Évaluation de la consommation énergétique

Consommation annuelle (kWh/an) = Σ(Puissance des appareils × Durée d'utilisation)

• Résidentiel urbain : 3200-4800 kWh/an/foyer

• Petit commerce : 6000-9000 kWh/an

• Bâtiment administratif : 120-180 kWh/m²/an

NM 14.2.300 (Performance énergétique des bâtiments)

Profil de charge journalier

Analyse horaire de la demande énergétique

• Pointe matinale : 7h-9h (1,2 × charge moyenne)

• Pointe soirée : 19h-22h (1,5 × charge moyenne)

• Creux nuit : 23h-5h (0,4 × charge moyenne)

Directive ONEE-BE 2022 sur la gestion de charge

Objectifs de production

Taux d'autonomie (%) = (Production éolienne estimée ÷ Consommation totale) × 100

• Minimum recommandé : 20-30%

• Optimum économique : 40-60%

• Projet exemplaire : >70%

Plan National d'Efficacité Énergétique 2030

Étude de vent sur site

Vitesse moyenne annuelle (m/s)

Densité de puissance éolienne (W/m²) = 0,5 × ρ × v³

où ρ = densité de l'air (1,225 kg/m³)

• Zone côtière atlantique :

6-8 m/s

• Zone côtière méditerranéenne : 5-7 m/s

• Plaines intérieures : 4-6 m/s

• Zones montagneuses :

5-9 m/s

• Zones urbaines denses : réduction de 30-50%

NM 14.5.102 (Mesures de paramètres du vent)

Atlas Éolien Marocain 2020

Modélisation des flux d'air en milieu urbain

Coefficient de rugosité (z₀) selon typologie urbaine

Vitesse à hauteur h : v_h = v_ref × ln(h/z₀)/ln(h_ref/z₀)

• Centre urbain dense :

z₀ = 1,2-1,7

• Zone résidentielle :

z₀ = 0,8-1,2

• Périphérie urbaine :

z₀ = 0,5-0,8

• Coefficient d'accélération en couloir urbain : 1,2-1,5

Guide AMEE 2023 sur l'éolien urbain

Effets des bâtiments environnants

Facteur de turbulence (TI) = σᵥ/v̄

où σᵥ = écart-type de la vitesse

• TI en milieu urbain dense : 25-40%

• TI en zone résidentielle : 18-25%

• Hauteur minimale d'installation : 6m au-dessus du bâtiment le plus haut dans un rayon de 100m

NM 14.5.110 (Caractérisation de la turbulence atmosphérique)

Choix de la technologie d'éolienne

Critères de sélection selon site

- Vitesse de démarrage (m/s)

- Vitesse nominale (m/s)

- Vitesse maximale (m/s)

- Niveau sonore (dB)

• Éoliennes à axe horizontal (HAWT) :

 - Vitesse démarrage : 3-4 m/s

 - Rendement : 30-45%

 - Coût : 25 000-40 000 MAD/kW

• Éoliennes à axe vertical (VAWT) :

 - Vitesse démarrage : 2-3 m/s

 - Rendement : 20-35%

 - Coût : 30 000-45 000 MAD/kW

• Micro-éoliennes urbaines innovantes :

 - Vitesse démarrage : 1,5-2,5 m/s

 - Rendement : 15-25%

 - Coût : 35 000-50 000 MAD/kW

NM 14.5.120 (Performances des petites éoliennes)

Cahier des charges ONEE-BE 2023

Calcul de production estimée

Production annuelle (kWh/an) = Cp × 0,5 × ρ × A × v³ × 8760 × 10⁻³

où Cp = coefficient de performance

A = surface balayée (m²)

v = vitesse moyenne (m/s)

• Facteur de capacité urbain :

