mais à partir d'une demande de 10 000 m3.m la situation est complètement inversée.

Conclusions à tirer l'analyse économique

La comparaison économique des options est très sensible à la taille de l'installation. Donc ce qui est valable pour une demande d'énergie de 100 m3.m/jour ne le serait plus lorsque la demande d'énergie hydraulique atteigne 10 000 m3.m/jour.

Les options dont le coût de production unitaire est indépendant de la taille de l'installation sont les suivantes:

FIGURE 170
Eventail des coûts unitaires de l'énergie pour trois niveaux de demande d'énergie c'est-à-dire de 100, 1000 et 10 000 m3.m/jour, et pour différents types de machines motrices

Les machines élévatoires

Pour les exploitations agricoles de petite taille où la demande en énergie hydraulique est inférieure à 100 m3.m/j, la force motrice humaine est l'option la plus économique, et la force motrice animale est elle aussi compétitive, les pompes solaires et les pompes éoliennes sont toutes les deux potentiellement compétitives. Il en est de même pour les moteurs à allumage par étincelle, à condition qu'elles soient bien conçues, judicieusement utilisées et maintenues. Par contre, les moteurs diesel n'ont pas un bon rapport coût-efficacité, pour les faibles énergies hydrauliques. Par ailleurs, bien que les énergies renouvelables soient dans certains cas compétitives pour des puissances de cet ordre, mais les coûts ramenés au mètre cube d'eau utilisé pour l'irrigation sont plutôt élevés. Par conséquent il faut veiller, dans ce cas, à ce que la valeur de la production agricole puisse compenser ces coûts. Il est certainement préférable d'adopter chaque fois où ceci est possible un système collectif d'alimentation en eau, pour l'irrigation exploitations agricoles de petite taille.

Pour les valeurs moyennes de la gamme des énergies utilisées, i.e. 1000 m3.m/jour environ, toutes les options ont généralement des rapports coût-efficacité supérieurs à ceux relatifs aux énergies de l'ordre de 100 m3.m/jour. Pour cela on constate un certain chevauchement des limites d'utilisation de ces options. La motricité animale, l'énergie éolienne (pour des vitesses du vent supérieures à 4 m/s), l'énergie hydraulique, les moteurs à combustion interne (s'ils sont correctement utilisés) et l'énergie électrique du réseau principal sont toutes des options valables.

Pour les limites supérieures de la gamme des énergies utilisées, c'est-à-dire l'ordre de 10 000 m3.m/j, le moteur diesel se présente comme l'unique option, à moins de disposer de l'énergie électrique du réseau principal ou d'une source d'énergie hydraulique.

En résumé, l'énergie du réseau électrique principal (à condition que les frais de raccordement soient négligeables), ainsi que l'énergie hydraulique, sont donc les options les moins coûteuses. L'énergie éolienne vient immédiatement après, à condition que les vitesses du vent soient fortes (mais elle n'est pas du tout intéressante si les vitesses du vent sont faibles ou trop irrégulières). L'énergie solaire est généralement coûteuse, mais elle pourrait bien être intéressante dans la gamme d'énergie de 100 et 1000 m3.m/jour, moyennant une baisse supplémentaire du coût de ces systèmes. Les coûts unitaires des moteurs varient dans de très grandes limites aux faibles puissances en partant des prix tout à fait acceptables et compétitifs à des prix complètement inacceptables. Les moteurs à combustion à allumage par étincelle sont plus intéressants dans le domaine des énergies faibles à moyennes de 100 à 1000 m3.m/jour. Tandis que les moteurs diesel commencent à être intéressants à partir d'un seuil voisin de 1000 m3.m/j . Bien que le fonctionnement des moteurs à allumage par étincelle avec un carburant à base de biomasse revienne plus cher que celui des moteurs au kérosène ou à l'essence (si l'on dispose de carburant aux cours mondiaux), mais cette alternative mérite d'être envisagée lorsqu'il est impossible ou difficile de s'approvisionner en combustibles dérivés du pétrole, ou bien lorsque leur coût d'opportunité est élevé. Cela suppose bien sûr l'existence d'une source appropriée de combustibles tirés de la biomasse, et à coûts raisonnables.

ASPECTS PRATIQUES

Il est aussi judicieux de passer en revue certains aspects pratiques, en plus des considérations économiques, qui sont normalement liés aux différents types de systèmes d'élévation de l'eau.

