efficacite energetique des stations de

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO

Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org

EFFICACITE ENERGETIQUE DES STATIONS DE

POMPAGE DE L’ONEA : CAS DE LA STATION DE POMPAGE 3

(SP3) DE OUAGADOUGOU

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU

MASTER D’INGENIERIE EN GENIE ELECTRIQUE ET ENERGETIQUE

OPTION : ELECTRICITE

------------------------------------------------------------------

Présenté et soutenu publiquement le [15 janvier 2019] par

Ilassa OUEDRAOGO

Directeur de mémoire : Prof. Yézouma COULIBALY, Maître de Conférences CAMES

Maître de stage : Ing. Abdoul Aziz KANO

Jury d’évaluation du stage :

Président : Dr Kokouvi Edem N’TSOUKPOE

Membres et correcteurs : Prof. Yézouma COULIBALY

Ing. Jean Francis SEMPORE

Promotion [2017/2018]

Efficacité énergétique des stations de pompage de l’ONEA : cas de la station de pompage 3 (SP3) de Ouagadougou

Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 i

CITATION

« Qui sème une pensée récolte une

action,

Qui sème une action récolte une

habitude,

Qui sème une habitude récolte un

caractère,

Qui sème un caractère récolte un

destin. »

Stephen R. COVEY


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 ii

DEDICACES

A DIEU

Qui m’a donné la santé et la force de suivre ma formation

A mon Père et mes Mamans adorés

Pour leur soutien constant dans ma vie

A mes Frères et Sœurs

Que le Seigneur nous unisse toujours

Et qu’il montre à chacun le chemin de la

Vérité et de l’amour

A mes Amis et la Promotion Master/GEE 2016-2018 à 2iE

Pour la sympathie et la fraternité

Que nos liens se resserrent davantage !


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 iii

REMERCIEMENTS

A la base de toute œuvre, il y a les soutiens multiples de diverses formes de personnes qui

ont contribué à sa réussite. La réalisation du présent mémoire a été effective grâce à des

personnes que j’ai l’honneur de nommer ci-après :

Monsieur le Directeur Général de l’ONEA ;

Monsieur le Directeur Régional de Ouagadougou ;

Monsieur Saïdou KAFANDO, ingénieur hydraulique à l’ONEA pour son coup de main dans

l’obtention du stage ;

Le Chef de Service Maintenance ;

Le Chef de Station SP3 ;

Le Professeur Yézouma COULIBALY, mon directeur de mémoire pour son encadrement et

ses conseils ;

Le Chef de Section Maintenance de la Production de Ouagadougou, Monsieur Abdoul Aziz

KANO qui est mon maître de stage. Merci pour l’accompagnement et votre disponibilté ;

Monsieur Yacouba SANOU du Service de la Facturation de l’ONEA pour les données

fournies ;

Monsieur Justin NASONGO, agent de maintenance à la station SP3 ;

Monsieur Jean-Pierre YONLI, agent de maintenance à la station SP3 ;

Monsieur Sandaogo KABORE, agent de maintenance à la station SP3 ;

Tous mes enseignants du 2iE pour les connaissances transmises.


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 iv

RESUME

L’étude d’efficacité énergétique de la station SP3 de Ouagadougou entre en droite

ligne avec le plan stratégique 2016-2020 de l’Office National de l’Eau et de l’Assainissement

dont la vision est d’ « Etre en 2020, une entreprise performante, innovante et toujours à

l’écoute du client ». La station SP3 occupe une position stratégique dans l’alimentation de la

ville de Ouagadougou en eau potable car elle contribue actuellement entre 60% et 70% de la

distribution d’eau potable de la Direction Régionale de Ouagadougou. La station mérite donc

un suivi régulier et conséquent de sa gestion dans l’atteinte des objectifs du plan stratégique.

Afin d’appréhender la situation actuelle du fonctionnement de la station, une analyse des

factures d’électricité et des volumes d’eau refoulés de la station a été faite, suivie d’un

diagnostic détaillé des postes de consommation. Ce qui a abouti à la prise de mesures

d’économies d’énergie assorties d’un plan de gestion optimisée.

Les résultats de l’étude indiquent que près de 90% de l’électricité utilisée sur le site est le fait

des moteurs électriques. La station SP3 qui comprend trois sous-stations, a une sous-station

non fonctionnelle et une autre dont les électropompes sont exploitées à fond. La

consommation spécifique de l’énergie s’est établie à 0,15 kWh/m3 de 2013 à fin 2017 et le

coût de revient de l’énergie autour de 99 F CFA TTC/kWh de 2013 à fin 2016, qui est passé

cependant à 101 F CFA TTC/kWh en 2017 malgré une diminution du volume d’eau pompé.

Les factures annuelles d’électricité, elles, se sont établies autour de 500 millions de F CFA

TTC pour une consommation d’énergie autour de 5 millions de kWh représentant 12% à 13%

de la consommation totale de la Direction Régionale de Ouagadougou. Le niveau moyen de

refoulement d’eau dans le même temps est autour de 35 millions de mètres cube par an.

L’étude révèle une bonne maîtrise des indicateurs d’énergie de la station dans son ensemble

mais un gisement important d’économies d’énergie reste disponible avec le remplacement des

électropompes actuelles par des modèles à haut rendement, une optimisation de la facturation,

la réduction des pertes d’eau du réseau de distribution et une rationalisation dans

l’exploitation de l’appareillage électrique du site. Les économies totales réalisables sont

estimées à 876 035 kWh/an, soit 113 462 022 F CFA/an pour un investissement de

586 millions de F CFA récupérable en 5 ans et 5 mois. Ces économies représentent 17% de

la consommation d’énergie actuelle et 21,7% du budget annuel qui est actuellement

alloué au payement des factures d’électricité de la station. Ce qui ramène la consommation

spécifique de l’énergie à 0,12 kWh/m3 et le coût de l’énergie à 95 F CFA TTC/kWh.

Mots clés : Efficacité énergétique, audit énergétique, station de pompage d’eau, économie

d’énergie, gestion optimisée.


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 v

ABSTRACT

The energy efficiency study of the Ouagadougou SP3 station goes in right line with

the 2016-2020 strategic plan of the “Office National de l’Eau et de l’Assainissement” which

vision is “To be in 2020, an efficient and innovative company, always listening to the

customer”. The SP3 station occupies a strategic position in supplying drinking water in the

city of Ouagadougou because it’s currently contributing between 60% and 70% of the

drinking water supply of the Ouagadougou Regional Office. The station therefore deserves

regular and consistent monitoring of its management in achieving the objectives of the

strategic plan.

In the goal of showing the current operation of the station, an analysis of electricity bills and

water volumes discharged from the station was made, followed by a detailed diagnosis of

consumption items. This resulted in energy saving measures with an optimized management

plan.

The results of the study indicate that nearly 90% of the electricity consumption of the site is

used by electric motors. The station SP3 which includes three substations, has one substation

non-functional and another whose electropumps are fully exploited. The specific energy

consumption stood at 0.15 kWh/m3 in 2013 at the end of 2017 and the cost of energy was

around 99 CFA Francs incl. taxes/kWh from 2013 to the end of 2016, which went however

to 101 CFA Francs incl. taxes/kWh in 2017 despite a decrease in the volume of water

pumped. Annual electricity bills, for their part, amounted to around 500 million CFA Francs

including tax for energy consumption around 5 million kWh, representing 12% to 13% of the

total consumption of the Ouagadougou Regional Office. The average level of water backflow

at the same time is around 35 million cubic meters per year.

The results of the study indicate a good control of the energy indicators of the station as a

whole but a significant deposit of energy saving remains available with the replacement of the

current electropumps by models of high efficiency, the billing optimization, the reduction of

water losses in the distribution network and a rationalization of the electrical equipment

operating on the site. The achievable savings are estimated at 876 035 kWh/year, or

113 462 022 CFA Francs/year for an investment of 586 million CFA Francs recoverable in

5 years and 5 months. These savings represent 17% of the current energy consumption

and 21,7% of the annual budget currently allocated to the payment of electricity bills of

the station. What brings the specific energy consumption to 0,12 kWh/m3 and the cost of

energy to 95 CFA Francs/ incl. taxes.

Key words: Energy efficiency, energy audit, water pumping station, energy saving, optimized

management.


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 vi

TABLE DES MATIERES

CITATION .................................................................................................................................. i

DEDICACES ...............................................................................................................................ii

REMERCIEMENTS .................................................................................................................. iii

RESUME .................................................................................................................................... iv

ABSTRACT ................................................................................................................................ v

TABLE DES MATIERES .......................................................................................................... vi

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS .............................................................................. ix

LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................... x

LISTE DES FIGURES ............................................................................................................... xi

INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1

CHAPITRE I : DESCRIPTION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ...................................... 2

I.1 Présentation de l’ONEA ........................................................................................................ 2

I.2 Historique .............................................................................................................................. 2

I.3 Politique et Organisation ....................................................................................................... 3

I.4 Organigramme ....................................................................................................................... 4

I.5 Présentation du site de l’étude ............................................................................................... 5

I.6 Problématique ....................................................................................................................... 5

I.7 Objectifs du projet pour l’entreprise ..................................................................................... 5

CHAPITRE II : LES ECONOMIES D’ENERGIE EN POMPAGE D’EAU ............................ 6

II.1 Méthodologie de travail ....................................................................................................... 6

II.1.1 Collecte des données ......................................................................................................... 6

II.1.2 Mesures sur le terrain ........................................................................................................ 6

II.1.3 Analyse de la facturation de l’énergie et de l’exploitation du réseau hydraulique ........... 6

II.1.4 Evaluation des économies et proposition de plan de gestion de l’énergie ........................ 7

II.1.5 Rédaction du rapport de l’étude ........................................................................................ 7

II.2 Décryptage d’une facture Moyenne Tension de la SONABEL ........................................... 7

II.2.1 La majoration ou minoration ............................................................................................ 8

II.2.2 Le coût proportionnel par kWh consommé ....................................................................... 8

II.2.3 La prime fixe ..................................................................................................................... 9

II.2.4 La pénalité de sous-consommation Psous-cons ...................................................................... 9

II.2.5 La redevance ..................................................................................................................... 9


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 vii

II.2.6 Les pénalités de dépassement de puissance ...................................................................... 9

II.2.7 Les taxes diverses ........................................................................................................... 10

II.3 Etude hydraulique et électrique des électropompes ........................................................... 10

II.3.1 La puissance hydraulique de l’eau pompée .................................................................... 10

II.3.2 La puissance mécanique absorbée par la pompe ............................................................ 11

II.3.3 La puissance absorbée par le moteur électrique .............................................................. 11

II.3.4 L’efficacité électromécanique ......................................................................................... 12

II.3.5 Le facteur de puissance ................................................................................................... 13

II.3.6 Le facteur d’utilisation (FU) ........................................................................................... 13

II.3.7 Les indicateurs d’énergie en pompage d’eau .................................................................. 13

II.4 Les pertes d’eau en distribution d’eau potable ................................................................... 14

II.4.1 Les fuites d’eau du réseau d’alimentation en eau ........................................................... 14

II.4.2 Les pertes au niveau des pompes .................................................................................... 14

II.4.3 Les pertes de charge linéaires et singulières ................................................................... 15

II.5 Méthode d’évaluation des économies d’énergie et financière ........................................... 16

II.5.1 La puissance économisée ................................................................................................ 16

II.5.2 L’économie d’énergie EE et financière EF ..................................................................... 16

CHAPITRE III : ETUDE DE L’EXISTANT ........................................................................... 17

III.1 Description des installations ............................................................................................. 17

III.1.1 Les bâtiments abritant l’administration, l’atelier et le guichet de payement ................. 17

III.1.2 La salle de pompage SP3-Nord et SP3-Centre .............................................................. 17

III.1.3 La salle de pompage SP3-Sud ....................................................................................... 17

III.1.4 Le système électrique .................................................................................................... 18

III.1.5 Le réseau de distribution d’eau potable ......................................................................... 18

III.2 Facturation des consommations d’énergie et productions d’eau actuelles de SP3 ........... 19

III.2.1 Les coûts de factures d’électricité.................................................................................. 19

III.2.2 Les consommations d’énergie ....................................................................................... 21

III.2.2.a Analyse des consommations d’énergie ....................................................................... 21

III.2.2.b Analyse des pénalités .................................................................................................. 23

III.2.3 La production d’eau du site ........................................................................................... 24

III.2.3.a Quantités d’eau sorties du site SP3 en 2016 et 2017 .................................................. 24

III.2.3.b La contribution du groupe électrogène au pompage de l’eau ..................................... 25

III.2.3.c Les indicateurs d’énergie de SP3 ................................................................................ 26

III.2.3.d Conclusions sur les analyses de consommation d’énergie et de production d’eau ..... 27


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 viii

III.3 Bilan de puissance et orientation sur les études détaillées d’économies .......................... 28

CHAPITRE IV : APPLICATION DES MESURES D’ECONOMIES D’ENERGIE

RETENUES ET CALCUL DES ECONOMIES ...................................................................... 29

IV.A Etudes détaillées des postes de consommations d’énergie .............................................. 29

IV.A.1 Le suivi de la facturation de l’énergie consommée ...................................................... 29

IV.A.2 L’efficacité des électropompes ..................................................................................... 33

IV.A.2.a Essais de pompage de SP3-Nord ............................................................................... 33

IV.A.2.b Essais de pompage de SP3-Sud ................................................................................. 34

IV.A.3 Diagnostic du système électrique ................................................................................. 36

IV.A.4 Evaluation des pertes d’eau .......................................................................................... 38

IV.A.4.a Les pertes d’eau du réseau de distribution ................................................................. 38

IV.A.4.b Les pertes de charge de pompage .............................................................................. 40

IV.B Les actions d’économies d’énergie à entreprendre pour SP3 .......................................... 41

IV.B.1 La sensibilisation .......................................................................................................... 41

IV.B.2 La bonne exécution des activités de maintenance ........................................................ 41

IV.B.3 Le suivi de la facturation .............................................................................................. 42

IV.B.4 Le remplacement des électropompes ............................................................................ 43

IV.C Calcul des économies d’énergie et financière .................................................................. 44

IV.C.1 Economies pour le remplacement des électropompes .................................................. 44

IV.C.2 Economies après optimisation des pertes d’eau ........................................................... 45

IV.D Plan de gestion optimisée de l’énergie de la station SP3 ................................................ 46

IV.D.1 L’exécution des mesures issues des résultats de l’audit d’efficacité énergétique ........ 46

IV.D.2 La composition d’un comité de gestion de l’énergie .................................................... 46

CONCLUSION ET PERSPECTIVES ..................................................................................... 48

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.................................................................................. 49

ANNEXES .................................................................................................................................. I


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 ix

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

2iE Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement

DRO Direction Régionale de Ouagadougou

EE Economie d’énergie

FC Facteur de charge

F CFA Franc de la Communauté financière d’Afrique

FED Fonds européen de Développement

FU Facteur d’utilisation

HPL Heure pleine

HPT Heure de pointe

HT Haute tension

HTVA Hors taxe sur la valeur ajoutée

MT Moyenne tension

ONEA Office national de l’Eau et de l’Assainissement

SONABEL Société nationale d’Electricité du Burkina

SP3 Station de pompage n°3

TDE Taxe de développement de l’électrification

TSDAAE Taxe de soutien au développement des activités audio-visuelles de l’Etat

TTC Toutes taxes comprises

TVA Taxe sur la valeur ajoutée


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 x

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Indicateurs du fonctionnement de SP3 de 2015, 2016 et 2017 .............................. 23

Tableau 2 : Synoptique des indicateurs d’énergie de SP3 de 2013 à 2017 .............................. 26

Tableau 3 : Les indicateurs d'énergie de SP3 pour l'année 2017 .............................................. 26

Tableau 4 : Tableau comparatif des factures SONABEL et des fichiers de SP3 en 2017 ........ 29

Tableau 5 : Facturation de 2017 avant optimisation ................................................................. 31

Tableau 6 : Facturation de 2017 après optimisation ................................................................. 32

Tableau 7 : Caractéristiques des électropompes de SP3-Nord ................................................. 33

Tableau 8 : Résultats des essais de pompage de SP3-Nord ...................................................... 33

Tableau 9 : Caractéristiques des électropompes de SP3-Sud ................................................... 35

Tableau 10 : Résultats des essais de pompage de SP3-Sud ...................................................... 35

Tableau 11 : Productions et consommations d’eau du centre de Ouagadougou en m3 de 2013 à

2017 .......................................................................................................................................... 38

Tableau 12 : Les indicateurs de pertes du réseau de 2015 à 2017 ............................................ 39

Tableau 13 : Pertes de charge au niveau du pompage SP3 ....................................................... 40

Tableau 14 : Economies réalisées pour les stations SP3-Nord et SP3-Sud .............................. 44


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 xi

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Immeuble du siège de l’ONEA .................................................................................. 2

Figure 2 : Structure organisationnelle de l’ONEA ..................................................................... 4

Figure 3 : Réseau de distribution d’eau potable de la ville de Ouagadougou............................. 5

Figure 4 : Illustration des paramètres de mesure de la hauteur manométrique totale............... 11

Figure 5 : Mesure de la puissance absorbée par la méthode des deux wattmètres ................... 11

Figure 6 : Diagramme des efficacités d'une électropompe ....................................................... 12

Figure 7 : Synoptique du système hydraulique de SP3 ............................................................ 19

Figure 8 : Diagramme montrant les facturations annuelles en millions de F CFA HTVA de

2013 à 2017 à SP3 .................................................................................................................... 19

Figure 9 : Diagramme montrant les factures mensuelles d’électricité du site SP3 en millions de

F CFA TTC de 2015 à 2017 ..................................................................................................... 20

Figure 10 : Diagramme en Camembert présentant la répartition avant optimisation de la

facturation annuelle du site SP3 en 2017 .................................................................................. 20

Figure 11 : Consommations d'énergie en MWh à SP3 de 2013 à 2017.................................... 21

Figure 12 : Diagramme montrant les consommations mensuelles d’électricité du site SP3 en

MWh de 2015 à 2017 ............................................................................................................... 22

Figure 13 : Graphe montrant l'évolution des puissances mensuelles maximales en kW à SP3 en

2017 .......................................................................................................................................... 22

Figure 14 : Diagramme montrant les dépassements de puissance souscrite en kW pour l’année

2017 à SP3 ................................................................................................................................ 23

Figure 15 : Evolution des niveaux de refoulement en millions de m3 de SP3 en 2016 et 2017 24

Figure 16 : Sortie d’eau de pompage en millions de m3 de SP3 pour la période de 2016 ........ 24

Figure 17 : Sortie d’eau de pompage en millions de m3 de SP3 pour la période de 2017 ........ 25

Figure 18 : Le pompage d'eau assuré par le groupe électrogène de SP3 en milliers de m3 en

2017 .......................................................................................................................................... 25

Figure 19 : Répartition énergétique des postes de consommation du site SP3 ......................... 28

Figure 20 : Circuit général de l’alimentation des stations de pompage .................................... 38

Figure 21 : Pertes du réseau d'alimentation de Ouagadougou de 2013 à 2017 ........................ 39

Figure 22 : Diagramme d'actions de réduction des pertes de charge ........................................ 42

Figure 23 : Pompe centrifuge KWP de chez KSB .................................................................... 43

Figure 24 : Moteur asynchrone FLSES de chez LEROY-SOMER .......................................... 43


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 1

INTRODUCTION

L’accès à l’eau potable est aujourd’hui un problème crucial dans les pays sahéliens,

particulièrement au Burkina Faso où la forte croissance démographique et l’urbanisation

galopante augmentent les pressions sur les maigres ressources en eau disponibles et le peu

d’infrastructures existantes. A l’échelle nationale,72,4% de la population a accès à des sources

d’eau améliorées en 2016 avec des disparités entre les zones urbaines et les zones rurales qui

présentent respectivement 92% et 65,3%. Les efforts consentis par l’Office National de l’Eau

et de l’Assainissement et ses partenaires ont porté l’accès à l’eau potable au niveau de la

capitale Ouagadougou de 54% en 2001 à 90% en 2016 (Banque Mondiale, 2017). La

capitale est alimentée en eau potable grâce à un réseau comprenant deux stations de

traitement, des stations de distribution et des forages. Le réseau connaît une extension avec le

projet Ziga 2 en cours de réalisation pendant notre stage et qui à terme, devra couvrir les

besoins de la ville jusqu’en 2030.