 - Sites optimaux : 20-25%

 - Sites moyens : 15-20%

 - Sites défavorables : 8-15%

• Perte de production due à la turbulence : 10-25%

• Disponibilité technique : 95-98%

Guide AMEE-IRESEN 2022 sur le petit éolien

Systèmes de sécurité et régulation

Dimensionnement selon puissance nominale et conditions locales

• Système de freinage : obligatoire >500W

• Protection survitesse : obligatoire pour tous

• Niveau sonore maximal autorisé :

 - Zones résidentielles : 45 dB(A)

 - Zones mixtes : 50 dB(A)

- Zones industrielles : 60 dB(A)

• Distance minimale habitation : 1,5× hauteur totale

NM 14.5.125 (Sécurité des éoliennes)

Arrêté municipal type n°3729/2021

Zones côtières urbaines

• VAWT Darrieus/Savonius hybrides

• HAWT avec diffuseurs

• Productible: 1800-2500 kWh/kW/an

• Vitesse moyenne requise: 5,5 m/s

• Densité d'installation: 25-40 kW/hectare

• Résistance à la corrosion saline

• Contraintes paysagères (zones touristiques)

• Niveaux sonores limités à 40 dB(A) la nuit

Centres-villes historiques

• Micro-éoliennes intégrées (<1kW)

• VAWT à faible signature visuelle

• Productible: 700-1200 kWh/kW/an

• Vitesse moyenne requise: 3,5 m/s

• Hauteur max: selon PLU local

• Respect du patrimoine (médinas)

• Validation préalable ABF obligatoire

• Vibrations limitées: <0,5 mm/s

Zones résidentielles modernes

• HAWT sur mâts (5-20kW)

• Systèmes hybrides éolien-solaire

• Productible: 1200-1800 kWh/kW/an

• Vitesse moyenne requise: 4,5 m/s

• Surface minimale: 120m² par kW

• Distance habitations: minimum 15m

• Respect normes acoustiques résidentielles

• Hauteur limitée par les PLU: 9-15m

Zones industrielles urbaines

• HAWT moyenne puissance (20-100kW)

• Systèmes à concentration de flux

• Productible: 1500-2200 kWh/kW/an

• Vitesse moyenne requise: 4,8 m/s

• Ratio surface/puissance: 80m²/kW

• Contraintes de sécurité industrielle

• Coordination avec autres infrastructures

• Analyse des interférences électromagnétiques

Bâtiments élevés

• Systèmes en toiture

• Technologies à axe vertical

• Coefficient d'accélération: 1,3-1,7

• Hauteur d'installation: min. 3m au-dessus du toit

• Charge structurelle max: 150kg/m²

• Analyse structurelle obligatoire

• Protection foudre renforcée

• Ancrages spécifiques anti-vibrations

Évaluation précise du potentiel éolien

• Méthode MCP (Measure-Correlate-Predict)

• Facteur de Weibull k = 1,8-2,2 (fonction site)

• Roses des vents directionnelles 16 points

• Gradient vertical urbain: 0,25-0,35

• Saisonnalité: variation été/hiver 15-25%

• Facteur de rafale urbain: 1,5-2,1

• Zone A (atlantique): +10%

• Zone B (continental): -5%

• Zone C (montagneux): +15%

• Zone D (méditerranée): +5%

Calcul du productible réel

• Production théorique × Facteurs correctifs

• P = ∫(P(v) × f(v)) dv

où P(v)=courbe de puissance et f(v)=distribution Weibull

• Pertes d'efficacité air chaud: -1,8%/5°C>25°C

• Pertes par encrassement urbain: 3-8%/an

• Pertes par effet de sillage urbain: 10-30%

• Coefficient de rugosité urbaine:

 - Médinas: 1,9-2,2

 - Quartiers modernes: 1,6-1,8

 - Zones périurbaines: 1,2-1,4

Dimensionnement du mât

• Hauteur optimale h = h_obstacle + 5m + 0,5D

où D = diamètre rotor

• Charge de vent: F = 0,5 × ρ × v²max × Cd × A

• Ratio hauteur/diamètre optimal: 1,2-1,5

• Résistance au vent design: 42 m/s (150 km/h)