Niveau de perfectionnement ou disponibilité de la technique envisagée

Certaines techniques sont plus disponibles que d'autres. Le Tableau 4.1 indique les techniques couramment utilisées, et celles à utilisation potentielle au futur, ainsi que les techniques très anciennes. Certaines techniques appartiennent à plus d'une de ces catégories. Dans certains cas, par exemple comme pour lés petits moteurs à cycle Stirling, aucun fabricant industriel ne dispose à l'heure actuelle d'un modèle viable. Ceci est d'autant plus surprenant si l'on rappelle que ces moteurs aient été largement utilisés dans le temps, et qu'il n'y a apparemment aucune raison technique ou économique pour suspendre leur utilisation dans les conditions d'utilisation actuelles. De la même manière, la pompe à turbine chinoise, dont l'emploi est très populaire dans le sud de la Chine, est une option particulièrement intéressante sur les plans économiques et financiers (en plus d'autres avantages sur le plan pratique). Par contre, elle n'est pas très connue actuellement en dehors de la Chine. Par conséquent ces technologies devraient être considérées, au moins dans l'immédiat, comme des options potentielles pour le futur dans un grand nombre de pays.

Malgré la fabrication à grande échelle des équipements conçus avec des techniques nouvelles ou peu familières, l'adoption de ces équipements par les agriculteurs souffre de son côté du manque d'information et d'avis conseils afin de les aider à :

Il est sans doute plus préférable pour tous les exploitants agricoles, à l'exception peut-être des plus aventuriers (et des plus fortunés) d'opter pour des solutions sûres et sans grand risque. Par conséquent de recourir à des techniques traditionnelles, facilement accessibles soutenues par un service d'assistance après vente, d'avis conseil, et que d'autre part, les pièces de rechange nécessaires soient suffisamment disponibles. Toutefois, si tout le monde procède ainsi, il ne serait plus possible de mettre au point des techniques nouvelles et probablement de meilleures performances. Par conséquent, il est tout à fait normal de faire supporter le risque qui accompagne normalement l'expérimentation des techniques nouvelles aux organismes publics, ou bien aux organismes d'aide, aux institutions internationales ainsi qu'aux associations locales (coopératives). Ces organismes doivent en principe ouvrer pour le développement de l'agriculture à petite échelle. Il leur incombe aussi de procéder à l'expérimentation et à la démonstration de toute technologie potentiellement prometteuse pour l'irrigation dans le contexte local (de chaque pays ou région).

Il faut toujours s'attendre à rencontrer des problèmes dans les projets pilotes. Il est donc essentiel d'évaluer, de surveiller et de relever les caractéristiques de fonctionnement de tout nouveau système au stade de l'essai ou de l'expérimentation. Le suivi régulier des projets pilotes, même en l'absence de difficultés spécifiques, est essentiel pour pouvoir dégager une conclusion définitive quant à la compétitivité de la nouvelle technique expérimentée vis à vis des autres alternatives.

Le suivi des performances effectivement obtenues est sans doute important, mais il faut aussi accorder le même soin a la formulation d'observations qualitatives relatives aux aspects opérationnels, tel que les travaux d'entretien ou les conditions d'installation, ainsi qu'aux inconvénients formulés par les utilisateurs. Cette information doit être retransmise aux constructeurs et aux promoteurs afin de les analyser et d'introduire les modifications et les améliorations nécessaires dans les plus brefs délais.

Coût d'investissement et coûts de fonctionnement

Comme on vient de le voir précédemment la réduction des coûts de fonctionnement constitue généralement la contre- partie des coûts d'investissement importants. Or, les coûts d'investissement élevés constituent l'obstacle majeur qui empêche les petits agriculteurs à adopter une nouvelle technique, même si les coûts unitaires de production y relatifs s'avèrent être compétitifs. Pire encore, les coûts d'investissement réduits jouent souvent en faveur de l'adoption des systèmes de faibles performances, tel que par exemple l'association des petits groupes motopompes au kérosène à un réseau de distribution mal conçu). Si l'on veut inciter les exploitants agricoles à adopter une technique aux frais de premier d'investissement élevés (même pour passer des moteurs à allumage par étincelle aux moteurs diesel), il faut mettre en place de facilités de paiement appropriées.

Les systèmes utilisant les énergies renouvelables, caractérisés par des coûts d'investissement élevés et des coûts de fonctionnement faibles, pourraient constituer des options particulièrement intéressantes pour les institutions ayant un accès facile aux dons ou aux facilités de financement pour l'achat des biens d'équipement. Ces facilités permettent à ces institutions d'investir du capital dans des options caractérisées par un important investissement initial et des coûts de fonctionnement faibles. Comme plusieurs institutions rurales font face à des difficultés considérables pour couvrir les frais de fonctionnement liés à l'utilisation de systèmes de pompage traditionnels, il serait donc souhaitable dans certains cas, de remplacer les équipements traditionnels par des équipements aux coûts d'investissement élevés, ne serait-ce que pour réduire le budget d'entretien et d'approvisionnement en carburant.