L’exploitation actuelle des stations ressort une hausse de la consommation énergétique

et des factures allouées. La Direction Générale a alors intégré dans son plan stratégique 2016-

2020, des mesures d’augmentation de la productivité et d’optimisation des coûts afin d’ « Etre

en 2020, une entreprise performante, innovante et toujours à l’écoute du client ». Ainsi avec le

soutien du programme FED de l’Union Européenne, une mission d’appui au développement

des conditions d’efficience énergétique sur les installations de l’Office avait été conduite en

avril 2017. Cette mission avait dans son ensemble préconisé le remplacement des groupes

électropompes par des groupes à haut rendement. Dans le même cadre, nous avons été amené

à conduire une étude d’efficacité énergétique de la Station de Pompage 3 de Ouagadougou qui

représente la deuxième plus grosse station de la Direction Régionale de Ouagadougou avec

plus de 30 millions de mètres cube d’eau pompés par an. Elle a assuré à 70% la distribution en

eau potable de la DRO en 2016 et a représenté 13% de sa consommation en énergie. Vu donc

la position stratégique de la station, le service d’exploitation veut une maîtrise parfaite de la

gestion du site et nous a commis la tâche de mener cette étude.

La présente étude qui a duré cinq mois, du 15 janvier au 15 juin 2018, avait pour

objectif principal d’optimiser la consommation d’énergie liée au pompage de l’eau tout en

garantissant son accessibilité. A terme, l’étude devrait permettre une maîtrise du coût

spécifique de l’énergie de la station SP3 et l’élaboration d’un plan de gestion optimisée de

l’énergie du site. Pour l’atteinte des objectifs du projet, nous suivons un plan.

Le document comporte quatre chapitres dont le premier porte sur la description de la

structure d’accueil. Au deuxième chapitre, la théorie sur les économies d’énergie en pompage

d’eau est présentée avec la méthodologie suivie pour la réalisation de cette étude. Ensuite au

troisième chapitre, nous menons une étude de l’existant à la Station SP3 avec les analyses des

factures d’électricité et des volumes d’eau de pompage du site. Enfin, le quatrième chapitre

porte sur l’application des mesures d’économies et le calcul des économies.



CHAPITRE I : DESCRIPTION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL

I.1 Présentation de l’ONEA

L’Office National de l’Eau et de l’Assainissement (ONEA) est une société d’Etat chargée

de la gestion des ressources en eau, de la distribution de l’eau potable et l’assainissement dans

les villes de plus de 10 000 habitants. Elle est rattachée au ministère de l’eau, des

Aménagements hydrauliques et de l’Assainissement.

I.2 Historique

Les premières installations d’Adduction en Eau Potable (AEP) furent réalisées en Haute

Volta (actuel Burkina Faso) à partir de 1945 à Bobo-Dioulasso. D’autres travaux d’AEP de la

ville de Ouagadougou furent réalisés de 1951 à 1952. L’Energie de l’Afrique Occidentale

Française (EAOF) fut créée pour gérer ces premières installations d’eau et d’électricité.

En 1960, avec l’avènement de l’indépendance, la Société Africaine d’Electricité

(SAFELEC) fut créée pour remplacer l’EAOF et est chargée de gérer les installations d’eau et

d’électricité.

Le 06 septembre 1968, la SAFELEC fut nationalisée et devient la société Voltaïque

d’Électricité (VOLTELEC). Le 1er

Janvier 1970, la gestion cumulée des activités d’eau et

d’électricité fut séparée. La Société Nationale des Eaux (SNE) fut créée à cette date et avait

en charge la production et la distribution d’eau dans les centres urbains et semi-urbains du

pays. En outre, elle devait étendre ses activités dans les autres villes du pays.

Après l’élaboration de la politique nationale de l’eau en 1976, l’activité de la SNE fut

transférée dans le domaine public par décret n°77/006/PRES de la 23/02/1977 portant création

Figure 1 : Immeuble du siège de l’ONEA



de l’Office National de l’Eau (ONE) sous le statut juridique d’établissement public à caractère

industriel et commercial (EPIC). Le 1er

novembre 1977, l’ONEA démarra ses activités et

détient désormais le monopole de la gestion de toutes les entreprises, de toutes les opérations

de stockage, de traitement, d’épuration, de transport et de distribution d’eau brute et d’eau

potable.

Le décret 84/CNR/PRES du 10 octobre 1984 portant organisation du Ministère de l’Eau

étend les activités de l’ONEA à l’assainissement du fait des problèmes de pollution et

d’assainissement liés à l’accroissement de la consommation d’eau et du manque

d’infrastructures adéquates. L’ONE devient alors l’ONEA : l’Office National de l’Eau et de

l’Assainissement. Les missions de l’ONEA s’étendent désormais aux eaux usées et aux

excrétas.

Le 2 novembre 1994, il sera par la suite transformé en société d’Etat par décret n° 94-

391/PRES/MICM/EAU pris en conseil de ministre avec un capital de 3 080 000 000 F CFA

divisé en 308 000 actions de 10 000 chacune entièrement détenue par l' Etat burkinabè. Ses

statuts ont été approuvés par le décret numéro 2001-95/PRES/PM/MEE/MCPEA du 09 mars

2001.

En juin 2001, l’ONEA est portée sur la liste des entreprises publiques en voie de

privatisation décidée par la loi d’autorisation numéro 01-2001/AN du 04 juillet 2001. Son

siège social situé à l’avenue de l’ONEA – secteur 17 (Pissy) a été inauguré le 05 mars 2004.

Le 10 juillet de la même année arriva la première goutte d’eau du barrage de ZIGA.

Le 19 mars 2005, fut lancée la convention du personnel pour le lancement de la

privatisation démarche qualité en vue d’une certification selon la norme ISO 9001 version

2000. Le 26 juin 2010, le conseil de ministre a levé la mesure de privatisation de l’ONEA et

du 14 au 23 décembre 2009, elle reçoit la certification sur tout le périmètre de l’ONEA. Elle

est immatriculée au Registre de Commerce et du Crédit Mobilier (RCCM) sous le numéro

BFOUA 2001/B977.

I.3 Politique et Organisation

L’ONEA est une société d’Etat au capital de 3 milliards 080 000 000 de francs CFA,

entièrement détenu par l’Etat burkinabè. Elle a deux objets principaux qui sont :

la création, la gestion et la protection des installations de captage, d’adduction, de

traitement et la distribution d’eau potable pour les besoins urbains et industriels ;

la création, la promotion, l’amélioration ainsi que la gestion des installations

d’assainissement collectifs, individuels ou autonomes pour l’évacuation des eaux

usées et des excrétas en milieu urbain et semi-urbain.

L’Office est administré par un Directeur Général installé à Ouagadougou, siège social de

l’Office qui regroupe les directions centrales. Le Directeur Général est nommé par décret pris

en conseil de ministres sur proposition du ministre chargé de la tutelle technique.

Actuellement, elle gère 43 centres dotés de systèmes d’AEP.

Les rapports entre l’Etat et l’ONEA sont régis par un contrat plan triennal et un cahier de

charges qui fixe les conditions de création, d’exploitation et de protection des infrastructures



d’eau et d’assainissement sous gestion ONEA, ceux entre l’ONEA et les usagers du service

public sont régis par des règlements de service eau et assainissement.

L’ONEA est placé sous la tutelle technique du ministère de l’Eau et de l’Assainissement,

sous la tutelle de gestion du ministère du Commerce et de l’Artisanat et la tutelle financière

du ministère de l’Economie et des Finances.

Inscrite aussi dans le processus de la décentralisation, l’ONEA se subdivise en Directions

Régionales qui détiennent, sur délégations, les pouvoirs les plus étendus afin de gérer la

société et l’engager dans les actes de la vie civile.

I.4 Organigramme

Figure 2 : Structure organisationnelle de l’ONEA



I.5 Présentation du site de l’étude

La station de pompage n°3 (SP3) est située à l’entrée Est de la ville de Ouagadougou à

la latitude 12°23’47’’ Nord et à la longitude 1°27’07 Ouest. Du réservoir de Boudtenga situé à

une trentaine de kilomètres de Ouagadougou, l’eau coule de façon gravitaire grâce à une

topographie favorable jusqu’au site de SP3. Le site comprend une bâche d’eau de 2 000 m3

qui sert de réservoir d’aspiration pour un ensemble de trois stations de pompage : SP3-Nord

qui pompe l’eau vers la branche Nord de la ville, SP3-Sud qui pompe l’eau vers la branche

Sud de la ville et SP3-Centre non fonctionnelle devait refouler l’eau vers une bâche

dénommée RF. La station de SP3 alimente 15 stations de pompage sur 18 que compte la

Direction Régionale de Ouagadougou. Ce nombre sera vu à la hausse avec le projet

d’extension Ziga 2 qui prévoit la construction de 17 nouvelles stations déjà en chantier. Il faut

dire que les électropompes actuelles du site sont installées depuis 2005.

I.6 Problématique

L’analyse des bilans d’exploitation annuels de l’ONEA fait ressortir globalement des

hausses de consommations spécifiques en l’énergie allouée au processus de traitement et de

pompage d’eau potable. Ces consommations se traduisent par des écarts entre le ratio

énergétique réel et les prévisions. D’où l’intérêt de mener une étude en vue de pouvoir

maîtriser la consommation de l’électricité liée au traitement et au pompage. A cet effet, la

station SP3 qui est une station stratégique dans l’alimentation de la capitale en eau potable

mérite d’être étudiée.

I.7 Objectifs du projet pour l’entreprise

L’objectif général de la conduite de cette étude est d’arriver à optimiser la

consommation d’énergie liée au pompage de l’eau tout en garantissant son accessibilité. Ceci

passe par la maîtrise des postes de consommation d’énergie et l’application d’un plan de

gestion optimisée de la chaîne énergétique que l’étude abordera.

Figure 3 : Réseau de distribution d’eau potable de la ville de Ouagadougou

SP3

SP2 SP1

SRC



CHAPITRE II : LES ECONOMIES D’ENERGIE EN POMPAGE D’EAU

II.1 Méthodologie de travail

II.1.1 Collecte des données

Pour mener l’audit d’efficacité énergétique de la station SP3, nous avons d’abord

recueilli les données nécessaires. Ce sont entre autres :

une revue bibliographique d’un audit de pompage d’eau ;

les rapports annuels d’électricité ;

l’inventaire des différents équipements consommateurs d’énergie ;

les factures d’électricité ;

les rapports techniques de maintenance ;

les rapports techniques de l’exploitation du réseau d’alimentation en eau

potable.

II.1.2 Mesures sur le terrain

La campagne de mesures a concerné les paramètres hydrauliques et électriques de la

station. Elle fait suite à la collecte des données et a permis une analyse de l’exploitation

actuelle de la station. L’obtention des paramètres a nécessité l’utilisation d’outils spécifiques.

Il s’agit du :

Multimètre :

Le multimètre est un ensemble d’appareils de mesures électriques regroupés en un seul

boîtier. Il est généralement constitué d’un voltmètre, d’un ampèremètre et d’un ohmmètre.

Nous l’utilisons pour la mesure des paramètres électriques.

Manomètre :

Le manomètre est un instrument servant à mesurer la pression d’un fluide. A SP3, ils

sont installés à l’aspiration et au refoulement de chaque pompe.

Débitmètre :

Le débitmètre est un appareil destiné à mesurer le débit d’un fluide, liquide ou gazeux.

Ceux utilisés à la station SP3 mesurent le débit refoulé à l’heure et sont munis d’un index qui

permet de suivre le volume d’eau pompé sur une période donnée.

Mètre ruban :

Le mètre ruban ou ruban à mesurer est un instrument de mesure de longueur formé

d’une règle graduée flexible et pouvant s’enrouler. Le mètre ruban a servi à mesurer les

dénivelés entre manomètre de refoulement et manomètre d’aspiration.

II.1.3 Analyse de la facturation de l’énergie et de l’exploitation du réseau hydraulique

L’analyse a consisté en l’étude des factures d’électricité, des données de production

d’eau et des pertes d’eau du réseau de distribution. C’est un travail à l’issue duquel nous



dégageons une perspective de la consommation énergétique de la station pour le pompage

d’eau et examinons les possibilités d’économies qui peuvent être réalisées. Pour ce faire, nous

procédons en deux étapes : une étude sommaire et une étude approfondie.

L’étude sommaire consiste à compiler les factures d’électricité en examinant les

composantes qui entrent dans leur établissement. L’analyse des relevés techniques de

production d’eau permettent de calculer les ratios spécifiques d’énergie. Pour juger de

la bonne exploitation de l’eau distribuée, une évaluation des pertes d’eau est effectuée.

Cette étude à son terme oriente vers des audits plus approfondis de certains postes de

consommation d’énergie.

Pour les gros postes de consommation d’énergie, une étude plus approfondie est

menée. Cette étude consiste à faire des diagnostics ciblés qui permettent de localiser

les points de gaspillage d’énergie et d’évaluer les économies réalisables.

II.1.4 Evaluation des économies et proposition de plan de gestion de l’énergie

L’objectif de l’étude d’efficacité énergétique de la station est de parvenir à des

économies financières tout en garantissant le processus de pompage de l’eau et la continuité

de service. Les diagnostics effectués nous donnent l’état des lieux de la consommation des

installations et leur efficacité. Ces informations permettent de calculer les indicateurs clés

d’efficacité sur lesquels il faut agir pour optimiser la consommation et orienter le service de

maintenance vers un plan de gestion bien élaboré.

A cette étape de l’étude, nous capitalisons les gisements d’économies d’énergie présents et les

investissements à consentir par la direction pour bénéficier d’une réduction des coûts

financiers alloués à la production d’eau. Le temps de retour sur investissement, qui est

l’indicateur du temps de recouvrement des dépenses engagées dans le projet d’économie

d’énergie, permet une prise de décision adéquate de la part de la direction afin de supporter

financièrement le projet.

II.1.5 Rédaction du rapport de l’étude

Les informations que nous avons réunies dans le processus de l’étude d’efficacité de la

station de pompage 3 de Ouagadougou nous ont permis de présenter la situation globale du

site et d’examiner chaque poste de consommation qui pourrait nécessiter des mesures

d’amélioration. Ces diagnostics ont permis d’évaluer les économies réalisables par l’exécution

des solutions proposées et les investissements à consentir par la Direction Régionale de

Ouagadougou.

Les résultats de l’étude seront mis à la disposition du Service de la Maintenance pour qu’il

prenne les décisions adéquates d’améliorations. Notre souhait est que ce rapport puisse

apporter un plus dans l’exploitation de la station SP3.

II.2 Décryptage d’une facture Moyenne Tension de la SONABEL

L’étude d’une facture Moyenne Tension (MT) émise par la Société nationale d’Electricité

va permettre d’appréhender les paramètres d’une facturation MT. Cette étude mettra

également en évidence la contribution de chacun des paramètres dans les factures de



consommation électrique du site SP3. L’abonnement MT du site à la SONABEL est de la

catégorie E2 de sa grille tarifaire qui correspond à l’abonnement Moyenne Tension appliqué

au secteur industriel. La catégorie E2 se compose comme suit :

II.2.1 La majoration ou minoration

La SONABEL ne facture que les consommations en énergie active et il arrive que les

clients aient des installations qui consomment beaucoup de réactif. La consommation de ce

réactif impose à la SONABEL de fournir une puissance apparente élevée. Ce qui se répercute

sur la chaine de fourniture d’électricité allant de la production au transport d’énergie. Alors

pour encourager les clients à diminuer leur consommation en réactif, ils sont soit pénalisés si

le cos(𝜑) global est inférieur à 0,8, soit bonifiés si leur cos(𝜑) global est supérieur à 0,9. Les

pénalités et bonifications sont déterminées comme suit :

Pénalité : si 𝐭𝐚𝐧(𝝋) > 𝟎, 𝟕𝟓 ou 𝐜𝐨𝐬(𝝋) < 𝟎, 𝟖

La prime fixe et les prix proportionnels à la consommation sont affectés d’une

majoration par le facteur (1 + 𝑚) > 1 avec 𝑚 = (tan(𝜑) − 0,75) 3⁄ (1)

Bonification : si 𝐭𝐚𝐧(𝝋) < 𝟎, 𝟒𝟖 ou 𝐜𝐨𝐬(𝝋) > 𝟎, 𝟗

La prime fixe et les prix proportionnels sont affectés d’une minoration par le facteur

(1 − 𝑚) < 1 avec 𝑚 = (0,48 − tan(𝜑)) 6⁄ (2)

II.2.2 Le coût proportionnel par kWh consommé

Ce coût est calculé proportionnellement à la consommation active du client pendant la

période considérée selon deux types de comptage dont le comptage en heures pleines et le

comptage en heures de pointe. Il est important de noter que la consommation facturée par la

SONABEL est la consommation en énergie active. Sont considérées heures pleines, les

horaires suivants : 00 h – 10 h, 14 h – 16 h et 19 h – 00 h et sont considérées heures de pointe,

les horaires : 10 h – 14 h et 16 h – 19 h. Les coûts de consommation sont calculés par les

relations suivantes :

𝑪𝒐û𝒕𝑪𝒐𝒏𝒔.𝑯𝑷𝑳= 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆𝑪𝒐𝒏𝒔.𝑯𝑷𝑳× 𝑻𝒂𝒓𝒊𝒇𝑯𝑷𝑳 × (𝟏 ±𝒎) (3)

𝑪𝒐û𝒕𝑪𝒐𝒏𝒔.𝑯𝑷𝑻= 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆𝑪𝒐𝒏𝒔.𝑯𝑷𝑻× 𝑻𝒂𝒓𝒊𝒇𝑯𝑷𝑻 × (𝟏 ±𝒎) (4)

Avec :

𝐶𝑜û𝑡𝐶𝑜𝑛𝑠.𝐻𝑃𝐿 : 𝑐𝑜û𝑡𝑑𝑒𝑙𝑎𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑑′é𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑒𝑛ℎ𝑒𝑢𝑟𝑒𝑠𝑝𝑙𝑒𝑖𝑛𝑒𝑠 [𝐹𝐶𝐹𝐴];

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝐶𝑜𝑛𝑠.𝐻𝑃𝐿 ∶ 𝑙′é𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚é𝑒𝑒𝑛ℎ𝑒𝑢𝑟𝑒𝑠𝑝𝑙𝑒𝑖𝑛𝑒𝑠[𝑘𝑊ℎ];

𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝐻𝑃𝐿: 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑓𝑒𝑛ℎ𝑒𝑢𝑟𝑒𝑠𝑝𝑙𝑒𝑖𝑛𝑒𝑠[𝐹𝐶𝐹𝐴/𝑘𝑊ℎ];

𝐶𝑜û𝑡𝐶𝑜𝑛𝑠.𝐻𝑃𝑇 : 𝑐𝑜û𝑡𝑑𝑒𝑙𝑎𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑑′é𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑒𝑛ℎ𝑒𝑢𝑟𝑒𝑠𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒[𝐹𝐶𝐹𝐴];

𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝐶𝑜𝑛𝑠.𝐻𝑃𝑇 ∶ 𝑙′é𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚é𝑒𝑒𝑛ℎ𝑒𝑢𝑟𝑒𝑠𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒[𝑘𝑊ℎ];



𝑇𝑎𝑟𝑖𝑓𝐻𝑃𝑇: 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑓𝑒𝑛ℎ𝑒𝑢𝑟𝑒𝑠𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒[𝐹𝐶𝐹𝐴/𝑘𝑊ℎ];

(1 + 𝑚) 𝑠𝑖𝑝é𝑛𝑎𝑙𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑡(1 − 𝑚) 𝑠𝑖𝑏𝑜𝑛𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛.