• Coefficient sismique: 0,08-0,16g selon zone

• Facteur de sécurité structurel:

 - Zones côtières: ×1,3

 - Hauteur >15m: ×1,2

- Proximité bâtiments: ×1,15

Systèmes électriques

• Dimensionnement onduleur: 1,1-1,3 × Pmax éolienne

• Capacité batterie: E = Pjour × J × (1+FS)/DOD

où J = jours d'autonomie, FS = facteur sécurité

• Rendement onduleur exigé: >94%

• Taux d'harmoniques max THD: <3%

• Protection surtension: classe II obligatoire

• Facteur de puissance: >0,95

• Surdimensionnement en zones:

 - Forte chaleur: +15%

 - Forte humidité côtière: +10%

 - Altitude >1000m: +5%

Raccordement réseau

• Onduleur avec découplage automatique

• Qualité de l'onde injectée: THD<3%

• Protection anti-îlotage obligatoire

• Pertes de raccordement: 2-5%

• Rendement global système: 85-92%

• Disponibilité: >98%

NM 06.3.003 (Qualité de l'énergie)

Directive ONEE-BE n°DT-23/18

Monitoring et contrôle

• Télésurveillance en temps réel

• Granularité minimale: 10 minutes

• Stockage données: minimum 3 ans

• Précision mesure production: ±2%

• Précision mesure vent: ±0,5 m/s

• Taux de disponibilité données: >95%

Cahier des charges AMEE 2023

NM ISO 50001:2021

Sécurité et maintenance

• Système d'arrêt d'urgence automatique

• Inspection visuelle trimestrielle

• Maintenance préventive semestrielle

• MTBF exigé: >40 000 heures

• Durée de vie minimale: 20 ans

• Fréquence remplacement pièces:

 - Roulements: 8-10 ans

 - Pales: 10-15 ans

 - Électronique: 7-10 ans

Guide technique FENELEC 2023

NM 14.5.125 (Maintenance)

·       HAWT micro urbaines

·       (100W-1kW)

• Diamètre: 1,2-2,5m

• Vitesse démarrage: 2,5-3,5 m/s

• Vitesse nominale: 9-12 m/s

• Niveau sonore: 35-45 dB(A)

• Rendement réel: 22-28%

• Production annuelle: 400-1100 kWh/Kw

• Intermittence: facteur 0,6-0,7

• Durée de vie moyenne: 12-15 ans

• Résidences individuelles

• Éclairage public autonome

• Petits commerces

• Installations pédagogiques

·       VAWT urbaines

·       (1-5kW)

• Hauteur: 2,5-6m

• Surface balayée: 8-25m²

• Vitesse démarrage: 1,8-3 m/s

• Résistance aux vents turbulents

• Rendement réel: 18-25%

• Production annuelle: 600-1500 kWh/kW

• Tolérance turbulence: jusqu'à TI=0,4

• Maintenance: tous les 24-36 mois

• Toitures d'immeubles

• Espaces publics urbains

• Zones à vent turbulent

• Sites à contraintes esthétiques

·       Éoliennes à concentration

·       (5-20kW)

• Facteur d'augmentation: 1,5-2,5

• Emprise au sol: 30-120m²

• Poids système: 800-3000kg

• Hauteur totale: 8-18m

• Rendement réel: 25-35%

• Production annuelle: 1200-2200 kWh/kW

• Surproduction en vents faibles: +40-70%

• Coût relatif: 1,3-1,6x standard

• Zones urbaines à vent modéré

• Parkings et zones commerciales

• Campus universitaires

• Installations industrielles

·       Systèmes hybrides

·       éolien-PV

• Ratio puissance PV/éolien: 2:1 à 3:1

• Stockage recommandé: 1,5-3 kWh/kW

• Contrôleur hybride intelligent

• Commutation automatique

• Complémentarité saisonnière: facteur 1,4

• Taux d'autosuffisance: 50-80%

• Lissage production: écart-type réduit de 40-60%

• Surplus injection réseau: 15-30%

• Bâtiments tertiaires

• Immeubles résidentiels

• Installations touristiques

• Sites isolés en périphérie

·       Méthode simplifiée

·       (pré-étude)