Conditions de fonctionnement

Ce facteur est extrêmement lié au type du dispositif de pompage utilisé. Par exemple, le fonctionnement d'une pompe éolienne est étroitement lié à la présence d'un vent de vitesse suffisante pour mettre en marche l'éolienne. Par conséquent pour des cultures à forte consommation d'eau dont la survie est tributaire à la disponibilité de l'eau à la demande, il faudrait alors disposer d'une importante (et donc coûteuse) réserve d'eau pour assurer la continuité de l'alimentation en eau. Autrement dit, il faut adopter des cultures moins exigeantes, et sans doute moins rentables, pour réduire la réserve d'eau nécessaire et même dans certains cas, se passer entièrement de cette réserve. Par conséquent, la souplesse du dispositif, ainsi que la régularité du fonctionnement doivent impérativement être prises en compte du fait qu'elles entraînent des choix fondamentaux tel que le type des cultures pratiquées.

D'autres facteurs non moins importants sont aussi à prendre en considération tel que la taille et la portabilité du système. Les moteurs et les pompes solaires de petites dimensions sont très faciles à transporter. Elles sont donc très convenables pour l'irrigation des petites exploitations à des endroits différents. Cet avantage de portabilité permet de réduire la taille, l'importance, et les coûts des réseaux de distribution ainsi que les pertes de charge y afférentes. En revanche, une pompe éolienne, un moteur de grande taille, ou un bélier hydraulique requièrent des installations fixes et liées à un endroit déterminé. Cependant les petits équipements transportables courent le risque du vol dans certaines régions, ce qui confère dans le cas aux installations relativement importantes et à caractère fixe un certain avantage à cet égard.

La souplesse de fonctionnement d'un moteur à combustion interne des points de vue de la rapidité de démarrage, de la portabilité de la fourniture de l'énergie à la demande, etc. est la meilleure parmi toutes les options. Mais le recours aux autres options se justifie, entre autres, par l'inconvénient majeur relatif à l'approvisionnement difficile en combustible pour le fonctionnement des moteurs à combustion interne. Ceci est occasionnellement valable en cas de pénurie grave du pétrole pour la plupart des pays, et presque d'une manière générale, pour la plupart des pays en voie de développement. Les inconvénients d'utilisation de chacune des options possibles doivent par conséquent être évalués en tenant compte de l'importance des besoins en combustible, des conditions d'approvisionnent, et des fluctuations possibles des prix.

Technicité requise pour l'installation, l'exploitation, et l'entretien

Deux facteurs principaux seront à prendre en considération: les compétences réelles nécessaires, et l'utilisation traditionnelle des équipements. Les équipements sophistiqués d'usage courant comme les moteurs diesel sont souvent plus faciles à faire fonctionner et à entretenir les dispositifs nettement moins complexes, mais moins coûtants comme \es pompes solaires (pour ce qui est de l'entretien). On doit toujours prendre en considération le temps nécessaire pour qu'une nouvelle technologie soit bien maîtrisée de l'écarter sous prétexte de sa complexité excessive. Sur le plan strictement technique aucun système d'élévation de l'eau n'est aussi complexe que le moteur diesel, tandis que la plupart des systèmes à source d'énergie renouvelable sont fondamentalement beaucoup plus simples, même si dans certains cas, certains principes de fonctionnement sont mal compris. En effet, même le cas des moteurs diesel, rares sont les techniciens qui maîtrisent parfaitement les principes de base de fonctionnement de ce moteur, n'empêche que l'entretien de ces moteurs soit toujours bien assuré car il n'est pas toujours indispensable de posséder ces connaissances de base pour pouvoir réparer un moteur.

La qualité de l'assistance après vente offerte par les constructeurs ou les fournisseurs est un facteur essentiel. Une grande part de la réussite de la plupart des techniques les plus populaires est due aux campagnes bien de promotion bien menées et aux programmes d'assistance bien organisés par les entreprises chargées de la commercialisation. Même les techniques les plus simples n'ont guère de chances d'être adoptées, sans une campagne promotion efficace, ou bien sans le déploiement des efforts de soutien et d'assistance requis pour résoudre les problèmes rencontrés avec les premiers équipements installés.

Le niveau de compétence requis d'une part, et la fréquence des travaux d'entretien ou de surveillance nécessaire d'autre part, varient souvent en sens inverse. Par exemple, les pompes solaires exigent très peu d'entretien, mais au cas ou cet entretien devient nécessaire il fait normalement appel à des compétences de pointe et trop spécialisées (bien qu'avec une formation appropriée, les compétences nécessaires pourraient être rapidement acquises). Quant aux pompes associées à un moteur à combustion interne, ils sont l'objet d'un entretien très fréquent et parfois complexe. Mais comme cette technique est très courante, les compétences requises sont facilement accessibles. De la même manière les modèles les plus rudimentaires de pompes éoliennes de fabrication artisanale exigent un réglage et un entretien fréquents, mais elles ne posent guère aucun de problème ou difficulté pour les spécialistes qui sont familiers avec ce type d'équipement.

