Etude de faisabilité d'une micro-centrale hydroélectrique

Analyse de la rentabilité économique

ETUDE

UTILISATION DU MODELE EXCEL

Présentation du modèle excel

Cet outil a été développé dans le but d'automatiser les calculs pour les différentes situations que nous souhaitions étudier. Il permet de modifier les paramètres tels que le taux d'actualisation, le taux d'emprunt, l'hydrogramme,...

Il s'agit d'un ensemble de feuilles reliées entre elles qui répertorient les différents prix cités sur la page détails des coûts et recettes .

L' investissement, les productions mensuelles ainsi que les charges d'exploitation correspondent aux entrées du modèle.

C'est à partir de ces informations que sont déterminés la Valeur Actuelle Nette, le Taux de Rentabilité Interne, le temps de retour de l'investissement et le revenu généré par la vente de l'électricité produite une fois l'emprunt totalement remboursé. Ces quatre critères ont été analysés pour définir la configuration la plus rentable et des plages de risques induites par les hypothèses précisées ci-après.

Le classeur excel ainsi que les macros utilisées sont disponibles sous le lien suivant.

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Hypothèses de calcul

Afin de simplifier les calculs et de manière à pouvoir maîtriser tous les paramètres du modèle, plusieurs hypothèses ont été formulées.

La rentabilité du projet a été étudiée sur une période de 40 ans, considérée comme la durée de vie d'une telle installation par les professionnels du domaine.

Les données d'entrée du modèle correspondent aux coûts retenus selon les conclusions des parties précédentes (étude hydrologique, choix des ouvrages, raccordement au réseau,...).

La production annuelle a été estimée en considérant que l'usine fonctionnerait 24h/24. Ce choix serait aussi à nuancer dans une étude avec des données horaires pour les débits. Ces informations permettraient de déterminer les plages temporelles pour lesquelles il n'est plus intéressant du point de vue du rendement de faire tourner la turbine. Avec ce choix, il a été calculé un meilleur gain financier en considérant un contrat à tarif simple détaillé sur la page détail des coûts.

Le taux d'actualisation a été fixé arbitrairement à 6%. Du fait de sa grande variabilité en fonction de la conjecture économique dans laquelle le projet s'inscrit, ce paramètre pourra faire l'objet d'une étude plus approfondie. Le manque de données du fait de l'état de faisabilité de notre étude nous impose un choix fixe pour cette valeur.

En ce qui concerne l'emprunt, nous avons aussi considéré un taux d'emprunt de 6%. Ce paramètre pourra lui aussi faire l'objet d'une étude de sensibilité, mais dans un souci de limiter les scénarios à envisager, ce taux à lui aussi été fixé. D'autre part, la durée de l'emprunt à été calculée de manière à annuler le résultat net pour les premières années. C'est à dire que nous avons fait le choix de fixer le montant des annualités de manière à diminuer le plus possible la durée de l'emprunt. La marge entre les recettes annuelles et les charges (incluant le montant de l'annualité du remboursement) a été, sur les premières années de production, toute attribuée au remboursement de l'emprunt ainsi qu'à celui des intérêts du prêt. La valeur de cette annualité à été déterminée grâce à la fonction NPV d'excel qui retourne le nombre de paiements d'un investissement à remboursements réguliers et à taux d'intérêt constant. Pour une étude plus détaillée, il faudrait aussi envisager les cas d'un emprunt à remboursement variable dans le temps.

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Les différents scénarios envisagés

Etant donnée la grande variabilité des résultats vis à vis de plusieurs paramètres du modèle, seuls 3, ceux qui ont la plus grande influence, ont été considérés pour cette première étude.

Paramètres variants

Comme précisé ci-dessus, certains paramètres ont été fixés arbitrairement mais devraient faire l'objet d'une étude plus détaillée. Il s'agit principalement du taux d'actualisation et du taux d'emprunt. L'étude avec le logiciel RETScreen a permis de formuler des premières conclusions vis à vis de l'influence, entre autres, du taux d'emprunt, et de la durée de l'emprunt.

De manière à déterminer la sensibilité du projet par rapport aux autres paramètres variants, nous avons mis en balance nos résultats concernant l'hydrogramme moyen journalier, le prix total de l'investissement et le coût des charges annuelles.

Scénarios envisagés

Un premier cas de référence a été déterminé à partir des résultats de l'étude hydrologique et du choix des éléments de l'installation pour les deux configurations (1 seul ruisseau et 2 ruisseaux reliés). Il correspond au cas d'une puissance installée déterminée dans la partie choix des ouvrages et à l'hydrogramme de référence présentée sur la page d'estimation de la ressource disponible.

Concernant le risque de manque d'eau, nous avons étudié un cas où l'hydrogramme présenté dans la partie relative à la ressource exploitable aurait été sur-estimé. Un nouvel hydrogramme amoindri de 20% a alors été considéré de manière à obtenir la production annuelle d'une année plus sèche. Le cas où nous aurions sous-estimé l'hydrogramme a été écarté pour se placer dans le sens de la sécurité.