Estimation rapide basée sur la vitesse

moyenne et la puissance nominale

E = Pnom × Fc × 8760

où Fc = facteur de capacité estimé

• Fc zones urbaines marocaines:

 - Essaouira, Tanger: 0,18-0,25

 - Casablanca, Rabat: 0,15-0,20

 - Fès, Marrakech: 0,12-0,17

 - Agadir: 0,16-0,22

·       Méthode statistique

·       (Weibull)

Utilisation de la distribution de Weibull pour modéliser la fréquence des vitesses

E = 8760 × ∫[0 à vmax] P(v) × (k/c) × (v/c)^(k-1) × exp(-(v/c)^k) dv

où k = facteur de forme, c = facteur d'échelle

• Paramètres Weibull urbains:

 - k zones côtières: 1,8-2,2

 - k zones intérieures: 1,6-1,9

 - c = v_moy/Γ(1+1/k)

• Facteur correctif turbulence: 0,7-0,85

·       Méthode des classes

·       de vitesse

Calcul par tranches de vitesse de vent et temps correspondant

E = Σ[classes] Pi × fi × 8760

où Pi = puissance à vitesse i, fi = fréquence d'occurrence

• Distribution typique marocaine urbaine:

 - 0-3 m/s: 20-30% du temps

 - 3-5 m/s: 30-40% du temps

 - 5-7 m/s: 20-30% du temps

 - >7 m/s: 10-20% du temps

·       Simulation CFD

·       (Computational Fluid Dynamics)

Modélisation numérique fine des écoulements en milieu urbain

Résolution des équations de Navier-Stokes avec modèle k-ε pour la turbulence

• Coefficients d'accélération:

 - Entre bâtiments parallèles: 1,3-1,6

 - Au sommet des bâtiments: 1,2-1,4

 - Coins de bâtiments: 1,4-1,7

• Correction thermique (îlot chaleur): 0,9-0,95

·       Méthode corrélative

·       (MCP)

Corrélation des mesures courtes sur site avec stations météo de référence

E = Σ[mois] (v_site/v_ref)^3 × E_ref × Facteurs correctifs

• Stations de référence validées:

 - 14 stations DMN en milieu urbain

 - Coefficient de corrélation min: 0,85

• Facteur d'ajustement saisonnier: ±15%

Coût d'investissement

CAPEX (MAD) = Coût équipement + Installation + Raccordement + Études

• Micro-éolien (<1kW) : 35 000-50 000 MAD/kW

• Petit éolien (1-10kW) : 28 000-40 000 MAD/kW

• Moyen éolien urbain (10-50kW) : 22 000-30 000 MAD/kW

• Frais d'installation : 15-25% du coût d'équipement

• Coût études : 5-8% du CAPEX total

Référentiel des prix AMEE 2024

Coûts d'exploitation

OPEX annuel (MAD) = Maintenance + Assurance + Monitoring

• Maintenance annuelle : 2-4% du CAPEX

• Assurance : 0,5-1% du CAPEX

• Remplacement onduleur : tous les 8-10 ans

• Fréquence maintenance en zones côtières : +30%

Contrats types FENELEC 2023

Retour sur investissement

Temps de retour (années) = CAPEX ÷ (Économie annuelle)

Économie annuelle = Production × Prix électricité

• Temps de retour moyen : 7-12 ans

• Prix de revient : 1,2-1,8 MAD/kWh

• Prix électricité réseau : 0,9-1,6 MAD/kWh selon tranches

• Taux d'actualisation recommandé : 6-8%

Circulaire MEM/DE/2023/42

Analyse financière détaillée

LCOE (MAD/kWh) = [CAPEX + Σ(OPEX/(1+r)^t)] ÷ [Σ(Prod annuelle/(1+r)^t)]

où r = taux d'actualisation, t = année

• VAN positive après 8-10 ans (sites favorables)