II.2.3 La prime fixe

La prime fixe est un coût annuel lié à la fourniture permanente et ou continue

d’électricité de la SONABEL à un client. Son coût est proportionnel à la puissance souscrite

et est payable mensuellement. La prime fixe est déterminée selon la relation (5) :

𝑷𝒓𝒊𝒎𝒆𝒇𝒊𝒙𝒆 =𝑷𝒔×𝒕𝒂𝒓𝒊𝒇𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒇𝒊𝒙𝒆

𝟏𝟐× (𝟏 ±𝒎) (5)

Avec :

𝑃𝑆: 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑠𝑜𝑢𝑠𝑐𝑟𝑖𝑡𝑒[𝑘𝑊] ;

𝑡𝑎𝑟𝑖𝑓𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑓𝑖𝑥𝑒[𝐹𝐶𝐹𝐴] : tarif de la prime fixe correspondant au type d’abonnement.

II.2.4 La pénalité de sous-consommation Psous-cons

Dans les clauses de la convention de la SONABEL, il est stipulé que la consommation

annuelle du client doit atteindre 1000 heures d’utilisation de la puissance souscrite garantie.

Ainsi, en cas de non-consommation de toute l’énergie par l’abonné, la moitié des kWh

garantis non consommés lui est facturé au tarif en heures pleines par la relation (6) :

𝑷𝒔𝒐𝒖𝒔−𝒄𝒐𝒏𝒔 = (𝑷𝑺 × 𝟏𝟎𝟎𝟎 − 𝑵) × 𝒕𝒂𝒓𝒊𝒇𝑯𝑷𝑳 ×𝟓𝟎

𝟏𝟎𝟎⁄ ; 𝑵 < 𝑷𝑺 × 𝟏𝟎𝟎𝟎 (6)

Avec :

𝑃𝑆[𝑘𝑊]: 𝑙𝑎𝑝𝑢𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑠𝑜𝑢𝑠𝑐𝑟𝑖𝑡𝑒 ;

𝑁[𝑘𝑊ℎ]: 𝑙𝑎𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛é𝑛𝑒𝑟𝑔é𝑡𝑖𝑞𝑢𝑒𝑎𝑛𝑛𝑢𝑒𝑙𝑙𝑒 ;

𝑡𝑎𝑟𝑖𝑓𝐻𝑃𝐿: 𝑡𝑎𝑟𝑖𝑓𝑒𝑛ℎ𝑒𝑢𝑟𝑒𝑠𝑝𝑙𝑒𝑖𝑛𝑒𝑠.

II.2.5 La redevance

La redevance constitue l’ensemble des frais de location et d’entretien d’équipements

que le fournisseur d’électricité met à la disposition de son abonné. Pour ce qui concerne le site

de pompage de SP3, il s’agit de la location et de l’entretien du compteur d’énergie.

II.2.6 Les pénalités de dépassement de puissance

Tout abonné de la SONABEL doit souscrire à une puissance en fonction de son niveau

d’équipement. En cas de dépassements de puissance souscrite par celui-ci, il doit payer une

pénalité. Pour chaque kW de dépassement en souscription E2, par ailleurs abonnement du site

SP3, l’abonné paye une consommation de 30 kWh au tarif en heures de pointe. La pénalité

pour dépassement de puissance s’applique de façon mensuelle et se calcule par la relation (7) :



𝑷é𝒏𝒂𝒍𝒊𝒕é[𝑭𝑪𝑭𝑨] = 𝟑𝟎 × (𝑷𝑨𝑻𝑻 − 𝑷𝑺) × 𝑻𝒂𝒓𝒊𝒇𝑯𝑷𝑻 ; 𝑃𝐴𝑇𝑇 > 𝑃𝑆 (7)

Avec :

𝑃𝐴𝑇𝑇 ∶ 𝑃𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑡𝑡𝑒𝑖𝑛𝑡𝑒𝑑𝑎𝑛𝑠𝑙𝑒𝑚𝑜𝑖𝑠[𝑘𝑊].

Il faut noter que dans les clauses du contrat avec la SONABEL, il est stipulé que l’usager a

droit à trois dépassements par an au maximum de la puissance souscrite. Dans le cas contraire,

la SONABEL est en droit d’appliquer dès le quatrième dépassement constaté, la pénalité sur

la puissance atteinte par l’abonné.

II.2.7 Les taxes diverses

Chaque abonné à la SONABEL paye mensuellement des taxes liées à sa consommation

d’électricité. Ce sont :

La taxe de développement de l’électrification (TDE) qui est facturée au kWh d’énergie

active consommée à 2 F CFA en tarification E2.

La taxe de soutien au développement des activités audio-visuelles de l’Etat

(TSDAAE) qui est également facturée au kWh de l’énergie active consommée à 2 F

CFA en tarification E2.

La Taxe sur la Valeur Ajoutée (TVA) : la TVA est une taxe payée par le contribuable

à l’Etat. Au Burkina Faso, elle vaut 18%.

II.3 Etude hydraulique et électrique des électropompes

Une électropompe est un équipement composé d’un moteur électrique et d’une pompe,

formés en un ensemble grâce à un accouplement. La détermination de sa consommation en

énergie tient compte aussi bien du moteur électrique et de la pompe que de cet accouplement.

II.3.1 La puissance hydraulique de l’eau pompée

La puissance hydraulique de l’eau en kW est calculée par la relation (8) dont une

illustration des paramètres est donnée à la Figure 4 :

𝑷𝒉 =𝑸×𝑯𝑴𝑻

𝟑𝟔𝟕 ; 𝑯𝑴𝑻 = 𝑷𝒅 − 𝑷𝒔 +𝑫𝒓−𝒎𝒅 −𝑫𝒓−𝒎𝒔 (8)

Avec :

𝑃ℎ ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑑𝑒𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎𝑔𝑒ℎ𝑦𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑞𝑢𝑒[𝑘𝑊] ;

𝑄 ∶ 𝑑é𝑏𝑖𝑡𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑖𝑞𝑢𝑒[𝑚3 ℎ⁄ ] ;

𝐻𝑀𝑇 ∶ ℎ𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑒𝑛𝑚è𝑡𝑟𝑒𝑑𝑒𝑐𝑜𝑙𝑜𝑛𝑛𝑒𝑑′𝑒𝑎𝑢[𝑚𝐶𝐸] ;

𝑃𝑑 ∶ 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝑟𝑒𝑓𝑜𝑢𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡[𝑚𝐶𝐸] ;

𝑃𝑠 ∶ 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛𝑑′𝑎𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛[𝑚𝐶𝐸] ;



𝐷𝑟−𝑚𝑑: ℎ𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟𝑑𝑢𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢𝑑𝑒𝑟é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒à𝑙𝑎𝑗𝑎𝑢𝑔𝑒𝑑𝑒𝑟𝑒𝑓𝑜𝑢𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡[𝑚] ;

𝐷𝑟−𝑚𝑠: ℎ𝑎𝑢𝑡𝑒𝑢𝑟𝑑𝑢𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢𝑑𝑒𝑟é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒à𝑙𝑎𝑗𝑎𝑢𝑔𝑒𝑑′𝑎𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛[𝑚].

𝑁𝑟 ∶ 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢𝑑𝑒𝑟é𝑓é𝑟𝑒𝑛𝑐𝑒

II.3.2 La puissance mécanique absorbée par la pompe

Les pompes produisent des pertes naturelles en cours de fonctionnement, résultant de

l’interaction entre le fluide et le mécanisme frictionnel qui se produit à l’intérieur et à

l’extérieur de ses composantes. La puissance absorbée par la pompe est obtenue en

considérant son rendement suivant la formule :

𝑷𝒎 =𝑸×𝑯𝑴𝑻

𝟑𝟔𝟕×

𝟏

𝜼𝒃 (9)

Avec :

𝑃𝑚 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑚é𝑐𝑎𝑛𝑖𝑞𝑢𝑒𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏é𝑒𝑝𝑎𝑟𝑙𝑎𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒[𝑘𝑊] ;

𝜂𝑏 ∶ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑑𝑒𝑙𝑎𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒.

II.3.3 La puissance absorbée par le moteur électrique

C’est la puissance électrique apparente en kVA consommée par le moteur pour

produire la puissance hydraulique de pompage. Pendant la campagne de mesures, nous avons

utilisé la méthode des deux wattmètres pour trouver les puissances électriques des moteurs.

Une illustration de cette méthode est donnée à la figure ci-dessous :

Figure 4 : Illustration des paramètres de mesure de la hauteur manométrique totale

Figure 5 : Mesure de la puissance absorbée par la méthode des deux wattmètres



Le premier wattmètre W1 indique une grandeur P1 et le deuxième wattmètre une grandeur P2.

Les puissances actives et réactives sont alors obtenues par les formules 10, 11 et 12.

𝑷𝒆 = 𝑷𝟏 + 𝑷𝟐 (10)

𝑸𝒂 = √𝟑 × (𝑷𝟏 − 𝑷𝟐) (11)

𝑺 = √𝑷𝒆𝟐 + 𝑸𝒂

𝟐 (12)

Avec :

𝑃1 ∶ 𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑒𝑑𝑢𝑝𝑟𝑒𝑚𝑖𝑒𝑟𝑤𝑎𝑡𝑡𝑚è𝑡𝑟𝑒[𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒𝑢𝑟𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑒] ;

𝑃2 ∶ 𝑙𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑒𝑑𝑢𝑑𝑒𝑢𝑥𝑖è𝑚𝑒𝑤𝑎𝑡𝑡𝑚è𝑡𝑟𝑒[𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒𝑢𝑟𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑒] ;

𝑃𝑒 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑒𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏é𝑒[𝑘𝑊] ;

𝑄𝑎 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑟é𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑒𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏é𝑒[𝑘𝑉𝐴𝑟] ;

𝑆𝑎 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑝𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏é𝑒[𝑘𝑉𝐴].

II.3.4 L’efficacité électromécanique

Elle correspond au rendement global du groupe électropompe et se calcule par le

rapport entre la puissance hydraulique et la puissance électrique absorbée par le moteur.

L’efficacité électromécanique est caractéristique des pertes électriques, mécaniques et

hydrauliques de l’électropompe. La Figure 6 explique les niveaux théoriques de gaspillage

d’énergie pour un groupe électropompe.

Ainsi le rendement électromécanique est obtenu par la relation :

𝜼𝒆𝒎 =𝑷𝒉

𝑷𝒆= 𝜼𝒎 × 𝜼𝒃 (13)

Avec :

𝜂𝑚 ∶ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑑𝑢𝑚𝑜𝑡𝑒𝑢𝑟é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒;

𝜂𝑒𝑚 ∶ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑑𝑢𝑔𝑟𝑜𝑢𝑝𝑒é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒.

Figure 6 : Diagramme des efficacités d'une électropompe



II.3.5 Le facteur de puissance

Le facteur de puissance d’un appareil électrique est une grandeur adimensionnelle du

rapport entre les puissance active en kW et puissance apparente en kVA qu’il consomme. Il

est un indicateur de la consommation d’énergie réactive de cet appareil et varie entre 0 et 1.

La formule permettant de l’obtenir est donnée comme suit :

𝐜𝐨𝐬(𝝋) =𝑷𝒆

𝑺𝒂 (14)

II.3.6 Le facteur d’utilisation (FU)

Le facteur d’utilisation d’une électropompe est un indicateur qui traduit son

pourcentage d’utilisation pendant une période déterminée. Il se calcule par la formule ci-

dessous :

𝑭𝑼𝒅𝒂𝒏𝒔𝒍𝒆𝒎𝒐𝒊𝒔(%) =𝑯𝒆𝒖𝒓𝒆𝒔𝒅′𝒖𝒕𝒊𝒍𝒊𝒔𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏𝒑𝒆𝒏𝒅𝒂𝒏𝒕𝒍𝒆𝒎𝒐𝒊𝒔

𝟐𝟒𝒉×𝑵𝒐𝒎𝒃𝒓𝒆𝒅𝒆𝒋𝒐𝒖𝒓𝒔𝒅𝒖𝒎𝒐𝒊𝒔× 𝟏𝟎𝟎 (15)

Le FU n’a pas été déterminé parce que nous ne connaissions pas les temps réels de

fonctionnement des électropompes.

II.3.7 Les indicateurs d’énergie en pompage d’eau

Les indicateurs d’énergie dans un système de pompage d’eau sont des ratios de

consommation de l’énergie qui permettent de mesurer l’efficacité et l’efficience du système

de pompage. Ils sont calculés sur la base des données annuelles de consommation de l’énergie

et de production ou distribution d’eau. Les indicateurs essentiels sont notamment :

La consommation spécifique de l’énergie qui représente la relation entre l’énergie

utilisée par le système de pompage dans un système d’eau potable et le volume total produit

ou amené au réseau de distribution et s’exprime en kWh/m3. Il faut noter qu’il n’existe pas de

valeur de référence de cet indicateur car sa valeur dépend du type de source hydraulique

disponible dans le système d’approvisionnement en eau et de la topographie de la ville. Afin

de pouvoir mener une comparaison avec d’autres installations d’adduction d’eau potable,

nous pouvons diviser cet indicateur par la hauteur géométrique de pompage.

Le coût énergétique par unité d’énergie qui représente le coût unitaire de l’énergie

consommée et sera exprimé en F CFA/kWh. C’est un ratio qui renseigne de l’utilisation de la

bonne puissance souscrite ainsi que du bon facteur de puissance des installations ou sur la

facturation de l’énergie en général.

Le facteur de charge (FC) de la station de pompage qui est le rapport entre l’énergie

consommée et la quantité maximale d’énergie qui aurait pu être consommée si la demande

maximale de puissance active avait été maintenue tout au long de la facturation. Le FC est une

indication du pourcentage du temps de la demande de crête de la station de pompage et peut

servir de baromètre pour la consommation d’électricité de la station de pompage en révélant

une demande excessive de l’énergie. Il renseigne aussi sur la bonne utilisation des moteurs

électriques et des pompes dans leurs zones de rendement maximal et se calcule comme suit :



𝑭𝑪𝒑𝒂𝒓𝒋𝒐𝒖𝒓(%) =𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆𝒆𝒏𝒌𝑾𝒉𝒖𝒕𝒊𝒍𝒊𝒔é𝒑𝒆𝒏𝒅𝒂𝒏𝒕𝒍𝒆𝒎𝒐𝒊𝒔

𝒌𝑾𝒅𝒆𝒑𝒐𝒊𝒏𝒕𝒆×𝟐𝟒𝒉×𝑵𝒃𝒓𝒆𝒅𝒆𝒋𝒐𝒖𝒓𝒔𝒅𝒖𝒎𝒐𝒊𝒔× 𝟏𝟎𝟎 (16)

Une demande de crête élevée et de courte durée diminuera le FC, tandis qu’une

consommation constante entraînera une hausse du FC.

II.4 Les pertes d’eau en distribution d’eau potable

Les pertes d’eau dans un système de pompage d’eau potable peuvent être déterminées

à trois niveaux. Cependant, l’ONEA évalue les pertes d’eau de son réseau de distribution

d’une façon globale qui intègre toutes les pertes.

II.4.1 Les fuites d’eau du réseau d’alimentation en eau

. Deux indicateurs sont généralement utilisés. Ce sont :

Le rendement du réseau : il correspond au ratio en pourcentage entre le volume

d’eau consommé et le volume d’eau produit.

𝑹(%) =𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒄𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎é(𝒎𝟑)

𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒊𝒕(𝒎𝟑)× 𝟏𝟎𝟎 (17)

L’indice linéaire de pertes d’eau du réseau ILP : il s’exprime en

𝒎𝟑 · 𝒌𝒎−𝟏 · 𝒋𝒓−𝟏et caractérise le volume moyen perdu par jour au kilomètre de

réseau. L’indice linéaire de pertes est déterminé par la relation :

𝑰𝑳𝑷(𝒎𝟑 · 𝒌𝒎−𝟏 · 𝒋𝒓−𝟏) =𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒊𝒕(𝒎𝟑)−𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒄𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎é(𝒎𝟑)

𝟑𝟔𝟓𝒋𝒐𝒖𝒓𝒔×𝑳𝒐𝒏𝒈𝒖𝒆𝒖𝒓𝒅𝒖𝒓é𝒔𝒆𝒂𝒖(𝒌𝒎) (18)

II.4.2 Les pertes au niveau des pompes

Ces pertes peuvent être classifiées en deux catégories :

- Les pertes intérieures à la pompe : ce sont les pertes dues au défaut d’étanchéité des

garnitures, les pertes produites par la turbulence du fluide surtout à l’entrée du

diffuseur, et les pertes dues à la viscosité du fluide et au mécanisme de fiction

visqueuse de la roue.

- Les pertes extérieures à la pompe : ces pertes sont une déperdition due au fait

qu’une partie du débit d’aspiration est détournée par l’arbre d’entraînement au niveau

du carter du moteur.

Au niveau de la station de pompage SP3, ce sont des garnitures de type anneau à tresses

carrées qui sont utilisées. Ce type de garniture permet une maintenance facile en cas de son

remplacement par rapport à un autre type qui est la garniture mécanique. Cependant son

utilisation exige une fuite permanente de l’eau en goutte à goutte pour le refroidir au risque de

sa destruction.

Le Service de Maintennce de la Direction régionale de Ouagadougou estime entre 60 à 90

gouttes d’eau par minute perdues pour chaque pompe, due à l’utilisation des garnitures à

tresses carrées.



II.4.3 Les pertes de charge linéaires et singulières

Les pertes de charge linéaires et singulières dans les conduites du réseau se traduisent

en pertes de pression dues respectivement à la friction des parois des conduites et des

singularités. Elles sont proportionnelles au carré de la vitesse d’écoulement du fluide.

Les pertes de charge linéaires par unité de longueur de conduite sont déterminées par

l’équation de Darcy-Weisbach :

𝑱𝒍𝒊𝒏 = 𝝀.𝟏

𝒅.𝒗𝟐

𝟐𝒈 (19)

Avec :

𝐽𝑙𝑖𝑛 ∶ 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑒𝑠𝑑𝑒𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑙𝑖𝑛é𝑎𝑖𝑟𝑒𝑠[𝑚 𝑚]⁄ ;

𝑑 ∶ 𝑑𝑖𝑎𝑚è𝑡𝑟𝑒ℎ𝑦𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑞𝑢𝑒𝑑𝑒𝑙𝑎𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒[𝑚] ;

𝑣 ∶ 𝑣𝑖𝑡𝑒𝑠𝑠𝑒𝑑′é𝑐𝑜𝑢𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑑𝑢𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒[𝑚 𝑠⁄ ] ;

𝑔 ∶ 𝑎𝑐𝑐é𝑙é𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝑙𝑎𝑝𝑒𝑠𝑎𝑛𝑡𝑒𝑢𝑟[𝑚2 𝑠⁄ ] ;

𝜆 ∶ 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒𝑢𝑟𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑒.C’est le coefficient de perte de charge linéaire. Il dépend du

régime d’écoulement et de la qualité de la conduite. En effet, il existe trois régimes

d’écoulement : le régime laminaire caractérisé par un écoulement calme et régulier, le régime

turbulent pour lequel l’écoulement est tourbillonnaire avec des remous et le régime transitoire

situé entre les deux premiers. L’écoulement est classifié selon le nombre de Reynolds :

𝑹𝒆 =𝒗.𝒅

𝝊 (20)

Avec :

𝑅𝑒 ∶ 𝑙𝑒𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒𝑑𝑒𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠. 𝐶′𝑒𝑠𝑡𝑢𝑛𝑒𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒𝑢𝑟𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑜𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑒 ;

𝜐 ∶ 𝑙𝑎𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑡é𝑐𝑖𝑛é𝑚𝑎𝑡𝑖𝑞𝑢𝑒𝑑𝑢𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑒𝑒𝑛[𝑚² 𝑠]⁄ .