De manière à se protéger de tout oubli coûteux, nous avons aussi considéré les cas où l'investissement total aurait été sous-estimé de 50% puis 100% et les charges annuelles correspondantes de 10%. Les deux majorations proposées pour l'investissement n'ont pas été choisies au hasard : elles correspondent à des augmentations qui permettraient de se placer dans la fourchette des 1000 à 1500€ pour 1 KW installé. Ce créneau nous avait été fourni à titre d'exemple par les professionnels que nous avions contactés pour avoir un ordre de grandeur du montant moyen de l'investissement à prévoir pour une micro-centrale.

Nous avons ainsi distingué les quatre situations suivantes:

Ces quatre cas sont précisés ci-après :

  • Une situation de référence précisée plus haut :
1 ruisseau
2 ruisseaux
puissance installée (KW)
1 500
2 400
hydrogramme bien estimé - production annuelle (KWh)
3 905 900
6 470 900
investissement total bien estimé (€)
941 350
1 477 470
charges annuelles correspondantes bien estimées (€)
110 000
145 720

Dans ce cas, les coûts des investissements relatifs aux deux configurations étudiées sont bas par rapport à la fourchette de prix précisée plus haut. Cela correspondrait respectivement à environ 630 €/kW installé et 610 €/kW installé pour les configurations à 1 puis 2 ruisseaux.

  • Une situation intermédiaire 1/2 :
1 ruisseau
2 ruisseaux
puissance installée (KW)
1 500
2 400
hydrogramme bien estimé - production annuelle (KWh)
3 905 900
6 470 900
investissement total + 50 % (€)
1 412 000
2 216 200
charges annuelles correspondantes +10 % (€)
123 600
164 900

Cette situation permet d'augmenter les coûts au kW installé à respectivement 950 €/kW et 915 €/kW pour les installations à 1 puis 2 ruisseaux.

  • Une situation intermédiaire 2/2 :
1 ruisseau
2 ruisseaux
puissance installée (KW)
1 500
2 400
hydrogramme bien estimé - production annuelle (KWh)
3 905 900
6 470 900
investissement total + 100 % (€)
1 882 700
2 954 940
charges annuelles correspondantes +10 % (€)
126 500
169 400

Enfin, en multipliant par 2 le tarif obtenu dans le cas de référence, les coûts d'investissements sont compris dans la fourchette des ordre de grandeurs. Nous avons alors respectivement 1265 €/kW et 1220 €/kW pour une usine exploitant les débits d'un puis deux ruisseaux.

  • Une situation pessimiste :
1 ruisseau
2 ruisseaux
puissance installée (KW)
1 500
2 400
hydrogramme bien estimé - 20% - production annuelle (KWh)
2 757 800
4 598 000
investissement total + 50 % (€)
1 412 000
2 216 200
charges annuelles correspondantes +10 % (€)
123 600
163 900

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Utilisation du programme sur le cas de référence

Nous avons choisi de ne développer ici que le cas de référence par souci de concision, les résultats et conclusion relatives aux autres cas traités étant présentés sur la page résultats.

Remarque sur la mise en place du calcul

Pour ce calcul ainsi que pour les autres cas étudiés, nous avons considéré que toutes les années seraient identiques : c'est-à-dire que nous avons appliqué pour chacune des 40 années d'exploitation de la centrale, les mêmes recettes annuelles, ainsi que les mêmes charges d'exploitation. Dans une situation réelle, les recettes seraient évidemment variantes en fonction de l'hydrogramme de chaque année. Toutefois, notre étude ayant porté sur des débits moyennés sur 10 ans, cela pourrait nuancer l'influence de ce paramètre. Encore une fois, pour des résultats plus sûres et plus précis, il est évident qu'une mesure réelle des débits est indispensable.

Analyse des résultats

Le programme est utilisé pour calculer les indicateurs économiques précisés dans les parties précédentes. Les valeurs les plus pertinentes sont présentées ci-après :

Situation à 1 ruisseau

Si la seule capacité d'autofinancement doit déterminer les annualités, elles seraient trop faibles pour un remboursement de l'emprunt en moins de 40 ans. Aussi, la durée du prêt a été arbitrairement fixée à 30 ans. Dans ce cas, les annualités s'élèvent à environ 68 000 €.

Le temps de retour de l'investissement est de 19 ans.

Ce projet, sur une période de 40 ans dégage une Valeur Actuelle Nette de 802 800 € pour un Taux de rentabilité Interne estimé à 9%

Situation à 2 ruisseaux

La capacité d'autofinancement dégagée selon les recettes et les charges d'exploitation définies, permet d'envisager des annualités d'emprunt qui s'élèvent à environ 140 900 € sur une durée de 17 ans.

Par ailleurs, la valeur de ce projet pour une période de 17 ans. La VAN sur une durée de 40 ans s'élève à environ 2 202 400 € pour un TRI de 12%.

Pour la situation à deux ruisseaux le graphe suivant présente l'évolution de la VAN en fonction de la période considérée. Il illustre aussi e temps de retour de l'investissement au moment ou cette valeur s'annule.

Le tableau suivant récapitule ces résultats :

1 ruisseau
2 ruisseaux
VAN pour 40 ans en €
802 800
2 202 400
TRI à 40 ans en %
9
12
Durée de l'emprunt en années
30
17
Temps de retour de l'investissement en années
19
17

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