Etre ou ne pas être familier avec un type d'équipement est sans doute un facteur plus important que le niveau absolu de la maîtrise des connaissances propres de la technique. En effet, les travaux d'entretien dont la complexité est supérieure à la révision d'une pompe d'injection de moteur diesel ou du réalésage d'un moteur à combustion interne sont vraiment rares. Donc mais à part ces cas rares les travaux d'entretien sont faciles à réaliser dans la plupart des régions des pays en voie de développement. La formation est donc un facteur primordial pour l'introduction de toute technologie nouvelle ou qui n'est pas traditionnelle.

Robustesse, fiabilité de fonctionnement, et durée de vie

La robustesse, la fiabilité, et la durée de vie longue coûtent de l'argent. Mais d'un autre coté elles peuvent résulter dans pas mal de cas en un coût global nettement plus avantageux (premier investissent et frais de fonctionnement compris). D'une manière générale des indicateurs comme le coût du capital ou le taux d'actualisation servent à guider le choix. Néanmoins il est préférable d'établir une analyse économique ou financière pour vérifier si les avantages liés à l'acquisition d'un matériel de qualité supérieure correspondent à un bon rapport coût-efficacité. La plupart des études conduites dans les régions lointaines pour analyser le coût de fonctionnement des équipements mécaniques, notamment les moteurs, ont montré que non seulement l'énergie obtenue est inférieure à celle indiquée par les constructeurs, mais que d'autre part la robustesse, et la fiabilité de fonctionnement sont elles aussi loin de correspondre aux caractéristiques initiales. Pour cela on a toujours intérêt à surdimensionner les machines motrices et d'avoir en stock tout accessoire spécial qui permettrait d'améliorer la qualité de fonctionnement du système.

Possibilités de fabrication locale

Cet aspect intéresse plus directement les responsables politiques que les agriculteurs, bien que ces derniers soient en définitive les principaux bénéficiaires des possibilités de fabrication locale des équipements.

La recherche des alternatives à l'utilisation du pétrole pour l'alimentation des groupes motopompes des installations d'irrigation par pompage a principalement pour origine l'inaptitude de plusieurs pays d'importer des quantités de suffisantes de pétrole pour répondre aux besoins actuels, sans parler des besoins futurs. Egalement, le manque des devises étrangères frappe de la même manière les importations du pétrole et toutes autres importations d'équipement/pompes solaires ou autres. Dans ces conditions, toute opportunité de fabrication locale partielle ou totale revêt une importance sur le plan économique comme substitut aux importations du pétrole (et également des moteurs). Toutefois, la fabrication locale présente d'autres avantages supplémentaires à savoir :

Autrement dit, la fabrication locale peut contribuer à résoudre un grand nombre des problèmes mentionnés ci haut. En effet, elle permet dans un premier temps de faciliter la vulgarisation d'une technologie nouvelle et en même temps contribuer à développer la base industrielle du pays. Ainsi, l'économie nationale bénéficie doublement de la fabrication locale du matériel d'irrigation. Premièrement en tant que substitut aux importations, et deuxièmement du fait de sa contribution au développement de la production agricole lorsque la fabrication locale est entreprise à grande échelle.

CONCLUSION

Le lecteur a certainement déjà constaté qu'il existe de multiples options permettant d'associer les différents types de force motrice et les dispositifs d'élévation de l'eau pour l'irrigation des terres par pompage. En pratique la situation est plus simple, car le choix est limité normalement aux options effectivement réalisables, sans qu'il soit nécessaire de parcourir toutes les" options théoriquement possibles. Toutefois, il est à espérer que l'application des principes économiques présentés ci-dessus permettrait d'améliorer la rentabilité des projets d'irrigation et par conséquent de contribuer au développement de l'irrigation.

A l'heure actuelle l'irrigation à petite échelle n'est pas encore d'usage courant dans pas mal de pays etc. le secteur industriel dans ces pays n'est pas motivé à développer toutes les technologies potentiellement utiles à cet effet. On pourrait s'attendre à ce que la nécessité de plus en plus forte pour l'augmentation de la production des cultures vivrières contribuerait à donner un grand élan à l'irrigation, et aboutirait dans les 10 ou 20 années à venir à l'élargissement de l'éventail du choix des équipements disponibles sur le marché. L'auteur espère, que le présent ouvrage aurait constitué au moins une contribution modeste dans les efforts déployés afin de susciter l'intérêt et la compréhension requis pour parvenir à ce résultat.

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