Pour 𝑅𝑒 < 2300, l’écoulement est laminaire et 𝜆 peut être approché par la relation :

𝝀 =𝟔𝟒

𝑹𝒆 (21)

Pour 𝑅𝑒 > 2300, nous pouvons déterminer 𝜆 par la formule de Colbrook :

𝟏

√𝛌= −𝟐𝐋𝐨𝐠(

𝛜

𝟑,𝟕𝟏𝐝+

𝟐,𝟓𝟏

𝐑𝐞√𝛌) (22)

Avec 𝜀𝑙𝑎𝑟𝑖𝑔𝑜𝑠𝑖𝑡é𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑒𝑑𝑒𝑙𝑎𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒𝑒𝑛[𝑚]

Nota : Une autre méthode de détermination de 𝝀 est l’utilisation du diagramme de Moody. Il

a l’avantage d’être utilisé quelque soit le régime d’écoulement.



Les pertes de charge singulières 𝑱𝒔𝒊𝒏 au niveau des singularités sont calculées par la

formule :

𝑱𝒔𝒊𝒏 = 𝝃.𝒗𝟐

𝟐𝒈 (23)

Avec 𝝃 𝑢𝑛𝑒𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒𝑢𝑟𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑖𝑜𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑒 correspondant au coefficient des pertes de charge

de la singularité.

Les pertes de charge linéaires et singulières totales sur une longueur de conduite L sont alors

données par :

𝚫𝑷𝒕𝒐𝒕 = 𝑳. 𝑱𝒍𝒊𝒏 + ∑ 𝑱𝒔𝒊𝒏𝒄𝒐𝒏𝒅𝒖𝒊𝒕𝒆 (24)

II.5 Méthode d’évaluation des économies d’énergie et financière

Pour le calcul des économies d’énergie et financière consécutives à l’exécution des

mesures préconisées, nous utilisons la méthodologie suivante :

II.5.1 La puissance économisée

La puissance économisée est calculée pour chaque électropompe remplacée comme suit :

𝑷é𝒄𝒐 = 𝑷𝒉 × (𝟏 𝜼𝒂𝒄𝒕⁄ − 𝟏 𝜼𝒉𝒕𝒓)⁄ (25)

Avec :

𝑃é𝑐𝑜 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒é𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑠é𝑒𝑝𝑎𝑟𝑙′𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝑙′é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒àℎ𝑎𝑢𝑡𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡[𝑘𝑊]

𝜂𝑎𝑐𝑡 ∶ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑚é𝑐𝑎𝑛𝑖𝑞𝑢𝑒𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛𝑑𝑢𝑔𝑟𝑜𝑢𝑝𝑒é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒𝑎𝑐𝑡𝑢𝑒𝑙

𝜂ℎ𝑡𝑟 ∶ 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑚é𝑐𝑎𝑛𝑖𝑞𝑢𝑒𝑑𝑢𝑔𝑟𝑜𝑢𝑝𝑒é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒àℎ𝑎𝑢𝑡𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡

II.5.2 L’économie d’énergie EE et financière EF

L’économie annuelle d’énergie pour un moteur en fonctionnement est calculée par la

relation :

𝑬𝑬(𝒌𝑾𝒉) = 𝑷é𝒄𝒐(𝒌𝑾) × 𝒏𝒐𝒎𝒃𝒓𝒆𝒅′𝒉𝒆𝒖𝒓𝒆𝒔𝒅′𝒖𝒕𝒊𝒍𝒔𝒂𝒕𝒊𝒐𝒏𝒑𝒂𝒓𝒂𝒏 (26)

L’économie financière est alors évaluée par la relation (27) ci-dessous.

𝑬𝑭(𝑭𝑪𝑭𝑨) = 𝑬𝑬 × 𝑪𝒐û𝒕𝒅𝒖𝒌𝑾𝒉 (27)



CHAPITRE III : ETUDE DE L’EXISTANT

III.1 Description des installations

Les coûts de factures émises par la SONABEL sont liés aux équipements électriques et

leur utilisation par les usagers. Nous procédons donc à l’inventaire de tous ces équipements

afin de disposer des informations nécessaires pour appréhender les consommations d’énergie.

L’ensemble des équipements sont répartis par postes de consommation que nous décrirons

point par point.

III.1.1 Les bâtiments abritant l’administration, l’atelier et le guichet de payement

Le site SP3 comprend un bâtiment faisant office d’administration, un bâtiment pour

l’atelier de mécanique et les agents de sécurité, un bâtiment pour le guichet de payement des

factures d’eau. Les équipements électriques utilisés au niveau des bureaux sont

principalement l’éclairage, la climatisation et la bureautique (ordinateurs, imprimantes,

photocopieuses, scanner, …). Nous notons également la présence de deux fontaines d’eau

chaude et froide pour la boisson. Pour ce qui est de l’atelier, il n’y a pas d’équipements

électriques.

III.1.2 La salle de pompage SP3-Nord et SP3-Centre

La salle abrite deux stations de pompage dont la station SP3-Nord et la station SP3-

Centre. Un synoptique des installations hydrauliques de SP3 est présenté à la Figure n°7.

La station de pompage SP3-Nord comprend trois électropompes de puissance

électrique unitaire 132 kW, de débit nominal de 432 m3/h avec 46,5 m de hauteur

manométrique. Cette station refoule l’eau vers la bâche nommée RB à travers une conduite en

fonte de 600 mm de diamètre. La hauteur géométrique de refoulement entre la bâche SP3 et

l’entrée de la conduite dans la bâche RB varie entre 14,2 m lorsque le niveau d’eau dans la

bâche SP3 est à son minimum et de 10,4 m lorsqu’il est à son maximum.

La station de pompage SP3-Centre comprend deux électropompes de puissance

électrique unitaire 22 kW. Les pompes ont des débits de 432 m3/h et une hauteur

manométrique de 10,1 m et elles sont censées alimenter la bâche d’eau RF. La station n’est

pas fonctionnelle. En effet, il y a la possibilité de ravitailler la bâche RF de façon gravitaire

depuis la bâche d’eau de Boudtenga. C’est cette option qui est actuellement utilisée car elle

n’entaine pas de pompage, la station SP3-Centre ne servant maintenant comme une sécurité

en cas d’intervention sur le tronçon Boudtenga-RF.

III.1.3 La salle de pompage SP3-Sud

Trois électropompes sont installées au niveau de cette station de pompage d’une

puissance électrique unitaire de 200 kW. La station refoule l’eau principalement vers une

bâche au sol nommée RC dont le diamètre de départ de SP3 est 900 mm puis est réduit à 800



mm à l’arrivée. La station alimente aussi les bâches R2A et R8 qui se situent entre la station

de pompage SP3 et la bâche RC.

III.1.4 Le système électrique

Le site dispose d’un groupe électrogène de secours de puissance 1650 kVA.

L’alimentation en énergie électrique par la SONABEL aboutit à deux transformateurs en

parallèle posés au sol de puissance unitaire 1600 kVA. Ils sont prévus chacun pour

fonctionner 6 mois de façon alternative. La compensation des groupes électropompes est de

type partiel pour les trois stations de pompage. La station SP3-Nord a une puissance de

batteries de 160 kVAr et la station SP3-Sud de 440 kVAr. Chaque moteur est alimenté au

travers d’un démarreur progressif mais ne dispose pas de variateur de vitesse. L’éclairage

intérieur de tous les bâtiments est commandé par des interrupteurs, seul l’éclairage extérieur

des salles de pompage est commandé par des interrupteurs crépusculaires. Le contrat

d’abonnement du site à la SONABEL est de type E2 qui correspond à l’abonnement MT

appliqué au secteur industriel. Le numéro d’abonné est VA990180 et le numéro de police,

121234B.

III.1.5 Le réseau de distribution d’eau potable

L’objectif général de cette étude qui est d’optimiser la consommation d’énergie

allouée au pompage implique d’intégrer le réseau de distribution dans l’étude. Des rapports

d’exploitation de l’ONEA, il ressort que SP3 est la plus grosse station de pompage qui assure

l’alimentation du centre de Ouagadougou en eau potable. En effet, 70% de l’eau distribuée à

Ouagadougou en 2016 est transitée par SP3. Il importe alors d’étudier le réseau de distribution

de Ouagadougou qui s’étend sur près de 5 000 km avec une capacité de production de près

180 000 m3/jr en 2017. C’est un réseau de type maillé constitué de conduites en fonte, PVC et

PEHD de diamètres allant de 63 à 1000 mm.

Le captage d’eau pour l’alimentation de Ouagadougou se fait principalement par le barrage de

Ziga, les barrages de Ouaga et de Loumbila ainsi que des forages. En 2017, l’eau exhaurée

pour l’alimentation de Ouagadougou est provenue à 78% du barrage de Ziga, 20% des

barrages de Ouaga et de Loumbila et 2% des forages. Son traitement se fait à partir de deux

stations : la station de traitement de Ziga et celle de Paspanga. Pour ce qui est du stockage de

l’eau, il est assuré par 20 châteaux d’eau et réservoirs d’une capacité totale utile de 31 000 m3

et 10 bâches de stockage d’une capacité totale utile de 27 000 m3.



III.2 Facturation des consommations d’énergie et productions d’eau actuelles de SP3

III.2.1 Les coûts de factures d’électricité

Examinons les coûts annuels de l’électricité du site SP3 de 2013 à 2017. La Figure 8

ci-dessous en présente l’évolution.

Sur ce diagramme, nous pouvons constater l’augmentation des coûts de l’électricité allant de

429 millions de F CFA HTVA en 2013 à 458 millions de F CFA HTVA en 2016, soit une

croissance moyenne de 6,7%. En 2017, l’électricité a coûté 442 millions de F CFA HTVA,

soit une diminution de 3,5% par rapport à l’année 2016, une valeur qui est même inférieure à

la facture de 2015.

Figure 8 : Diagramme montrant les facturations annuelles en millions de F CFA HTVA de 2013 à

2017 à SP3

2013 2014 2015 2016 2017

2013-2017 429 433 446 458 442

300

350

400

450

500

Figure 7 : Synoptique du système hydraulique de SP3



Analysons maintenant les coûts de consommation de l’énergie du site. L’analyse est

faite sur trois périodes allant de janvier 2015 à décembre 2017. Les profils de coûts sont

représentés à la Figure 9 ci-dessous.

Le diagramme montre que les montants des factures d’électricité sont le plus généralement

compris entre 40 millions et 45 millions F CFA TTC. Les évolutions mensuelles des coûts des

trois années sont similaires. Cependant nous constatons que les montants ont pratiquement

augmenté de 2015 à 2016 et ont pratiquement diminué de 2016 à 2017.

Sur l’ensemble des trois années, le mois qui a connu des factures favorables est le mois de

mars avec une moyenne des factures de 42 millions de F CFA TTC tandis que le mois de

février a connu les factures les plus lourdes avec une moyenne de 46 millions de F CFA TTC,

soit deux mois consécutifs avec des coûts très divergents.

Pour ce qui est de l’année 2017, le mois de mars a connu la plus faible facture avec

40 millions de F CFA TTC et le mois de février la plus lourde avec 47 millions de F CFA

TTC. Nous notons sur l’ensemble des trois années que le mois de février 2017 a la facture la

plus importante après celle de mai 2015 qui est de 48 millions de F CFA TTC. Egalement le

mois de mars 2017 a la facture la moins lourde après celle de septembre 2015 qui est de près

de 40 millions de F CFA TTC.

Nous représentons la facture annuelle de 2017 en ses paramètres clés afin de

comprendre leurs proportions dans le coût annuel de l’électricité. Une illustration est donnée à

la Figure 10 ci-dessous.

Heures pleines 36,82%

Heures de pointe 33,33%

Prime fixe 10,02%

Dépass Puiss 0,60%

Taxes diverses 19,23%

Figure 10 : Diagramme en Camembert présentant la répartition avant optimisation de la

facturation annuelle du site SP3 en 2017

30

35

40

45

50

2015 2016 2017

Figure 9 : Diagramme montrant les factures mensuelles d’électricité du site SP3 en

millions de F CFA TTC de 2015 à 2017



Une observation du diagramme montre que les coûts d’électricité du site SP3 sont pour 70%

liés à la consommation de l’énergie et pour 30% aux taxes et pénalités inhérentes à la

consommation. 36,82% de la facture est due au fonctionnement de la station aux heures

pleines et 33,33% à son fonctionnement aux heures de pointe, soit une différence seulement

de 3,49%. Cette tendance peut être améliorée en privilégiant le fonctionnement des grosses

charges comme les électropompes aux heures pleines et en souscrivant à une puissance

adéquate.

III.2.2 Les consommations d’énergie

III.2.2.a Analyse des consommations d’énergie

Pour mieux situer la consommation d’électricité, nous présentons son évolution sur

cinq périodes, de 2013 à 2017. L’image de cette évolution est traduite par la Figure 11.

L’allure des consommations d’énergie de 2013 à 2017 est identique à la Figure 8 sur les

facturations annuelles d’électricité. La consommation d’énergie annuelle est passée de

5 072 MWh en 2013 à 5 444 MWh en 2016, soit une augmentation de 7,3% et elle est passée

à 5 163 MWh en 2017 correspondant à 5,2% de diminution de 2016 à 2017. Nous notons par

ailleurs que la consommation de 2017 est inférieure à celle de 2015. Comparativement à la

Figure 8, les consommations d’énergie ont augmenté d’une moyenne de 0,6% de plus que les

coûts d’électricité sur la période 2013 à 2016, tandis que de 2016 à 2017 les consommations

d’énergie ont diminué de 1,7% par rapport au montant des factures.

Avec le coût financier annuel de l’électricité en 2017 de 521 983 760 F CFA TTC et la

consommation d’énergie de 5 162 960 kWh, le coût spécifique de l’énergie s’évalue à

101 F CFA/kWh en TTC.

L’analyse des consommations mensuelles d’énergie est une étape très importante dans

l’étude de la facturation de l’énergie. Elle permet en effet de cerner les habitudes de

consommation par mois et leur évolution sur une période déterminée. Pour l’analyse de ces

consommations du site SP3, nous considérons trois périodes, celles allant de 2015 à 2017

comme illustrées à la Figure 12 ci-dessous.

5 072 5 118 5 335 5 444 5 163

0

2 000

4 000

6 000

2013 2014 2015 2016 2017

Figure 11 : Consommations d'énergie en MWh à SP3 de 2013 à 2017



Les courbes présentent une allure similaire. Ce qui montre que les consommations d’énergie

sont régulières sur les périodes 2015, 2016 et 2017. Elles sont généralement comprises entre

400 MWh et 450 MWh. Sur les trois périodes, le mois de septembre a connu la moindre

consommation avec une moyenne de 414,5 MWh tandis que le mois de février a la plus

grosse consommation avec 469,8 MWh.

Pour la période de 2017, la plus grande consommation a été enregistrée en février avec

469,8 MWh consommés tandis que la plus faible a été enregistrée en mars avec 402,0 MWh

consommés.

La connaissance des pointes de puissances atteintes mensuellement est un indicateur

qui situe sur le niveau de charges appelées par les équipements électriques du site de la station

de pompage. Sur la Figure 13, nous pouvons constater le profil des charges maximales durant

l’année 2017.

Le mois de février a connu la plus grande pointe de puissance avec 985 kW tandis que les

mois de janvier et mars ont les plus faibles pointes de puissances avec respectivement 836 kW

et 837 kW. Sur l’ensemble de l’année, la moyenne des puissances donne une valeur de 907

kW, le facteur de puissance moyen de l’année étant de cos(𝜑𝑚𝑜𝑦) = 0,92.

Figure 13 : Graphe montrant l'évolution des puissances mensuelles maximales en kW à SP3

en 2017

Jan Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc

Puiss. pointe 836 985 837 850 927 910 944 923 909 909 945 913

0

500

1000

Figure 12 : Diagramme montrant les consommations mensuelles d’électricité du site

SP3 en MWh de 2015 à 2017

300

350

400

450

500

550

2015 2016 2017



III.2.2.b Analyse des pénalités

Dans les coûts financiers de la consommation d’énergie du site SP3, il y a des

pénalités qui contribuent à augmenter les montants des factures. Ces pénalités sont

essentiellement les pénalités de dépassement de puissance. Il faut noter que depuis 2015,

aucune pénalité pour mauvais facteur de puissance n’a été enregistrée. Au contraire, les

consommations sont bonifiées sauf pour le mois de juin en 2015 et les mois d’août et

septembre 2017 où les bonifications étaient nulles. Le site connaît cependant depuis 2015 des

ajustements permanents de puissance souscrite. De 620 kW en 2015, la puissance souscrite est

passée à 800 kW en 2016 pour encore être réajustée à 900 kW à partir de septembre 2017.

Nous présentons à la Figure 14 une illustration des dépassements de puissance en 2017.

Nous constatons des dépassements de puissance sur toute l’année 2017, ce même, malgré le

réajustement de puissance connu en septembre. Le plus grand dépassement est constaté en

février tandis que le plus faible est constaté en septembre et octobre. Cependant les pénalités

de dépassements du site se sont greffées à 0,60% aux factures (voir Figure 10) coûtant

3 143 520 F CFA TTC à l’ONEA en 2017. Quant aux bonifications pour bon facteur de

puissance, elles ont été de 12 700 068 F CFA TTC qui restent inférieures à celles de 2016

d’une valeur de 13 240 071 F CFA TTC. Un exemple d’optimisation est présenté plus loin

dans la section IV.A.1 sur le suivi de la facturation de l’énergie consommée.

Une analyse du taux de fonctionnement en heures de pointe révèle que l’exploitation

en heures de pointe de la station a augmenté de 2015 à 2017. Il y a par conséquent des efforts

à faire par les agents de production pour faire fonctionner au minimum possible les stations

aux heures de pointe, par le respect du programme de démarrage des pompes déjà élaboré par

les gestionnaires du site. Le Tableau 1 présente les indicateurs de fonctionnement du site de

2015, 2016 et 2017.

Tableau 1 : Indicateurs du fonctionnement de SP3 de 2015, 2016 et 2017

Période 2015 2016 2017

Taux de fonctionnement

en heures de pointe 28,3% 28,6% 29,3%

Bonifications (F CFA) 10 589 564 13 240 071 12 700 068

Pénalités de dépassement

de puissance (F CFA) - 2 262 060 3 143 520

0

50

100

150

200



kW 36 185 37 50 127 110 144 123 9 9 45 13

Figure 14 : Diagramme montrant les dépassements de puissance souscrite en kW pour

l’année 2017 à SP3



III.2.3 La production d’eau du site

III.2.3.a Quantités d’eau sorties du site SP3 en 2016 et 2017

La station de pompage 3 de Ouagadougou a refoulé un volume total d’eau de

36,5 millions de m3 en 2016 et 34,5 millions de m

3 en 2017, y compris l’eau de service pour

l’alimentation du site en eau potable. Nous notons une baisse du refoulement d’eau de plus de

5,5% de 2016 à 2017. En effet, le réseau d’alimentation de la ville de Ouagadougou a connu

une extension avec l’opérationnalisation en avril 2016 d’une nouvelle station de pompage qui

vient en appui à SP3, la station Ziga 2. La Figure 15 montre l’évolution des niveaux de

refoulement d’eau en 2016 et 2017.

Le site SP3 comporte trois stations, la station SP3-Nord, la station SP3-Centre qui n’a pas

fonctionné depuis 2015, et la station SP3-Sud. SP3-Sud représente la plus grosse station du

site avec plus de 84% du volume total refoulé en 2016 et 76% en 2017. Elle a refoulé en

moyenne 5 fois plus d’eau en 2016 que SP3-Nord et 3 fois plus en 2017. Les Figures 16 et 17

en présentent les profils.