• TRI projets éoliens urbains: 9-14%

• Durée d'amortissement comptable: 7 ans

• Coût évité CO2: 80-120 MAD/tCO2

Guide AMEE d'analyse financière EnR 2023

Mécanismes de financement

Financement = Fonds propres + Dette bancaire + Subventions

• Ratio dette/fonds propres optimal: 70/30

• Taux d'intérêt moyen: 4,5-6%

• Subventions disponibles: 10-25% (programmes SIE/AMEE)

• Durée moyenne des prêts: 8-12 ans

Produits financiers verts CAM/BMCE 2024

Autorisation d'installation

• Demande préalable obligatoire

• Étude d'impact environnemental (>20kW)

• Déclaration ONEE (si raccordé au réseau)

• Notice d'impact (5-20kW)

• Autorisation spéciale en zones protégées

• Commune (permis de construire)

• Agence urbaine

• ONEE-BE (raccordement)

• Ministère de l'Environnement (>20kW)

• ABF (zones patrimoniales)

• Loi 13-09 relative aux énergies renouvelables

• Loi 58-15 (amendement)

• Décret n°2-15-772

• Circulaire conjointe MI-MEM 2022/67

Raccordement réseau

• Puissance max autoconsommation : 2MW

• Injection surplus autorisée (conventions spécifiques)

• Compteur bidirectionnel obligatoire

• Coût de raccordement: à la charge du producteur

• Étude de raccordement obligatoire >5kW

• ONEE-Branche Électricité

• Distributeurs régionaux (LYDEC, REDAL, etc.)

• ANRE (validation des contrats d'achat)

• Décision ANRE n°057-22

• Circulaire ONEE 2023/18

• Guide technique raccordement ONEE 2023

• Contrat-type d'achat du surplus

Normes techniques

• Qualité de l'énergie injectée

• Protections réseau

• Sécurité des installations

• Conformité acoustique

• Résistance structurelle

• IMANOR (certification)

• ONEE (validation technique)

• LPEE (tests structurels)

• Bureaux de contrôle agréés

• NM 14.5.100 à 14.5.130

• NM EN 61400 (série)

• Guide technique ONEE 2023

• NM 00.2.603 (nuisances sonores)

Fiscalité et incitations

• TVA réduite (7% au lieu de 20%)

• Amortissement accéléré (5 ans)

• Exonération droits de douane pour composants

• Prime à l'investissement éolien urbain: 5000-8000 MAD/kW

• Crédit d'impôt résidentiel: 10% du coût plafonné

• Direction Générale des Impôts

• Administration des Douanes

• Fonds de Transition Énergétique

• SIE (Société d'Investissements Énergétiques)

• Loi de Finances 2024

• Circulaire DGI n°7823/2023

• Programme PNAEE 2030

• Décret n°2-23-689 (incitations EnR)

Contraintes urbanistiques

• Hauteur maximale autorisée selon PLU

• Limites de bruit selon zonage

• Restrictions visuelles en zones touristiques et historiques

• Distance minimale des limites de propriété: 1,5× hauteur

• Surface d'implantation minimale: 80-100m²/kW

• Agences urbaines

• Communes

• Inspection régionale de l'urbanisme

• Commissions techniques provinciales

• Règlements d'urbanisme locaux

• Circulaire MUAT n°12356/2022

• Plans d'aménagement urbain

• Recommandations AMEE pour l'éolien urbain

Maison individuelle

urbaine/

périurbaine

• Puissance optimale: 1-3 kW

• Surface minimale: 100-150m²

• Hauteur min mât: 6-10m

• Distance voisinage: min 10m

• Vitesse moyenne >4,2 m/s

• Dégagement obstacles 100m

• Zone réglementaire compatible

• Tolérance bruit: 42-45 dB(A)

