Le microréseau solaire de Robben Island

Le ministère du Tourisme de l’Afrique du Sud a retenu les services de WSP pour l’élaboration de projets d’énergie renouvelable dans des sites touristiques appartenant à l’État. Le Robben Island Museum – un site du patrimoine mondial de l’UNESCO et la prison où Nelson Mandela a été détenu pendant 18 ans – a été choisi pour le projet pilote. 

WSP a commencé par évaluer différentes technologies renouvelables pour ce site sensible du patrimoine mondial de l’UNESCO, puis a proposé une solution tirant profit des ressources éoliennes et solaires disponibles et tenant compte des conditions marines et de la riche biodiversité locale.

Un bref historique de la production d’électricité sur l’île

Au départ, les modestes installations électriques de Robben Island consistaient en une génératrice diesel et en un réseau de distribution à moyenne tension qui alimentait 90 maisons, des bureaux administratifs, un petit port et l’usine de dessalement de l’île. L’équipe de WSP a évalué les infrastructures en place, réalisé une étude de la charge de base et mesuré la faisabilité d’implanter différentes technologies renouvelables.

Notre équipe Environnement a réalisé une analyse des ressources éoliennes et solaires disponibles dans le but de trouver la solution qui répondrait le mieux aux besoins énergétiques de l’île. WSP a également participé à l’évaluation des conditions marines, des impacts environnementaux (en particulier sur les colonies de nidification d’espèces d’oiseaux et de pingouins très rares) et des questions patrimoniales liées à ce site historique. 

Grâce à notre expérience et à nos bonnes relations avec les divers intervenants, nous avons été en mesure de réaliser rapidement l’évaluation environnementale dans un site où l’obtention d’un permis n’était pas gagnée d’avance. 

WSP a finalement suggéré que la meilleure solution pour Robben Island consistait en un système combinant des panneaux solaires photovoltaïques et un système de batterie. Le projet passait ainsi d’une installation solaire ordinaire à un microréseau d’avant-garde. 

Nos experts en énergies renouvelables ont tracé les plans d’ingénierie préliminaires, déterminé l’orientation des panneaux solaires, et réalisé des évaluations du rendement énergétique afin d’optimiser l’utilisation de l’espace disponible et conçu des systèmes de batteries pour répondre à la demande en alimentation électrique de nuit. 

Le système de commande du microréseau évalue en permanence les options disponibles (diesel, solaire ou batterie) et sélectionne l’option de production d’électricité la plus économique au moyen d’un système qui hiérarchise, selon les conditions, les panneaux solaires, le système de batteries ou la génératrice diesel. Le système installé est constitué d’une série de panneaux solaires de 666,4 kWc en courant continu et d’un système e batteries de 837 kWh. 

Grâce à ce microréseau, Robben Island réduira sa consommation de diesel d’environ 280 000 litres par année, ce qui représente des économies annuelles d’environ 5 000 000 rands. La période de recouvrement est de l’ordre de cinq ans.

Comme ce projet a pour cadre un site du patrimoine mondial de l’UNESCO, nous avons tenu compte non seulement de la sécurité des touristes et des habitants de l’île, mais également de la sécurité de ses espèces indigènes, comme l’huîtrier de Bachman et le manchot du Cap, qui nichent et se reproduisent dans l’île. Pour ne pas mettre en danger la vie de ces oiseaux rares, WSP a demandé à la société d’ingénierie-construction de suivre une formation sur la manipulation des manchots et de rendre le site sécuritaire pour ces oiseaux durant les travaux de construction. Aucun incident n’a été déploré, y compris parmi les manchots. 

Le client a déclaré avoir l’intention de citer le projet en exemple pour montrer comment, par une bonne collaboration, un partenariat public-privé peut mettre en œuvre une solution de pointe, dans les délais et sans dépassement de coûts. 

La conception incorpore les technologies de pointe, comme une batterie PowerStore et un système de commande ABB, des piles lithium-ion Samsung et des panneaux solaires Canadian Solar. Compte tenu des rigueurs du climat de Robben Island et de sa valeur patrimoniale, tout a été mis en œuvre pour que la conception soit de classe mondiale. 

Pendant des dizaines d’années, les génératrices diesel ont été la seule source d’électricité de Robben Island. Ce projet constitue la première phase d’un plan du ministère du Tourisme visant à réduire progressivement l’utilisation des combustibles fossiles dans l’île et à atténuer du même coup leur incidence sur l’environnement.

L’équipe Énergie de WSP a esquissé une vision énergétique pour le Robben Island Museum qui sera incluse dans la planification intégrée de ressources prévue pour l’île. Ce plan vise à éliminer le diesel comme source d’énergie de l’île au cours des prochaines années, en s’attaquant au problème sur deux fronts : celui de la demande, en réduisant la charge, et celui de la production, en augmentant la capacité de stockage d’électricité. À ce stade, les génératrices diesel seront conservées uniquement comme système auxiliaire.

Notre équipe a réalisé un audit de l’efficacité énergétique de base, lequel a donné lieu à un programme de remplacement des ampoules inefficaces de l’île afin de réduire la charge. 

De plus, nous avons établi un partenariat avec l’Université de Stellenbosch autour d’un projet de thermopompe : un étudiant des cycles supérieurs fera sa thèse sur un compteur révolutionnaire installé dans le panneau de distribution d’une maison. Le compteur mesure et enregistre l’utilisation d’un chauffe-eau solaire (geyser) pendant une période allant jusqu’à un an. Environ 60 éléments pour chauffe-eau solaires sont installés dans l’île, et l’étudiant a réalisé une étude sur la faisabilité du remplacement de ces éléments par des thermopompes efficaces. Le coût de remplacement global s’élèverait à environ 1,2 million de rands, pour une période de recouvrement prévue d’un an et demi.