Figure 16 : Sortie d’eau de pompage en millions de m3 de SP3 pour la période de 2016

0,0

2,0

4,0

SP3 Nord SP3 Centre SP3 Sud SP3 total

Figure 15 : Evolution des niveaux de refoulement en millions de m3 de SP3 en 2016 et 2017

0,0

2,0

4,0

2016 2017



III.2.3.b La contribution du groupe électrogène au pompage de l’eau

Le groupe électrogène du site est d’une puissance de 1650 kVA de la marque

2GARENI INDUSTRIE . Il est fonctionnel depuis Août 2017 et vient en remplacement d’un

groupe électrogène sur remorque de 1250 kVA déplacé sur un autre site. Le suivi annuel sur

la période de 2017 indique que le groupe électrogène a fonctionné pendant 120h14min et a

permis le pompage de 425 940 m3 d’eau, soit 1,24% du volume total d’eau refoulée sur

l’année. Ces chiffres soulignent le niveau d’indisponibilité du réseau de la SONABEL et la

contribution du groupe électrogène du site au pompage de l’eau. La Figure 18 illustre les

quantités d’eau pompées par mois grâce au groupe électrogène en 2017. Cependant, nous

n’avons pas eu de données sur la quantité de carburant utilisée.

Pour évaluer la consommation en carburant, nous avons utilisé la fiche technique du groupe

électrogène. En se référant à cette fiche, le groupe consomme 187 l/h et 275 l/h

respectivement lorsqu’il fonctionne à 50% et 80% de sa charge nominale (voir Annexe 1).

A la section III.2.2.a sur l’analyse des consommations d’énergie, la puissance de pointe

moyenne est de 907 kW pour 2017 correspondant à peu près à 69% de la charge du groupe

pour cos(𝜑) = 0,8. Avec ces données, une interpolation donne la consommation de 243 l/h,

soit 29 217 litres de gasoil consommés en 2017. Pour l’énergie consommée, nous l’estimons à

63 891 kWh en utilsant le volume d’eau pompé et la consommation spécifique d’énergie de

0,15 kWh/m3 (voir section III.2.3.c sur les indicateurs d’énergie de SP3). Ce qui représente

1,24% de l’énergie consommée sur le site qui reste négligeable en comparaison à l’énergie

utilisée de la SONABEL. En terme financier, c’est 6 452 991 F CFA TTC pour 101 F CFA

TTC/kWh.

0,0

2,0

4,0

SP3 Nord SP3 Centre SP3 Sud SP3 total

Figure 17 : Sortie d’eau de pompage en millions de m3 de SP3 pour la période de 2017

Figure 18 : Le pompage d'eau assuré par le groupe électrogène de SP3 en milliers de m3 en 2017

0,020,040,060,0

Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc

m3 57,7 0,0 30,5 54,6 40,3 47,4 16,5 47,1 36,1 38,1 35,4 22,3



Le diagramme montre que le groupe électrogène a été plus sollicité au mois de janvier tandis

qu’il n’a pas démarré en février. Ce qui expliquerait soit la disponibilité permanente du réseau

SONABEL en février, soit une panne du groupe électrogène ou simplement son non-

démarrage. Des informations obtenues de la Maintenance, le groupe n’a pas connu de panne à

cette période. Sur tout le reste de l’année le groupe est sollicité et le mois d’avril connaît le

second niveau de sollicitation.

Vu l’importance actuelle de SP3 pour l’alimentation en eau potable de la ville de

Ouagadougou et ses environs, le Service de la Maintenance doit assurer son bon suivi afin

qu’il soit opérationnel et toujours prêt à relayer la SONABEL en cas d’indisponibilité de

celle-ci.

III.2.3.c Les indicateurs d’énergie de SP3

Le Tableau 2 donne ces indicateurs pour les années 2013 à 2017 et le Tableau 3 détaille les

indicateurs mensuels pour l’année 2017.

Tableau 2 : Synoptique des indicateurs d’énergie de SP3 de 2013 à 2017

Période

Energie

consommée

(kWh)

Eau refoulée +

eau de service

(m3)

Coût d’électricité

(FCFA TTC)

Energie

spécifique

(kWh/m3)

Prix de revient de

l’énergie (FCFA

TTC/kWh)

FC

moyen

2013 5 071 943 33 635 170 506 541 892 0,15 99,87 64%

2014 5 118 005 34 807 629 510 954 210 0,15 99,83 64%

2015 5 334 650 36 472 257 525 962 687 0,15 98,59 67%

2016 5 444 153 36 530 658 539 910 888 0,15 99,17 69%

2017 5 162 960 34 477 729 521 983 760 0,15 101,10 65%

Tableau 3 : Les indicateurs d'énergie de SP3 pour l'année 2017

Mois

Energie

consommée

(kWh)

Eau refoulée +

eau de service

(m3)

Coût

d’électricité (F

CFA TTC)

Energie

spécifique

(kWh/m3)

Prix de revient de

l’énergie (F CFA

TTC/kWh)

Puissance

de pointe

(kW)

FC

Janvier 448 890 3 171 456 44 114 850 0,14 98,28 836 72%

Février 469 761 2 678 364 46 865 613 0,18 99,76 985 71%

Mars 401 960 3 028 052 40 361 462 0,13 100,41 837 65%

Avril 443 479 2 953 219 44 096 600 0,15 99,43 850 72%

Mai 452 457 2 680 907 45 716 896 0,17 101,04 927 66%

Juin 405 487 2 761 609 41 110 327 0,15 101,39 910 62%

Juillet 414 106 2 915 061 42 688 465 0,14 103,09 944 59%

Août 440 240 2 780 929 46 036 456 0,16 104,57 923 64%

Septembre 411 162 2 820 597 43 259 296 0,15 105,21 909 63%

Octobre 416 813 2 874 766 41 863 452 0,14 100,44 909 62%

Novembre 427 530 2 898 451 42 894 731 0,15 100,33 945 63%

Décembre 431 075 2 914 084 42 975 612 0,15 99,69 913 63%

Une analyse des indicateurs d’énergie indique que l’énergie spécifique de la station ces cinq

dernières années est la même d’une valeur de 0,15 kWh/m3. Le rapport de ce ratio par la

hauteur géométrique moyenne de pompage des stations de SP3 de 20 m donne une valeur de

7,5 Wh·m-3

·m-1

. Quant au facteur de charge, il s’est stabilisé entre 64% et 69% avec une

moyenne de 66%. Cela traduit que la station a pratiquement eu une exploitation similaire de

2013 à 2017. Au niveau de la consommation de l’énergie, son coût s’est situé entre 99 F CFA



TTC/kWh et 101 F CFA TTC/kWh, l’année 2017 ayant connu le coût le plus élevé de

l’énergie malgré que sa consommation soit la plus faible des trois dernières années.

Afin de fournir des explications aux constats décrits plus haut, nous avons calculé les

indicateurs mensuels pour l’année 2017. Effectivement, les calculs ressortent des coûts

majoritairement au-dessus de 100 F CFA TTC/kWh, allant à 105 F CFA TTC/kWh pour le

mois de septembre. Cela s’explique par le fonctionnement en heures de pointe qui est le plus

élevé des trois dernières années, les pénalités de dépassement de puissance souscrite

constatées ( voir Tableau 1) et la baisse des bonifications pour bon facteur de puissance.

Pour apprécier l’énergie spécifique de la station, nous tentons une comparaison avec des

résultats de l’Institut national de recherche scientifique (INRS) de l’Université du Québec1

pour un système de pompage d’eau au Canada. Selon l’étude de l’Institut, l’efficacité

énergétique hydraulique moyenne est égale à 0,30 kWh/m3. Toujours selon l’étude,

l’efficacité varie entre un minimum de 0,10 et un maximum de 0,83 kWh/m3 dépendamment

des procédés utilisés, de la pression et du débit de pompage. Ceci lorsque les usines

fonctionnent entre 50 et 80% de leur capacité maximale. Nous retenons 0,15 kWh/m3 est un

bon indicateur même si l’idéal serait de comparer ces indicateurs par hauteur géométrique de

refoulement.

III.2.3.d Conclusions sur les analyses de consommation d’énergie et de production d’eau

- Le coût annuel des factures d’électricité est stabilisé autour 500 millions de F CFA

TTC/an de 2013 à 2017 pour une consommation d’énergie autour 5 000 MWh/an.

- 2017 a connu la consommation d’énergie et la production d’eau les plus faibles par

rapport à 2015 et 2016. Cependant, c’est l’année qui a connu le coût d’énergie le plus

cher depuis 2013 qui est 101 F CFA TTC/kWh.

- Le site connaît des dépassements permanents de puissance souscrite et un

fonctionnement en heures de pointe croissant, mais présente des facteurs de puissance

acceptables et son énergie spécifique est maîtrisée à 0,15 kWh/m3 depuis 2013.

- Le groupe électrogène est couramment sollicité et contribue efficacement au pompage.

Au vu de ces conclusions, nous poursuivrons nos investigations en intégrant les actions

suivantes :

Une étude comparative des factures SONABEL et des données techniques de suivi de

la station afin de vérifier leur concordance ;

Un diagnostic approfondi de l’efficacité des électropompes ;

Et un diagnostic du système électrique du site ;

Mais une évaluation des pertes d’eau et pertes de charge de pompage est également

nécessaire pour comprendre l’efficacité du réseau de distribution.

1Efficacité énergétique dans le secteur de l’eau (Volume 5), Rapport synthèse, Hydro-Québec

Disponible en ligne sur http://espace.inrs.ca/1233/1/R000405v5.pdf [Consulté le 02/11/2018].

http://espace.inrs.ca/1233/1/R000405v5.pdf



III.3 Bilan de puissance et orientation sur les études détaillées d’économies

Dans la ligne de réalisation du projet d’efficacité énergétique, nous avons effectué un

bilan de la puissance installée des équipements électriques du site et évalué la répartition de

l’énergie consommée par poste d’utilisation. La puissance installée des électropompes est

évaluée à 996 kW, l’éclairage et la bureautique à 360 kW et la climatisation à 50 kW. La

Figure 19 présente la répartition énergétique de la station pour l’année 2017.

Il en ressort qu’un accent particulier doit être mis sur l’optimisation des électropompes car

elles consomment près de 90% de l’énergie électrique utilisée sur le site. Les postes comme la

climatisation, l’éclairage et la bureautique ne seront pas pris en compte dans les études

détaillées car ils ne sont pas significatifs vis-à-vis des électropompes.

Finalement dans les mesures d’économies d’énergie, nous retiendrons les quatre postes

suivants :

Le suivi de la facturation de l’énergie consommée ;

L’efficacité des électropompes ;

Le système électrique du site ;

Les pertes d’eau du réseau de distribution.

Figure 19 : Répartition énergétique des postes de consommation du site SP3

Eclairage + Bureautique

10%

Climatisation 2%

Electropompes 88%



CHAPITRE IV : APPLICATION DES MESURES D’ECONOMIES D’ENERGIE

RETENUES ET CALCUL DES ECONOMIES

IV.A Etudes détaillées des postes de consommations d’énergie

IV.A.1 Le suivi de la facturation de l’énergie consommée

Le pompage de l’eau à SP3 est surveillé permanemment par des agents de production

d’eau appelés agents du quart. Ces agents supervisent le réseau hydraulique depuis les stations

de Ziga situées à une cinquantaine de kilomètres de Ouagadougou jusqu’aux réservoirs de

distribution d’eau répartis dans la ville de Ouagadougou. Quotidiennement, ils relèvent les

paramètres de débits et les index de consommations d’énergie des stations avec leurs temps de

pompage à des heures régulières. Ils suivent également le fonctionnement du groupe

électrogène et consignent mensuellement les index du compteur d’électricité de la

SONABEL.

L’analyse des factures d’électricité émises par la SONABEL et des fichiers sur les

consommations d’électricité recueillies par les agents de production d’eau montre des

différences à plusieurs niveaux. Le Tableau 4 en présente une comparaison sur la période de

2017.

Tableau 4 : Tableau comparatif des factures SONABEL et des fichiers de SP3 en 2017

Puissance maximale du mois (kW)

Puissance transformateur (kVA)

Puissance souscrite (kW)

Consommation d'énergie (kWh)

Facture (F CFA TTC)

Factures SONABEL

Fichiers SP3 Factures SONABEL

Fichiers SP3 Factures SONABEL

Fichiers SP3

Factures SONABEL

Fichiers SP3

Factures SONABEL

Fichiers SP3

Janvier 836 724 800 1 600 800 620 448 890 469 458 44 114 850 45 393 527

Février 985 831 800 1 600 800 620 469 761 402 204 46 865 613 39 991 198

Mars 837 853 800 1 600 800 620 401 960 443 774 40 361 462 43 761 743

Avril 850 927 800 1 600 800 620 443 479 450 766 44 096 600 45 242 099

Mai 927 910 800 1 600 800 620 452 457 405 820 45 716 896 40 775 561

Juin 910 615 800 1 600 800 620 405 487 414 238 41 110 327 40 984 612

Juillet 944 746 800 1 600 800 620 414 106 439 557 42 688 465 44 862 593

Août 923 909 800 1 600 800 620 440 240 411 873 46 036 456 42 704 784

Septembre 909 909 800 1 600 900 620 411 162 416 585 43 259 296 41 285 163

Octobre 909 852 800 1 600 900 620 416 813 427 919 41 863 452 42 011 859

Novembre 945 555 800 1 600 900 620 427 530 431 045 42 894 731 41 226 327

Décembre 913 903 800 1 600 900 620 431 075 429 117 42 975 612 42 314 767

𝚺 = 5 162 960 5 142 356 521 983 760 510 554 233

Le tableau souligne des incohérences entre les factures émises par la SONABEL et les

rapports techniques de suivi de la production d’eau. En effet, la SONABEL a facturé la

consommation d’électricité du site de la station SP3 sous la puissance souscrite de 800 kW de

2016 jusqu’en Septembre 2017 où elle est passée à 900 kW. Quant aux gestionnaires du site,



ils consignent dans leurs bases de données une puissance souscrite de 620 kW qui correspond

à la puissance souscrite de 2015. Il y a également des écarts entre les consommations

facturées et celles relevées par les agents de production d’eau. Ces écarts sont de 0,4% pour la

consommation d’énergie et 2,2% au niveau des coûts de factures. Des différences qui peuvent

s’expliquer par le fait que les agents de production d’eau et les agents releveurs de la

SONABEL ne relèvent pas les index dans les mêmes instants.

Les différences entre les données de factures SONABEL et les données du Service de

Production d’eau pourraient aussi s’expliquer par la non-actualisation de leurs fichiers et les

erreurs de relevage. Cependant, même les factures SONABEL comportent des erreurs. Au

lieu de 800 kVA comme puissance du transformateur inscrite sur les factures, c’est plutôt

1 600 kVA.

Au vu de toutes ces incohérences, le Service de la Facturation doit faire attention aux

informations portées sur les factures, de même que le Service de Production d’eau. En

exemple, le Service de la Facturation continuait à inscrire dans ses fichiers de suivi de

facturation la puissance souscrite de 800 kW alors qu’elle avait été ajustée à 900 kW pour

compter de septembre 2017. Chose qui a été corrigée après le diagnostic que nous avons

mené.

Nous poursuivons notre diagnostic de la facturation par une simulation d’optimisation.

Les facteurs déterminants dans l’optimisation d’une facturation en MT sont le type de

tarification choisie, la puissance souscrite et le facteur de puissance. La simulation s’est faite à

l’aide du tableur Excel et a concerné la facturation de 2017. Il est important de rappeler que

chaque abonné de la SONABEL a droit à trois dépassements maximums dans l’année. Pour

optimiser alors les factures, il faudra éviter les dépassements de puissance mais mettre en

même temps à profit les trois dépassements autorisés. Ce qui revient à éliminer les trois plus

grosses puissances de pointe. Pour ce qui est du facteur de puissance, il doit être le plus

proche possible de 1 ou à défaut supérieur à 0,8. Les Tableaux 5 et 6 présentent

respectivement la facturation de 2017 avant optimisation et après optimisation.

Les calculs montrent qu’une bonne optimisation de la facturation permettra à l’ONEA de

bénéficier de 24 982 487 F CFA avec un investissement nul car la puissance des batteries de

condensateurs actuellement installées est largement suffisante. Cette somme représente 4,8%

du coût total des factures actuelles. Par ailleurs, le coût du kWh revient à 96 F CFA TTC au

lieu de 101 F CFA TTC et le gain en bonification pour bon facteur de puissance s’élève à

28 389 614 F CFA. Ce qui représente plus du double du gain actuel.

En somme, le Service de Facturation a grand intérêt à optimiser les factures parce que des

économies considérables sont réalisables. La puissance de battéries est suffisante pour

éliminer tout le réactif, en partant d’un facteur de puissance initial de 0,85 car cette valeur

correspond au facteur de puissance moyen sans compensation des moteurs électriques du site.

La Maintenance doit donc veiller à leur bon fonctionnement.



Tableau 5 : Facturation de 2017 avant optimisation

AVANT OPTIMISATION

ABONNE : ONEA STATION SITE SP3 SECTEUR 28

N° ABONNE VA9901800 Tarification souscrite E2 Prime fixe annuelle 64 387 F CFA/kW Puissance souscrite 800/900 kW Puissance Transformateur 1600 kVA

Puissance des batteries de condensateurs 600 kVAr Tarif en heures pleines 54 F CFA/kWh Tarif en heures de pointe 118 F CFA/kWh

Période Cons. HPL

(kWh) Cons. HPT

(kWh)

Cons. Réactif (kVArh)

Puiss. max. (kW)

Pénal. mauvais cosPHI (F

CFA)

Pénal. dépass. puiss. (F

CFA)

Total pénal. (F CFA)

Bonif. Bon cosPHI (F

CFA)

Montant HPL (F CFA)

Montant HPT (F CFA)

Prime fixe (F CFA)

Taxes diverses (F

CFA)

Montant facture (F CFA TTC)

janv-17 326 516 122 374 184 393 836 0 127 440 127 440 1 072 752 17 191 067 14 079 129 4 185 155 8 532 059 44 114 850

févr-17 338 649 131 112 195 844 985 0 654 900 654 900 1 032 697 17 866 444 15 115 378 4 193 740 9 035 151 46 865 613

mars-17 289 077 112 883 138 096 837 0 130 980 130 980 901 667 15 251 124 13 013 830 4 193 740 7 771 788 40 361 462

avr-17 321 280 122 199 191 585 850 0 177 000 177 000 765 937 17 036 836 14 159 931 4 215 202 8 507 631 44 096 601

mai-17 317 923 134 534 154 951 927 0 449 580 449 580 1 013 281 16 772 982 15 509 887 4 193 740 8 790 707 45 716 895

juin-17 287 631 117 856 129 545 910 0 389 400 389 400 1 074 687 15 112 708 13 531 519 4 176 570 7 900 130 41 110 327

juil-17 285 652 128 454 170 104 944 0 509 760 509 760 1 028 820 15 039 578 14 778 633 4 185 155 8 175 339 42 688 464

août-17 303 599 136 641 330 180 923 0 435 420 435 420 0 16 394 346 16 123 638 4 292 467 8 790 585 46 036 456

sept-17 287 021 124 141 308 372 909 0 31 860 31 860 0 15 499 134 14 648 638 4 829 025 8 250 639 43 259 296

oct-17 291 412 125 401 144 262 909 0 31 860 31 860 1 877 754 15 028 117 14 131 439 4 611 719 8 060 317 41 863 452

nov-17 298 475 129 055 145 023 945 0 159 300 159 300 2 006 275 15 360 120 14 512 751 4 602 061 8 260 499 42 894 731

déc-17 303 452 127 623 149 198 913 0 46 020 46 020 1 926 200 15 649 020 14 381 836 4 611 719 8 287 017 42 975 611

Total 3 650 687 1 512 273 2 241 552

0 3 143 520 3 143 520 12 700 068 192 201 476 173 986 607 52 290 292 100 361 861 521 983 756

Moy 304 224 126 023 186 796 907 0 261 960 261 960 1 058 339 16 016 790 14 498 884 4 357 524 8 363 488 43 498 646

Répartion du montant des factures

0,60%

36,82% 33,33% 10,02% 19,23%

Facteur de puissance moyen annuel 0,92

Consommation totale apparente 5 628 562 kVAh

Coût moyen du kWh 101 F CFA TTC/kWh



Tableau 6 : Facturation de 2017 après optimisation

APRES OPTIMISATION

ABONNE : ONEA STATION SITE SP3 SECTEUR 28 N° ABONNE VA9901800 Tarification souscrite E2

Prime fixe annuelle 64 387 F CFA/kW Puissance souscrite 927 kW

Puissance Transformateur 1600 kVA

Puissance des batteries de condensateurs 600 kVAr

Tarif en heures pleines 54 F CFA/kWh

Tarif en heures de pointe 118 F CFA/kWh

Période Cons. HPL (kWh)

Cons. HPT (kWh)

Cons. Réactif (kVArh)

Puiss. max. (kW)

Pénal. mauvais cosPHI (F CFA)

Pénal. dépass. puiss. (F CFA)

Total pénal. (F CFA)

Bonif. Bon cosPHI (F CFA)

Montant HPL (F CFA)

Montant HPT (F CFA)

Prime fixe (F CFA)

Taxes diverses (F CFA)

Montant facture (F CFA TTC)

janv-17 326 516 122 374 0 836 0 0 0 3 497 132 16 221 315 13 284 921 4 575 984 8 261 956 42 344 177

févr-17 338 649 131 112 0 985 0 0 0 3 656 316 16 824 082 14 233 519 4 575 984 8 639 713 44 273 298

mars-17 289 077 112 883 0 837 0 0 0 3 200 561 14 361 345 12 254 578 4 575 984 7 520 190 38 712 098

avr-17 321 280 122 199 0 850 0 0 0 3 468 492 15 961 190 13 265 923 4 575 984 8 186 174 41 989 272

mai-17 317 923 134 534 0 927 0 0 0 3 588 781 15 794 415 14 605 011 4 575 984 8 439 566 43 414 976

juin-17 287 631 117 856 0 910 0 0 0 3 248 585 14 289 508 12 794 447 4 575 984 7 621 083 39 281 023

juil-17 285 652 128 454 0 944 0 0 0 3 356 550 14 191 191 13 944 966 4 575 984 7 851 162 40 563 303

août-17 303 599 136 641 0 923 0 0 0 3 539 233 15 082 798 14 833 747 4 575 984 8 294 984 42 787 513

sept-17 287 021 124 141 0 909 0 0 0 3 315 485 14 259 203 13 476 747 4 575 984 7 765 229 40 077 163

oct-17 291 412 125 401 0 909 0 0 0 3 351 904 14 477 348 13 613 533 4 575 984 7 855 789 40 522 654

nov-17 298 475 129 055 0 945 0 0 0 3 428 611 14 828 238 14 010 211 4 575 984 8 040 935 41 455 368

déc-17 303 452 127 623 0 913 0 0 0 3 438 031 15 075 495 13 854 753 4 575 984 8 074 192 41 580 424

Total 3 650 687 1 512 273 0

0 0 0 41 089 683 181 366 130 164 172 357 54 911 809 96 550 973 497 001 269 Moy 304 224 126 023 0 907 0 0 0 3 424 140 15 113 844 13 681 030 4 575 984 8 045 914 41 416 772

Répartion du montant des factures

0,00%

36,49% 33,03% 11,05% 19,43% Facteur de puissance moyen annuel 1,00

Consommation totale apparente 5 162 960 kVAh Puiss. minimale battéries de

condensateurs nécessaire 562 kVAr

Puiss. minimale battéries de condensateurs à installer

0 kVAr

Gain en énergie apparente 465 602 kVAh, soit 8,3% de la consommation actuelle Gain en bonification pour bon cosPHI 28 389 614 F CFA, soit 2,24 fois la bonification actuelle Economie financière 24 982 487 F CFA, soit 4,8% de la facture actuelle Coût moyen du kWh 96 F CFA TTC/kWh

Investissement 0 F CFA



IV.A.2 L’efficacité des électropompes

Pour mener le diagnostic sur les électropompes, nous avons réalisé des essais de

pompage des stations afin de sortir les paramètres hydrauliques et électriques actuels. Chacun

des essais a duré en moyenne deux minutes avant qu’on ne relève les mesures afin de

permettre aux électropompes de monter en leur régime nominal. Les essais n’ont pas concerné

la station SP3-Centre qui n’était pas fonctionnelle au moment de l’étude. Les stations

concernées ont été donc la station SP3-Nord et la station SP3-Sud.

IV.A.2.a Essais de pompage de SP3-Nord

Cette station refoule l’eau vers la branche nord de la ville de Ouagadougou à l’aide de

trois électropompes dont les caractéristiques sont données dans le tableau ci-dessous :

Tableau 7 : Caractéristiques des électropompes de SP3-Nord

Groupe de pompes 1, 2, 3 (SP3-Nord)

Fabricant de la pompe Flowserve

Spécification Me250-400

Numéro de série 15114650-001-01 à 03

Débit nominal (m3/h) 432

Hauteur Manométrique (m) 46,5

Fabricant du moteur WEG W22

Numéro de série 351S/m-4

130CT04

Tension (V) 400

Puissance (kW) 132

Cos phi 0,85

Les résultats obtenus à l’issue des essais de pompage sont résumés dans le tableau ci-dessous.

Les scénarios de pompage retenus correspondent aux différents modes de fonctionnement des

groupes électropompes.

Tableau 8 : Résultats des essais de pompage de SP3-Nord

Pompe

P1

Pompe

P2

Pompe

P3

Pompes

P1&P2

Pompes

P1&P3

Pompes

P2&P3

Pompes

P1&P2&P3

Q (m3/h) 978,7 978,3 978,5 1 541,90 1 556,20 1 587,20 1 724,00

HMT (m) 24,82 24,82 25,82 35,82 36,82 37,82 43,32

Ph (kW) 66,19 66,16 68,84 150,49 156,13 163,56 203,50

Pe (kW) 113,30 110,30 110,90 204,40 204,56 201,32 292,48

Q (kVAr) 67,38 67,38 65,99 128,17 128,93 129,35 333,70

S (kVA) 131,82 129,25 129,05 241,26 241,80 239,29 443,73

cos (Phi) 0,86 0,85 0,86 0,85 0,85 0,84 0,85

Rend. 58% 60% 62% 74% 76% 81% 70%

Taux de charge 86% 84% 84% 77% 77% 76% 74%



Il se dégage du tableau que le scénario de pompage qui offre le meilleur rendement de la

station SP3-Nord est lorsque deux pompes sont en opération. Le rendement moyen dans ce

cas est 77% contre 60% lorsqu’une seule pompe fonctionne et 70% si ce sont toutes les trois

pompes qui sont en marche.

Afin d’illustrer le niveau de surcharge des moteurs électriques, nous présentons à la dernière

ligne du tableau leur taux de charge. Le calcul s’est effectué en faisant le rapport entre la

puissance électrique consommée lors de l’essai en kW et la puissance nominale inscrite sur la

plaque signalétique en kW, le résultat étant fourni en pourcentage. Nous remarquons un taux

de charge moyen de 85% lorsqu’une électropompe est en fonctionnement tandis qu’il passe à

77% et 74% respectivement pour deux et trois électropompes en fonctionnement.

Les constats ci-dessus s’expliquent au fait qu’il y ait une corrélation entre le taux de charge

d’un moteur électrique et son rendement. En effet, un moteur électrique devient efficace

lorsqu’il est utilisé entre 50% et 100% de sa charge nominale avec un optimum autour de

75%, ici l’optimum est entre 76% et 77% de charge. Quant à la diminution du taux de charge

en fonction du nombre de pompes en opération, elle s’explique à l’effet combiné de celles-ci.

En effet, lorsque plusieurs pompes fonctionnement en parallèle, ces pompes ont tendance à

répartir le débit équitablement entre elles sachant aussi qu’il y aura une réduction de la

capacité de refoulement prévue des drains de pompes.

De ces analyses, nous retenons que la station SP3-Nord doit être exploitée avec deux

électropompes en fonctionnement en attendant les mesures de leur remplacement par des

modèles à haute efficacité énergétique. Leur rendement serait alors de 77% en moyenne avec

un taux de charge de 77%.

Par ailleurs, nous faisons un autre constat : les caractéristiques nominales des pompes

indiquent un débit nominal de 432 m3/h, cependant les essais nous présentent des débits de

l’ordre de 1000 m3/h, soit plus du double du débit nominal. Des informations obtenues à SP3,

les roues des pompes avaient été rognées après leur installation pour adapter les débits au

réseau hydraulique construit. Ce qui contribue davantage à dégrader l’efficacité de ces

pompes car elles fonctionnent hors de la plage de leur point de fonctionnement.

IV.A.2.b Essais de pompage de SP3-Sud

Quatre pompes sont installées au niveau de cette station de pompage. Cependant, une

des pompes, la pompe n°1est hors service. Les caractéristiques des pompes opérationnelles

sont données dans le Tableau 9. La station refoule l’eau principalement vers une bâche RC

située du côté Sud de la ville de Ouagadougou à l’aide de trois électropompes en ravitaillant

sur le tronçon les bâches R2A et R8.



Tableau 9 : Caractéristiques des électropompes de SP3-Sud

Groupe de pompes 2, 3, 4, (SP3-Sud)

Fabricant de la pompe Flowserve

Spécification ME 300-451

Numéro de série 15124764-27/1

15124764-27/2

15124764-27/3

Débit nominal (m3/h) 720

Hauteur Manométrique (m) 53,8

Fabricant du moteur WEG W23

Numéro de série 315L-05; 315L-06,

315L-07

Tension (V) 400

Puissance (kW) 200

Cos phi 0,85

Classe IE1

Les résultats des essais de pompage réalisés sont donnés dans le Tableau 8 ci-dessous.

Tableau 10 : Résultats des essais de pompage de SP3-Sud

Pompe

P2

Pompe

P3

Pompe

P4

Pompes

P2&P3

Pompes

P2&P4

Pompes

P3&P4

Pompes

P2&P3&P4

Q (m3/h) 1538,1 1541,5 1612,3 2 870,80 2 914,20 2 932,00 3 738,00

HMT (m) 28,88 25,88 28,38 34,13 36,38 35,38 42,38

Ph (kW) 121,04 108,70 124,68 266,98 288,88 282,65 431,65

Pe (kW) 188,00 206,20 213,10 395,60 405,86 402,30 584,10

Q (kVAr) 118,82 136,83 127,65 244,57 268,71 240,58 352,82

S (kVA) 222,40 247,47 248,41 465,09 486,75 468,75 682,39

cos (Phi) 0,85 0,83 0,86 0,85 0,83 0,86 0,86

Rend. 64% 53% 59% 67% 71% 70% 74%

Taux de charge 94% 103% 107% 99% 101% 101% 97%

Les essais de pompage pour cette station révèlent tout de suite la surcharge des moteurs. En

effet, le taux de charge moyen des moteurs pris individuellement est 101%. Le moteur n°4

avec un taux de charge de 107% est le plus surchargé.

Comme pour la station SP3-Nord, les débits de la station SP3-Sud sont plus du double de leur

débit nominal qui est 720 m3/h. Elles avaient également été rognées et cette opération a un

impact direct sur leur efficacité.

En attendant de trouver une solution pour pallier la surcharge des moteurs, le scénario le plus

économique et favorable à l’exploitation de la station est lorsque les trois électropompes

fonctionnent ensemble car le rendement est meilleur, 74%. De plus, le taux de charge est

inférieur à 100%. Un mesure qui soit efficace sera de remplacer les électropompes par des

gammes plus économiques et adaptées.



IV.A.3 Diagnostic du système électrique

L’étude du système électrique va intéresser l’alimentation, les sources d’énergies

utilisées sur le site, les démarreurs, les protections et la compensation.

L’alimentation électrique du site de la station est desservie par deux transformateurs

en parallèle d’une puissance unitaire de 1600 kVA. Ils sont posés au sol à l’air libre, protégés

par un grillage (voir Annexe 8) et prévus pour fonctionner 6 mois de façon alternative.

Pendant la période de notre stage, l’un des transformateurs était en panne et il était prévu son

remplacement. Bien qu’il soit prévu leur compensation, les batteries ne sont pas

fonctionnelles.

En nous référant à la section III.2.2.a sur l’analyse des consommations d’énergie du site

SP3, la puissance moyenne consommée en 2017 est 907 kW avec un facteur de puissance

moyen cos(𝜑𝑚𝑜𝑦) = 0,92. En appliquant la relation (28), nous déterminons le taux de charge

moyen du transformateur.

𝜏𝑐𝑚𝑜𝑦 = 100 ×𝑃𝑝𝑚𝑜𝑦

cos(𝜑𝑚𝑜𝑦)𝑆𝑇⁄ (28)

Avec :

𝑃𝑝𝑚𝑜𝑦 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑑𝑒𝑝𝑜𝑖𝑛𝑡𝑒𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛𝑛𝑒[𝑘𝑊] ;

cos(𝜑𝑚𝑜𝑦) ∶ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑒𝑢𝑟𝑑𝑒𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛 ;

𝑆𝑇 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒𝑎𝑝𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝑒𝑑𝑢𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟[𝑘𝑉𝐴] ;

𝜏𝑐𝑚𝑜𝑦 ∶ 𝑡𝑎𝑢𝑥𝑑𝑒𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛[%].

Le transformateur est alors utilisé à environ 62% de sa capacité nominale. Ce chiffre indique

une bonne utilisation du transformateur car selon l’Agence de l’Environnement et de la

Maîtrise de l’Energie (ADEME), un transformateur de distribution doit être utilisé entre 40%

et 75% de sa capacité nominale.

La deuxième source d’énergie utilisée sur le site est un groupe électrogène secours de

1650 kVA opérationnelle depuis Août 2017. Il vient en remplacement d’un groupe

électrogène sur remorque de 1250 kVA, déplacé sur la station de pompage RC. Selon le

dimensionnement que nous avons effectué (voir annexe 18), ce nouveau groupe a la capacité

nécessaire pour alimenter tout le site en cas d’absence du réseau SONABEL et est d’ailleurs

installé pour assurer cette fonction.

Ces deux sources sont gérées au travers d’un commutateur général dans la salle des cellules

(poste de livraison) d’où partent les départs des trois stations de pompage et de l’éclairage

comme l’illustre la Figure 20.

L’alimentation des électropompes s’effectue à travers des démarreurs ralentisseurs

progressifs. Ce qui favorise leur démarrage sans à coup, une montée progressive en vitesse, la

limitation du courant de démarrage et une usure réduite des systèmes mécaniques de



transmission. La commande des électropompes par des variateurs de vitesse pourraient

permettre d’adapter les points de fonctionnement des pompes aux débits refoulés. Ce qui

serait une contribution à leur efficacité. Cependant l’utilisation d’entrainements à vitesse

variable dans les équipements de pompage n’est recommandée que pour les systèmes où l’eau

est amenée directement au réseau de distribution avec une demande en eau variable. Or pour

les stations de SP3, l’aspiration et le refoulement s’effectuent entre des bâches. L’eau

envoyée sur les autres sites est ensuite pompée pour l’acheminer soit vers un château d’eau

sur les mêmes sites, soit vers d’autres stations sur des sites différents.

Le diagnostic du système électrique de SP3 nécessite également une observation du

système de compensation. La compensation des électropompes est assurée par des batteries de

condensateurs à régulation automatique. C’est une compensation de type partiel, chaque

station de pompage ayant ses bancs de condensateurs. La capacité totale des batteries est

160 kVAr pour la station SP3-Nord et 440 kVAr pour la station SP3-Sud. Il faut signaler que

le facteur de puissance de SP3-Sud n’indiquait pas entre-temps des valeurs satisfaisantes du

fait du mauvais état de certains fusibles, mais ce problème a été corrigé par la suite.

Au cours des campagnes de mesures, le facteur de puissance moyen à l’aval des démarreurs

des deux stations était de 0,85 (voir Tableaux 6 et 8). Les afficheurs des armoires de

compensation de SP3-Nord et SP3-Sud indiquaient un facteur de puissance autour de 1. Une

vérification du bon dimensionnement des condensateurs indique une puissance

supplémentaire disponible de 78 kVAr pour la station SP3-Sud. Quant à celle de SP3-Nord, il

faudra installer 30 kVAr supplémentaires pour avoir un facteur de puissance de 1 lorsque trois

électropompes fonctionnent. Cependant, le mode d’exploitation courant de cette station étant

avec deux électropompes, la puissance de 160 kVAr est suffisante avec 33 kVAr

supplémentaires disponibles. Les calculs ont été faits à l’aide de la formule suivante :

𝑸𝒄 = 𝑷𝒆. (𝐭𝐚𝐧𝝋𝟏 − 𝐭𝐚𝐧𝝋𝟐) (29)

Avec :

𝑄𝑐 ∶ 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡é𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎𝑙𝑒𝑑𝑒𝑠𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟𝑠à𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙𝑒𝑟[𝑘𝑉𝐴𝑟] ;

𝑃𝑒 ∶ 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒𝑑𝑒𝑠é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒𝑠[𝑘𝑊] ;

tan𝜑1 = 0,85𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑢à𝑙′𝑎𝑣𝑎𝑙𝑑𝑒𝑠𝑑é𝑚𝑎𝑟𝑟𝑒𝑢𝑟𝑠𝑑𝑒𝑠𝑚𝑜𝑡𝑒𝑢𝑟𝑠𝑙𝑜𝑟𝑠𝑑𝑒𝑠𝑒𝑠𝑠𝑎𝑖𝑠𝑑𝑒𝑝𝑜𝑚𝑝𝑎𝑔𝑒 ;

tan𝜑2 = 0𝑎𝑓𝑖𝑛𝑑𝑒𝑐𝑜𝑚𝑝𝑒𝑛𝑠𝑒𝑟𝑡𝑜𝑢𝑡𝑙𝑒𝑟é𝑎𝑐𝑡𝑖𝑓𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚é𝑝𝑎𝑟𝑙𝑒𝑠é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑝𝑜𝑚𝑝𝑒𝑠.

Dans tout système électrique, le choix des types de protection dépend du régime de neutre

utilisé. A SP3, le régime de neutre est le TT mais nous n’avons pas pu effectuer de mesures

pour vérifier le bon état des mises à la terre. Le circuit général d’alimentation à l’aide des

deux transformateurs de puissance est donné ci-dessous.



IV.A.4 Evaluation des pertes d’eau

IV.A.4.a Les pertes d’eau du réseau de distribution

La station SP3 a contribué à près de 70% pour l’alimentation du centre de

Ouagadougou en eau potable en 2016 et 60% en 2017. Il importe donc d’étudier le réseau de

distribution du centre de Ouagadougou car sa bonne gestion contribuera considérablement à

l’économie d’énergie et de l’eau de pompage à SP3.

Pour le centre de Ouagadougou, un volume total d’eau de 52 279 720 m3 a été produit en

2016 pour une consommation de 40 924 648 m3 contre 57 383 915 m

3 d’eau produit pour une

consommation de 43 303 029 m3 en 2017. Ce qui représente respectivement 78% et 75% de

rendement du réseau.

Nous dressons un tableau synoptique de la production, la consommation et les pertes d’eau en

m3 de 2013 à 2017.

Tableau 11 : Productions et consommations d’eau du centre de Ouagadougou en m3 de 2013 à

2017

Année Production d’eau (m3) Consommation d’eau (m

3) Pertes d’eau (m

3)

2013 46 070 013 38 153 308 7 916 705

2014 48 813 828 39 816 381 8 997 447

2015 50 562 742 40 377 288 10 185 454

2016 52 279 720 40 924 648 11 355 072

2017 57 383 915 43 303 029 14 080 886

Le tableau montre que la production a augmenté sur les cinq années allant de 46 070 013 m3

en 2013 à 52 383 915 m3 en 2017, soit une coissance moyenne de 25%. Dans le même temps,

la consomation a évolué de 38 153 308 m3 à 43 303 029 m

3 pour une croissance moyenne de

13%.

Figure 20 : Circuit général de l’alimentation des stations de pompage



Une vue des pertes nous donne des valeurs allant de 17% en 2013 à 25% en 2017, soit une

augmentation moyenne de 47% par an. Une illustration de l’évolution des pertes est donnée à

la Figure 21 et au Tableau 10.

Tableau 12 : Les indicateurs de pertes du réseau de 2015 à 2017

Année Rendement (%) Indice linéaire de pertes (m3·km

-1·jr

-1)

2015 80% 5,97

2016 78% 6,40

2017 75% 7,83

Nous déduisons des illustrations que le réseau de distribution d’eau du centre de

Ouagadougou connaît une augmentation de son exploitation ainsi qu’une dégradation de son

efficacité dans le temps. Les rendements restent inférieurs aux valeurs cibles fixées par

l’ONEA. En effet l’ONEA dans son plan stratégique 2011-2015 fixait à 83% le rendement

cible de son réseau et à 82% pour le plan stratégique 2016-2020. Cette cible risque de ne pas

être atteinte si la tendance actuelle se poursuit. Cependant, nous pouvons estimer que ces

rendements sont globalement acceptables car le rendement moyen des réseaux de distribution

en France est 79,7% (Source : Rapport de l’observatoire national des services d’eau et

d’assainissement publié en juillet 2015 – Données 2012)2. Pour ce qui est de l’indice linéaire

de pertes, la valeur cible de l’ONEA est 7 m3·km

-1·jr

-1 pour un centre urbain comme

Ouagadougou. Les tendances actuelles du réseau s’écartent de cette cible surtout en 2017 où

l’indice est de 7,83 m3·km

-1·jr

-1.

Ces pertes peuvent s’expliquer par les accidents lors de travaux, les conditions de pose et le

vieillissement du réseau et des matériaux ainsi que les retards dans les maintenances

correctives du réseau. Malheureusement, nous n’avons pas pu visiter le réseau pour constater

l’état.

17% 18% 20%

22% 25%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

2013 2014 2015 2016 2017

Figure 21 : Pertes du réseau d'alimentation de Ouagadougou de 2013 à 2017

2Observatoire des services publics d’eau et d’assainissement, Rapport national des données SISPEA-Synthèse, Edition de juillet

2015, données 2012

Disponible en ligne sur http://newsletters.canalisateurs.com/uploads/newsletters/ [Consulté le 07/11/2018].

http://newsletters.canalisateurs.com/uploads/newsletters/



IV.A.4.b Les pertes de charge de pompage

Tout système de pompage d’eau connaît des pertes de charge dans les canalisations qui

se traduisent par des baisses de pression. Dans cette section, nous représentons ces pertes pour

comprendre leur poids dans les charges de pompage. Pour ce faire, nous avons exploité les

résultats des essais de pompage réalisés et le diagramme de Moody (voir Annexe 19) pour la

détermination des coefficients de pertes de charge linéaires. Les formules utilisées sont

décrites à la section II.4.3 sur les pertes de charge linéaires et singulières. Pour le calcul,

nous avons émis l’hypothèse que les pertes de charge singulières représentent 10% des pertes

de charge linéaires. Les canalisations utilisées sont en fonte.

Le Tableau ci-dessous résume les résultats trouvés.

Tableau 13 : Pertes de charge au niveau du pompage SP3

Q (m

3/s) d (m) V (m/s) ν (m

2/s) Re ε (mm) λ L (m) Jlin (m) Jsin (m) ΔPtot (m) HMT (m) ΔP/H (%)

SP3-Nord

1 pompe 0,27 0,6 0,96 8,84E-07 652 674 0,15 0,0156 7500 9,19 0,92 10,11 25,15 40%

2 pompes 0,43 0,6 1,54 8,84E-07 1 041 935 0,15 0,0154 7500 23,12 2,31 25,44 36,82 69%

3 pompes 0,48 0,6 1,69 8,84E-07 1 150 169 0,15 0,0150 7500 27,44 2,74 30,19 43,32 70%

SP3-Sud

1 pompe 0,43 0,9 0,68 8,84E-07 695 602 0,15 0,0149 9000 3,55 0,35 3,90 27,71 14%

2 pompes 0,81 0,9 1,27 8,84E-07 1 292 346 0,15 0,0146 9000 11,99 1,20 13,19 35,30 37%

3 pompes 1,04 0,9 1,63 8,84E-07 1 662 541 0,15 0,0140 9000 19,03 1,90 20,93 42,38 49%

Avant tout commentaire, il est important de rappeler que le scénario de pompage le plus

courant à SP3 est deux pompes en fonctionnement pour chacune des stations. Les pertes de

charge s’élèvent à environ 25 m pour SP3-Nord et 13 m pour SP3-Sud, soit respectivement

69% et 37% des hauteurs manométriques totales. Ce qui signifie que jusqu’à 69% et 37% de

leur puissance de pompage et partant de l’énergie utilisée est due aux pertes de charge du

réseau. Une estimation donne 288,83 kW de puissance électrique supplémentaire consommée

due aux pertes de charge, soit 2 319 305 kWh en considérant un temps de fonctionnement de

8030 h/an.

Une autre remarque est que pour chaque station, les pertes de charge augmentent avec la

hauteur manométrique totale. Cela est dû aux vitesses d’écoulement élevées qui augmentent

les frottements au niveau des parois de conduites. Malheureusement nous n’avons pas disposé

de données actuelles suffisantes des paramètres hydrauliques et électriques de fonctionnement

qui nous permettent de reconstituer les courbes de fonctionnement actualisées des pompes. De

telles courbes auraient permis de déterminer les points de fonctionnement actuels des pompes

et de prendre des mesures surtout que les roues de ces pompes avaient été rognées au cours de

leur installation. Les essais d’usine des pompes peuvent être consultées aux Annexes 12 et

13.

Il convient également de préciser que la station SP3-Nord qui refoule vers la station RB située

dans le quartier Somgandé de Ouagadougou est entrain d’être progressivement déchargée par

la station de traitement de Paspanga à travers une conduite Paspanga-RB, et qui à terme



assurera le ravitaillement complet de cette station. Donc RB ne dépendra plus de SP3 et la

station SP3-Nord sera supprimée dans le futur et ne servira plus qu’une sécurité en cas de

défaillance de Paspanga ou d’intervention sur le tronçon Paspanga-RB.

Pour ce qui est de SP3-Sud, il y a une conduite de by-pass qui alimente directement RC de

façon gravitaire depuis la station de Boudtenga à une trentaine de kilomètres de

Ouagadougou. Mais étant donné que SP3-Sud dessert les stations R2A et R8 avant RC,

utiliser le by-pass reviendrait à priver R2A et R8 d’eau. Cette solution est utilisée de façon

exceptionnelle. D’or et déjà, nous attirons l’attention de la Section de Réseau à mener

régulièrement des curages des canalisations car ceci contribue à diminuer les pertes de charge

et à augmenter la qualité de l’eau distribuée.

IV.B Les actions d’économies d’énergie à entreprendre pour SP3

IV.B.1 La sensibilisation

La sensibilisation est un moyen simple et efficace pour obtenir une diminution

sensible de la consommation d’électricité sur le site à condition de convaincre et d’obtenir

l’engagement des agents qui y travaillent. Ceci passe en premier par l’implication active de la

Direction de l’ONEA. La Direction doit assurer l’encadrement des agents. Il faut leur

expliquer les séquences de mise en marche et d’arrêt des électropompes, surtout aux agents de

la Supervision. Par ailleurs, il faut leur faire comprendre que la quantité d’eau refoulée n’est

pas nécessairement liée au nombre de pompes en opération. Leur rendement doit être

également pris en compte afin de ne pas gaspiller l’énergie. De concert avec la Maintenance,

des simulations de pompage doivent être effectuées périodiquement et les responsables

doivent expliquer aux agents les combinaisons de pompes qui donnent les meilleurs

rendements.

En plus de la sensibilisation et de l’implication des agents à l’économie de pompage, la

direction de l’ONEA doit initier des campagnes de sensibilisation sur le terrain en dehors des

spots publicitaires à la télévision et dans les radios. Une méthode simple serait par exemple

l’inscription sur les factures et les reçus de payement des images et des messages incitant à

l’économie d’eau. Pour impliquer les communautés locales non alphabétisées à la bonne

gestion de l’eau, l’office pourrait organiser des jeux concours dans les langues locales qui

seront ensuite rediffusées dans les radios locales. Ce qui permettra même une bonne visibilité

de la société.

IV.B.2 La bonne exécution des activités de maintenance

Les activités de maintenance comprennent deux volets : la maintenance de la

production et la maintenance du réseau de distribution.

La maintenance de la production concerne les appareillages électriques. Leur bonne

maintenance a un impact majeur tant sur la disponibilité de l’énergie, son niveau de

consommation que du coût de la maintenance. En exemple, le mauvais état des convecteurs



au niveau des armoires électriques occasionnent des déclenchements intempestifs des

protections, surtout en périodes de forte chaleur. Leur remplacement par des convecteurs

neufs maintiendra une ambiance favorable pour le bon fonctionnement des protections. Par

ailleurs, la bonne maintenance préventive évitera ou du moins minimisera les pannes sur les

équipements et les coûts liés à leur réparation et remplacement. Ces mesures concernent

également le groupe électrogène. Celui-ci étant nouvellement installé, son fonctionnement

doit être bien suivi afin de prévenir toute défaillance.

La maintenance du réseau concerne les équipements hydrauliques. Pour réussir sa mission, le

personnel affecté à la Maintenance du Réseau doit avoir une bonne connaissance du

patrimoine et du fonctionnement du réseau, mener des campagnes de recherche des fuites, de

remplacement des conduites et de gestion des pressions afin de réduire les fuites. Nous

proposons un exemple de méthodologie de réduction des pertes qui est une méthodologie

utilisée par l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse2 en France.

IV.B.3 Le suivi de la facturation

La facturation de l’énergie électrique de SP3 nécessite d’être suivie de très près. Pour

rappel, les périodes de 2015, 2016 et 2017 ont toutes connu des ajustements de puissance

allant de 620 kW à 800 kW, puis à 900 kW. Malgré l’ajustement en septembre 2017 à

900 kW, les quatre derniers mois de l’année ont toujours connu des dépassements de

puissance. L’optimisation que nous avons simulée montre que jusqu’à 4,8% d’économie

financière sont réalisables à coût nul, représentant 24 982 487 F CFA pour l’année 2017. Pour

cela, il faut juste assurer le bon fonctionnement des batteries de condensateurs dont la

puissance déjà installée est suffisante et une souscription adéquate de l’abonnement à

927 kW.

Le service facturation de l’ONEA est le plus souvent submergé par les factures SONABEL.

En effet il doit suivre les factures de tous les sites d’abonnement des quatre directions

régionales que compte l’ONEA, surtout que trois de ces quatre directions sont basées à

Ouagadougou.

Figure 22 : Diagramme d'actions de réduction des pertes de charge



IV.B.4 Le remplacement des électropompes

Le remplacement des électropomes par des gammes moins consommatrices d’énergie

constitue un grand poste d’économies d’énergie car à elles seules, elles consomment près de

90% de l’énergie utilisée à SP3.

Afin de disposer de gisements d’énergie importants sur le site, les moteurs doivent être

remplacés par des moteurs à haut rendement de la classe énergétique IE3 (illustration à

l’Annexe 11). Même si les moteurs de SP3-Nord ont un niveau de charge acceptable (85% en

moyenne), ceux de SP3-Sud sont utilisés à leurs charges maximales (101% en moyenne).

D’où l’urgence de leur remplacement. Les rapports d’essais de fabrication des moteurs

peuvent être consultés aux Annexes 14 et 15.

Les pompes des deux stations, SP3-Nord et SP3-Sud doivent également être remplacées par

des pompes dont les caractéristiques hydrauliques concordent avec celles du réseau

hydraulique à leur fonctionnement optimal. Ce qui n’est pas le cas pour les pompes actuelles

dont les roues sont rognées pour exploiter le potentiel hydraulique maximum du réseau. En

effet, elles fonctionnent pour des débits de plus de 2 fois supérieurs aux débits pour lesquels

elles ont été conçues, d’où leur exploitation non optimale. Les rapports d’essais de fabrication

des deux types de pompes utilisées sont fournis aux Annexes 12 et 13.

Nous retenons pour l’étude, les moteurs asynchrones de la génération IMfinity de chez

LEROY-SOMER. Pour la station SP3-Nord, le moteur FLSES 315M-132kW- 4pôles-400V-

50Hz- IP55-IE3 avec un carter en fonte est retenu. Quant à la station SP3-Sud, c’est le

moteur FLSES 315 LB-200 kW-4 pôles-400V-50Hz-IP 55-IE3 avec un carter en fonte qui est

retenu. Les caractéristiques électriques et mécaniques de ces moteurs peuvent être consultées

à l’Annexe 21.

Les pompes retenues pour l’étude sont celles du fabricant KSB. L’étude de SP3-Nord sera

faite avec la pompe de type KWP K 250-250-315, n=1450rpm et celle de SP3-Sud la pompe

de type KWP K 300-300-400, n=1450rpm dont les caractéristiques hydrauliques peuvent être

consultées aux Annexes 22 et 23.

Les Figures 23 et 24 illustrent respectivement les types de moteur électrique et de pompe de

remplacement que nous proposons.

Figure 24 : Moteur asynchrone

FLSES de chez LEROY-SOMER

Figure 23 : Pompe centrifuge

KWP de chez KSB



IV.C Calcul des économies d’énergie et financière

IV.C.1 Economies pour le remplacement des électropompes

Les deux stations SP3-Nord et SP3-Sud fonctionnent continuellement jour et nuit.

Cependant, pour tenir compte du fait que toutes les électropompes ne sont pas exploitées

toujours simultanément, nous considérons un temps de fonctionnement de 22 heures/jour, soit

8030 heures l’année. Le scénario de pompage où 2/3 des électropompes opèrent

simultanément est retenu et le coût de kWh sera prix égal à 101 F CFA TTC (cf. Section

III.2.2.a).

Le remplacement des électropompes par des modèles à haut rendement permettra de réduire la

consommation des stations de 13% dont 10% pour la consommation de la station SP3-Nord et

15% pour celle de SP3-Sud. Le Tableau 12 ci-dessous donne les économies d’énergie et

financière réalisables pour ces stations.

Tableau 14 : Economies réalisées pour les stations SP3-Nord et SP3-Sud

Désignation Ph (kW) 𝜂𝑎𝑐𝑡 𝜂ℎ𝑡𝑟 Péco (kW) t (h) EE (kWh) EF (F CFA)

STATION SP3-NORD

Pompe 1 67,06 69% 76% 9,51 8030 76 328 7 709 128

Pompe 2 67,06 69% 76% 9,51 8030 76 328 7 709 128

Pompe 3 67,06 69% 76% 9,51 8030 76 328 7 709 128

2/3 du Total 134,12 69% 76% 19,01 8030 152 656 15 418 256

STATION SP3-SUD

Pompe 2 118,14 65% 77% 27,93 8030 224 244 22 648 644

Pompe 3 118,14 65% 77% 27,93 8030 224 244 22 648 644

Pompe 4 118,14 65% 77% 27,93 8030 224 244 22 648 644

2/3 du Total 236,28 65% 77% 55,85 8030 448 487 45 297 187

Après l’exécution de cette mesure de remplacement, les électropompes de la station SP3-Nord

seront à un taux de charge de 76% tandis que celles de SP3-Sud seront chargées à 86%. Ces

taux sont acceptables car ils sont compris dans l’intervalle [75% ; 95%] qui correspond à la

plage où les moteurs électriques connaissent leur efficacité maximum. La mesure de

remplacement des électropompes engendrera un coût d’investissement de 106 millions de

F CFA, mais les économies se chiffrent à 601 143 kWh/an, soit 60 715 443 F CFA. Le retour

sur investissement est attendu au bout de 1 an et 9 mois (voir l’Annexe 20 pour le détail des

calculs). Vu l’urgence de l’exécution de cette mesure et les perspectives intéressantes

d’économies réalisables, la direction de l’ONEA doit prendre la décision du remplacement

des électropompes du site SP3 et même l’étendre sur les autres sites de pompage.



IV.C.2 Economies après optimisation des pertes d’eau

Pour le calcul des économies réalisables sur la maîtrise des pertes d’eau, nous nous

référons aux normes de seuils de rendement de réseau de distribution en France. C’est la

référence utilisée par l’Office national de l’eau et des milieux aquatiques (ONEMA) sur la

gestion patrimoniale des réseaux d’eau potable adoptée par Décret 2012-97 du 27 janvier

20123. Selon le code de l’environnement, il y a plusieurs niveaux de seuils du rendement de

réseau de distribution à respecter pour ne pas être pénalisé financièrement. Le seuil n°1 est

R1 = 85%. A défaut de 85%, il faut atteindre le seuil n°2 qui se calcule comme suit :

𝑹𝟐(%) = 𝟔𝟓 + 𝟎, 𝟐 × 𝑰𝑳𝑪 = 𝟎, 𝟐 ×𝑽𝒐𝒍𝒂𝒃𝒐𝒏𝒏é𝒔+𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆+𝑽𝒐𝒍𝒂𝒖𝒕𝒓𝒆𝒔𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒆𝒔𝒑𝒖𝒃𝒍𝒊𝒄𝒔𝑨𝑬𝑷

𝑳𝒐𝒏𝒈𝒓é𝒔𝒆𝒂𝒖 (30)

Avec :

𝐼𝐿𝐶 ∶ 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒𝑙𝑖𝑛é𝑎𝑖𝑟𝑒𝑑𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛[𝑚3 · 𝑘𝑚−1 · 𝑗𝑟−1] ;

𝑉𝑜𝑙𝑎𝑏𝑜𝑛𝑛é𝑠+𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒 ∶ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛𝑗𝑜𝑢𝑛𝑎𝑙𝑖𝑒𝑟𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚é𝑝𝑎𝑟𝑙𝑒𝑠𝑎𝑏𝑜𝑛𝑛é𝑠𝑒𝑡𝑙𝑒𝑠𝑏𝑒𝑠𝑜𝑖𝑛𝑠𝑑𝑒

𝑑𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒[𝑚3] ;

𝑉𝑜𝑙𝑎𝑢𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒𝑠𝑝𝑢𝑏𝑙𝑖𝑐𝑠𝐴𝐸𝑃 ∶ 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠𝑑′𝑒𝑎𝑢𝑚𝑜𝑦𝑒𝑛𝑛𝑒𝑠𝑗𝑜𝑢𝑛𝑎𝑙𝑖è𝑟𝑒𝑠à𝑑′𝑎𝑢𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑒𝑠𝑝𝑢𝑏𝑙𝑖𝑐𝑠

𝑑′𝑒𝑎𝑢𝑝𝑜𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒[𝑚3] ;

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢 ∶ 𝑙𝑖𝑛é𝑎𝑖𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢𝑥ℎ𝑜𝑟𝑠𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡[𝑘𝑚].

Cependantsilesprélèvementsréaliséssurdesressourcesfaisantl’objetderèglesderépartition

sont supérieurs à 2 millions de m3/an, la valeur du terme « 65 » est remplacée par la valeur

« 70 » pour le calcul du seuil n°2.

L’optimisation sera faite pour l’année 2017. Les calculs aboutissent autour de R2 = 74,8%. Le

seuil minimum est atteint puisque le rendement réel est 75%, mais reste inférieur au seuil

maximum de 85%. Les 10% restants représentent un volume d’eau gaspillée de 5 632 354 m3.

En exploitant les équations (8) et (13), et en considérant un rendement moyen des

électropompes de ηem = 67%, une HMT moyenne de 20 m et sachant que 60% de l’eau

distribuée dans la ville de Ouagadougou en 2017 a été pompée depuis SP3, nous obtenons une

économie d’énergie 274 892 kWh/an, soit 5,3% de la consommation actuelle. Ce qui

représente 27 764 092 F CFA d’économie financière.

Au terme des investissements à faire pour bénéficier des économies, il n’y a pas

d’investissement particulier pour les conduites de refoulement SP3-RB et SP3-RC où le

matériau est de la fonte avec de grosses sections. Les pertes sont surtout observées au niveau

des conduites en PVC ailleurs dans la ville. Nous recommandons à l’Office de consacrer 1%

de plus de son budget annuel au remplacement des circuits défaillants et à leur réparation. Ce

qui s’estime à 480 millions de F CFA si l’on considère le budget prévisionnel de 2017, soit un

retour sur investissement de 17 ans et 4 mois. En réalité, le temps de recouvrement des

3Gestion patrimoniale des réseaux d’eau potable

Disponible en ligne sur http://www.services.eaufrance.fr/docs/Guide_Gestion_Patrimoniale-HD_DEF.pdf [Consulté le 29/11/2018].

http://www.services.eaufrance.fr/docs/Guide_Gestion_Patrimoniale-HD_DEF.pdf



investissements sera plus court car c’est l’ensemble des stations de la ville qui bénéficieront

de cette mesure.

En somme, l’ensemble des économies réalisables se chiffrent à 876 035 kWh/an, soit 17%

d’économie d’énergie. L’économie financière, elle, se chiffre à 113 462 022 F CFA/an, soit

un allègement de la facture de 21,7%. Quant aux investissements, ils s’élèvent à 586 millions

de F CFA donnant un retour sur investissement de 5 ans et 5 mois.

Pour bénéficier de ces économies, il faudra avoir une veille sur toute action affectant la

consommation d’énergie. Donc nous proposons dans la section suivante, un plan de gestion

optimisée de l’énergie du site.

IV.D Plan de gestion optimisée de l’énergie de la station SP3

La réalisation de l’audit énergétique a révélé un gisement important d’énergie pour

SP3. Mais son exploitation nécessite le consentement de fonds et une orientation d’efficacité

énergétique des gestionnaires de la station. Pour atteindre des résultats durables sur le plan

énergétique dans la gestion de la station, nous proposons un plan subdivisé en deux étapes.

IV.D.1 L’exécution des mesures issues des résultats de l’audit d’efficacité énergétique

La gestion optimisée de l’énergie passe d’abord par la mise en œuvre des mesures

issues de l’audit d’efficacité énergétique. Cette mise en œuvre sera facilitée par la prise de

conscience de l’avantage d’une telle initiative par la direction. En effet, l’ONEA en

partenariat avec l’Union Européenne a entrepris un projet de remplacement des électropompes

par des électropompes à haut rendement énergétique. Il ne faudra cependant pas limiter

l’initiative au seul remplacement des électropompes. Les entités comme la climatisation et

l’éclairage doivent aussi être considérées. Leur remplacement permettra la prise en compte

aussi bien du confort du personnel que de la protection de l’environnement. En considérant un

facteur d’émission du dioxyde de carbone de l’électricité produite par la SONABEL de 0,51

kg éq. CO2/kWh (SONABEL, 2015), la mise en œuvre des mesures permettra de réduire

446,778 t éq. CO2/an, soit 17% du niveau d’émission actuel de la station.

Pour bénéficier à long terme des mesures proposées, il faudra disposer sur le site d’un comité

au sein du personnel qui fera la veille sur la bonne utilisation de l’énergie.

IV.D.2 La composition d’un comité de gestion de l’énergie

Le comité de gestion de l’énergie devra être dirigé par le Chef de Station avec la

coordination du Chef de Section de la Maintenance. L’équipe pourrait être composée de cinq

personnes où seront représentés au moins un agent de la Maintenance et un agent de la

Production avec des mandats assortis de feuilles de route bien définies.

Les missions de l’équipe doivent être clairement établies, mais modulables pour atteindre les

objectifs visés. Entre autres des missions, il y a :



la promotion d’une bonne utilisation des équipements électriques du site avec des

rappels et des démonstrations de bonne utilisation ;

l’établissement d’un programme de démarrage des groupes électropompes, en

démarrant le moins d’électropompes possible pendant les heures de pointe qui se

situent entre 10h et 14h et entre 16h et 19h ;

le meilleur scénario de pompage qui offre un bon rendement des électropompes ;

un bon suivi des données de pompage d’eau afin de minimiser les erreurs de relevés et

l’actualisation des fichiers de suivi ;

le calcul mensuel des indicateurs d’énergie afin d’anticiper les actions à entreprendre ;

une rencontre mensuelle du comité pour constater les résultats obtenus et décider des

mesures d’urgence à prendre ;

la transmission des informations recueillies à la Direction Générale pour la prise des

mesures adéquates.

Ces propositions sont déjà incluses dans les missions de la Maintenance et de la Production,

mais la mise en place du comité viendra comme une assistance aux responsables du site qui

sont souvent trop pris par leurs responsabilités. Par ailleurs, une telle initiative témoignera de

l’intérêt des responsables à leurs agents et de la valorisation de leurs compétences.

Mais la création de ce comité demande l’engagement des premiers responsables du site que

sont le Chef de Station et le Chef de Section de la Maintenance car ce sont eux qui doivent

convaincre la direction de sa pertinence. Ce d’autant qu’il y a des sacrifices financiers à

consentir pour la formation des membres du comité.



CONCLUSION ET PERSPECTIVES

L’étude d’efficacité énergétique de la station de pompage 3 de Ouagadougou révèle un

potentiel d’économies d’énergie. Les stations de pompage SP3-Nord et SP3-Sud qui

consomment près de 90% de l’énergie du site constituent le poste où le maximum d’économie

est réalisable.

L’analyse des consommations d’électricité montre des factures mensuelles le plus souvent

comprises entre 40 millions et 45 millions de F CFA TTC de 2015 à 2017. Les coûts annuels

de l’électricité ont connu une augmentation permanente de 2013 à 2016 passant de 506

millions à plus de 540 millions de F CFA TTC, soit 6,7% d’évolution. Une évolution

contraire a été constatée de 2016 à 2017 avec une baisse de 3,5%, traduite par la diminution

du volume d’eau de pompage. Cependant, malgré que la consommation énergétique de 2017

soit plus faible que celle de 2015, le coût énergétique lié est plus élevé. Cela s’est expliqué par

un taux d’exploitation de la station en heures de pointe plus élevé, des dépassements de

puissance souscrite et une diminution de la bonification pour bon facteur de puissance. De

28,3% en 2015, le taux d’exploitation en heures de pointe est passé à 28,6% en 2016, puis à

29,3% en 2017. Ce qui a engendré une augmentation du coût de revient de l’énergie à 101 F

CFA TTC/kWh en 2017 comparativement à 2015 et 2016 où il était de 99 F CFA TTC/kWh.

Malgré cela, le coût spécifique de l’énergie a été maîtrisé et maintenu à 0,15kWh/m3.

L’analyse des factures d’électricité et du volume de pompage d’eau s’est poursuivie par un

diagnostic approfondi des postes de consommation.

Il ressort des diagnostics que les électropompes constituent le plus grand poste de

consommation et de gaspillage d’énergie à la station SP3 avec près de 90% de l’énergie

consommée sur le site. Les essais de pompage réalisés révèlent une exploitation des

électropompes de SP3-Sud à leurs capacités maximales, ce qui crée une surcharge et des

arrêts intempestifs des moteurs surtout en période de forte chaleur.

Les mesures d’économies proposées vont de la sensibilsation, du suivi de la facturation, de la

bonne exécution des activités de maintenance au remplacement des électropompes par des

moteurs à haut rendement de classe énergétique IE3 et des pompes adaptées au réseau

hydraulique déjà construit, ainsi qu’une optimisation des pertes d’eau du réseau de

distribution. La mise en œuvre de toutes les mesures d’efficacité permet d’économiser

876 035 kWh/an, soit 113 462 022 F CFA/an avec une incidence financière de 586 millions

de F CFA d’investissement récupérable en 5 an et 5 mois. La consommation spécifique de

l’énergie deviendrait alors 0,12 kWh/m3 et le coût de l’énergie 95 F CFA TTC/kWh.

Afin de mieux aider le Service de Maintenance dans sa quête quotidienne de disponibilité des

équipements et de la continuité et qualité de service, nous avons élaboré un plan de gestion de

l’énergie qui passe par la mise en œuvre des mesures proposées et la constitution d’un comité

de gestion de l’énergie à l’échelle du site de la station SP3. Ce exemple pourraît être répliqué

sur les autres sites de l’Office afin que la disponibilité de l’eau potable pour tous ne soit plus

ni un challenge pour l’ONEA, ni une préoccupation pour le consommateur.



REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] Godefroy THIOMBIANO, « Communication sur l’optimisation de la facturation de

l’énergie électrique ». 29-oct-2009.

[2] Service d’exploitation, « Rapport d’électricité 12 mois 2014 », ONEA,

Ouagadougou/Burkina Faso, Technique code:MEQ-IS-07, mai 2015.

[3] Service d’exploitation, « Rapport d’électricité 12 mois 2015 », ONEA,

Ouagadougou/Burkina Faso, Technique Code:MEQ-IS-07, juill. 2016.

[4] Service d’exploitation, « Rapport d’électricité 12 mois 2016 », Ouagadougou/Burkina

Faso, Technique Code:MEQ-IS-07, sept. 2017.

[5] Godefroy THIOMBIANO et al., « Mission d’appui sur les conditions d’efficience

énergétique sur les installations de l’Office National de l’Eau et de l’Assainissement

(ONEA) », ONEA, Ouagadougou/Burkina Faso, Technique Rapport de mission n°1, mai

2017.

[6] NKUNA KABENJELE Jacques, « Audit énergétique des installations d’alimentation

en eau potable de la ville de Matadi en R.D. Congo », Institut International d’Ingénierie de

l’Eau et de l’Environnement (2iE), Ouagadougou/Burkina Faso, Mémoire, sept. 2010.

[7] OUEDRAOGO Nonkwendé Rosine Fadila, « Audit énergétique d’un bâtiment

administratif dans la ville de Ouagadougou : cas du siège d’ORABANK », Institut

International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE), Ouagadougou/Burkina Faso,

Mémoire, janv. 2018.

[8] Professeur Yézouma COULIBALY, « Economie d’énergie dans le bâtiment et dans

l’industrie ». déc-2010.

[9] Arturo Pedraza et al., « Evaluation des systèmes de pompage d’eau : Manuel

d’évaluation de l’efficacité énergétique; Première édition ». Econoler et Alliance to Save

Energy, 2011.

[10] Dr Harinaivo A. ANDRIANISA, « Cours de pompes et stations de pompages ». oct-

2014.

[11] Moussa KADRI, « Cours moteur asynchrone 2014-2015/L3 ENERGIE/2iE ». 2015.

[12] Alexis Bourderiat-Bobinage Centr’Alp, « Demande de prix ».

WEBOGRAPHIE

[13] [En ligne]. Disponible sur: https://www.eclairage-pro.fr/magma-hf-36w-4k-xml-399-

5839.html. [Consulté le: 12-mai-2018].

[14] [En ligne]. Disponible sur: www.bobinagecentralp.com. [Consulté le: 01-juill-2018].

[15] [En ligne]. Disponible sur: https://m.mabeo-direct.com/A-551379-weg-moteurs-

asynchrones-triphases-serie-w22-ie3-fonte-b3. [Consulté le: 16-juin-2018].

[16] [En ligne]. Disponible sur: www.banquemondiale.org/fr/results/2017/07/28/burkina-

faso-developing-infrastructure-and-an-enabling-environment-for-sustained-access-to-water-

and-sanitation-services-for-the-urban-poor. [Consulté le: 05-juill-2018].


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 I

ANNEXES


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 II

Annexe 1 : Fiche technique du groupe électrogène de SP3


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 III

Annexe 2 : Le groupe électrogène secours de 1650 kVA du site SP3

Annexe 3 : Les trois électropompes de 200 kW de la station de pompage SP3-Sud


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 IV

Annexe 4 : Les trois électropompes de 132 kW de la station de pompage SP3-Nord

Annexe 5 : Les deux électropompes de 22 kW de la station de pompage SP3-Centre


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 V

Annexe 6 : Une vue extérieure du bâtiment abritant la station SP3-Sud

Annexe 7 : Une vue extérieure du bâtiment abritant les stations SP3-Nord et SP3-Centre


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 VI

Annexe 8 : Les deux transformateurs de puissance de 1600 kVA du site SP3

Annexe 9 : Grosse ouverture pratiquée au niveau du mur du bâtiment de SP3-Sud


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 VII

Annexe 10 : Grille tarifaire de la SONABEL


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 VIII

Annexe 11 : Classification des moteurs électriques selon leurs performances

Nouvelle classification selon

normes 60034-30

Ancienne classification

norme EFF

Rendement Code Rendement Logo

Super Elevé IE4 --- ---

Elevé IE3 --- ---

Haut IE2 Haut EFF1

Standard IE1 Bon EFF2

Plus bas que le

Standard

Pas

d‘étiquette normal EFF3


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 IX

Annexe 12 : Rapport des essais de fabrication d’une pompe de SP3-Nord


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 X

Annexe 13 : Rapport des essais de fabrication d’une pompe de SP3-Sud


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XI

Annexe 14 : Rapport des essais de fabrication d’un moteur de SP3-Nord


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XII

Annexe 15 : Rapport des essais de fabrication d’un moteur de SP3-Sud


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XIII

Annexe 16 : Caractéristiques des moteurs WEG 4 pôles


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XIV

Annexe 17 : Les indicateurs de la Maintenance de la Production de SP3 pour l’année 2017

Objectifs Indicateurs Mode de calcul Périodicité Objectif Bilan douze (12) mois

AS

SU

RE

R L

A D

ISP

ON

IBIL

ITE

DE

S E

QU

IPE

ME

NT

S D

E P

RO

DU

CT

ION

Taux de disponibilité

des groupes

électrogènes

Nombre d'heures de

disponibilité

mensuelle > 98 %

72 941

99,97

Nombre d'heures total

de disponibilité prévu 72 960


des électropompes

Nombre d'heures de

disponibilité

mensuelle > 98 %

414 438

99,66


de disponibilité prévu 415 872


des équipements

Nombre d'heures de

disponibilité

mensuelle > 98 %

1 875 231

99,81


de disponibilité prévu 1 878 848

Taux de respect du

planning de

maintenance

Nombre d'opérations

réalisé

mensuelle > 95 %

1 628

80,40

Nombre d'opérations

prévu 2 025

Temps moyen de

réparation

Temps total de

réparation mensuelle ≤ 6 h

117

1,70 Nombre total de

réparations 69

Taux de maintenance

curative

Nombre d'heures de

maintenance curative

mensuelle < 20 %

117

13,21


de maintenance 885

Taux de panne

Nombre de pannes

mensuelle ≤ 6 %

48

1,84

Nombre d'équipements 2 610


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XV

Equipements Pu (W) Nombre Pa (kW) ku ks1 Rend. Pf (kW) Cos(Phi) tan(Phi) Qf (kVAr) S1 (kVA) Pt (kW) Qt (kVAr) St (kVA)

Lampe fluorescente 1*36 W 45 7 0,315 1 1 1 0,315 0,95 0,33 0,104 0,332





Applique sanitaire 8 3 0,024 1 1 1 0,024 0,95 0,33 0,008 0,025

Luminaire 8 W 8 1 0,008 1 1 1 0,008 0,95 0,33 0,003 0,008

Ordinateur portable 55 3 0,165 1 1 0,8 0,206 0,80 0,75 0,155 0,258

Ordi. bureau+unité centrale 250 7 1,75 1 1 0,8 2,188 0,80 0,75 1,641 2,734

Ecran plat 54 pouce 275 2 0,55 0,75 0,5 0,8 0,258 0,80 0,75 0,193 0,322

Imprimante 500 2 1 1 1 0,8 1,250 0,80 0,75 0,938 1,563

Photocopieuse 500 1 0,5 1 1 0,8 0,625 0,80 0,75 0,469 0,781

Scanner 600 1 0,6 1 1 0,8 0,750 0,80 0,75 0,563 0,938

Fontaine à eau de boisson 640 1 0,64 1 1 0,86 0,744 0,80 0,75 0,558 0,930

Climatiseur split 2800 W 2800 1 2,8 1 1 0,8 3,500 0,85 0,62 2,169 4,118














Luminaire 8 W 8 1 0,008 1 1 1 0,008 0,96 0,29 0,002 0,008

Ordinateur portable 55 1 0,055 1 1 0,85 0,065 0,80 0,75 0,049 0,081





Luminaire 8 W 8 1 0,008 1 1 1 0,008 0,96 0,29 0,002 0,008

Ordi. bureau+unité centrale 250 2 0,5 1 1 0,85 0,588 0,80 0,75 0,441 0,735

Imprimante 500 1 0,5 1 1 0,85 0,588 0,80 0,75 0,441 0,735

Photocopieuse 500 1 0,5 1 1 0,85 0,588 0,80 0,75 0,441 0,735

Scanner 600 2 1,2 1 1 0,85 1,412 0,80 0,75 1,059 1,765

Ballon d'eau de boisson 640 1 0,64 1 1 0,9 0,711 0,80 0,75 0,533 0,889









Moteur 22 kW 22000 2 44 1 1 0,8 55,000 0,80 0,75 41,250 68,750

Moteur 132 kW 132000 3 396 0,75 0,67 0,8 248,738 0,80 0,75 186,553 310,922




Moteur 200 kW 200000 4 800 0,75 0,75 0,8 562,500 0,80 0,75 421,875 703,125

Lampe fluorescente 2*36 W 90 3 270 1 1 1 270,000 0,96 0,29 78,750 281,250

Lampe fluorescente 1*58 W 72,5 1 72,5 1 1 1 72,500 0,96 0,29 21,146 75,521

791,635 1504,0541278,864

Bâ

tim

en

t 1

Gu

ich

et

Bâ

ch

e

d'e

au

Bâ

tim

en

t 2

Sta

tio

n

Su

dS

ta

tio

n N

ord

Lo

ca

l

Ce

llu

les

Tra

nsfo

s

Annexe 18 : Bilan de puissance des équipements électriques installés sur le site SP3


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XVI

Annexe 19 : Diagramme de Moody pour la détermination du coefficient des pertes de charge

linéaires

Annexe 20 : Economies d’énergie et financière pour le remplacement des électropompes

Inves

tiss

emen

t

Désignation Unité Quantité Prix unitaire (F

CFA)

Prix total (F

CFA) Moteur asynchrone IMfinity

FLSES 315M-132kW-4pôles-

400V-50Hz-IP55-IE3, Carter

en Fonte

U 3 8 000 000 24 000 000

Moteur asynchrone IMfinity

FLSES 315LB-200kW-4pôles-

400V-50Hz-IP55-IE3, Carter A

en Fonte

U 3 12 000 000 36 000 000

Pompe centrifuge KWP K 250-

250-315, n=1450rpm U 3 5 000 000 15 000 000

Pompe centrifuge KWP K 300-

300-400, n=1450rpm U 3 6 000 000 18 000 000

Coût d’achat total 93 000 000

Appel d’offres et recrutement d’entreprise 1 000 000

Transport 6 000 000

Installation 4 000 000

Maintenance 2 000 000

Total général 106 000 000

Eco

nom

ies Poste

Economie

d’énergie (kWh/an) Economie financière (F CFA)

Station SP3-Nord 152 656 60 715 443

Station SP3-Sud 448 487

Temps de retour sur investissement 1 an et 9 mois


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XVII

Annexe 21 : Caractéristiques électriques et mécaniques de moteurs asynchrones triphasés

de la génération IMfinity de chez LEROY-SOMER, de classe énergétique IE3


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XVIII

Annexe 22 : Caractéristiques hydrauliques de la pompe de remplacement pour SP3-Nord


Fondation 2iE | OUEDRAOGO Ilassa – Master 2 Génie Electrique – Promotion 2017-2018 XIX

Annexe 23 : Caractéristiques hydrauliques de la pompe de remplacement pour SP3-Sud

efficacite energetique des stations de

Documents