• Production: 1100-1800 kWh/kW/an

• Couverture besoins: 25-40%

• Disponibilité: 95-98%

• Durée de vie: 15-20 ans

• Investissement: 35-45k MAD/kW

• LCOE: 1,4-1,8 MAD/kWh

• Temps retour: 8-12 ans

• VAN/investissement: 1,2-1,5

Immeuble résidentiel

(parties communes)

• Puissance optimale: 5-15 kW

• Surface toiture nécessaire: 25-40m²/kW

• Hauteur min installation: 3-5m au-dessus toit

• Charge max toiture: 80-120 kg/m²

• Vitesse moyenne >4,5 m/s

• Effet accélérateur toiture >1,2

• Structure porteuse compatible

• Max 50 logements desservis

• Production: 1300-2000 kWh/kW/an

• Couverture communs: 40-70%

• Pic injection réseau: 20-35%

• Stabilité production: moyenne

• Investissement: 28-38k MAD/kW

• Maintenance annuelle: 3-5% CAPEX

• Temps retour: 7-10 ans

• TRI: 10-14%

Résidence fermée

(système centralisé)

• Puissance optimale: 10-30 kW

• Espace dédié: 50-80m²

• Hauteur installation: 12-20m

• Système hybride recommandé

• Vitesse moyenne >4,8 m/s

• Mutualisation consommation

• Gestion technique centralisée

• Min 30 logements

• Production: 1500-2100 kWh/kW/an

• Couverture besoins: 20-40%

• Stabilité réseau: élevée

• Qualité fourniture: excellente

• Investissement: 25-32k MAD/kW

• Coût O&M: 2-4% CAPEX/an

• Temps retour: 6-9 ans

• Valorisation immobilière: +2-4%

Bâtiment de bureaux

• Puissance optimale: 10-50 kW

• Ratio puissance/surface: 8-15 W/m²

• Installation: toiture + façade

• Stockage recommandé: 0,5-1 kWh/kW

• Vitesse moyenne >4,5 m/s

• Concordance production/consommation

• Image corporate compatible

• Structure adaptée

• Production: 1400-2000 kWh/kW/an

• Taux autoconsommation: 85-95%

• Effacement pointe: 15-25%

• Impact certification: HQE/BREEAM

• Investissement: 22-30k MAD/kW

• Économies facture: 12-18%

• Temps retour: 6-8 ans

• ROI: 12-### 1. Projets de Référence par Typologie

·       Projet pilote IRESEN

·       Campus UM6P, Benguerir

• 3 éoliennes VAWT de 5kW

• Hauteur: 8m

• Système hybride avec 50kWc PV

• Stockage: 100kWh Li-ion

• Production annuelle: 7800 kWh/an

• Facteur de capacité: 18,8%

• Disponibilité: 96,5%

• Taux d'autoconsommation: 87%

• Coût total: 1,55 MDH

• LCOE: 1,35 MAD/kWh

• Temps de retour: 9,2 ans

• Économies CO2: 4,7 tCO2/an

• Importance de l'analyse préalable des turbulences

• Nécessité d'un système de monitoring précis

• Maintenance préventive trimestrielle recommandée

·       Projet commercial

·       Centre commercial Anfa Place, Casablanca

• 12 micro-éoliennes HAWT de 1kW

• Installation en toiture

• Hauteur: 5m au-dessus du toit

• Système de concentration de flux

• Production annuelle: 13200 kWh/an

• Performance vs prévision: 85%

• Pic de production: hiver (déc-fév)

• Dégradation annuelle: 1,2%

• Investissement: 420 000 MAD

• Subvention AMEE: 15%

• Économie annuelle: 54 000 MAD

• TRI: 11,3%

• Effet d'accélération en toiture significatif (+32%)

• Impact marketing positif (certification verte)

• Contraintes acoustiques sous-estimées initialement

·       Installation résidentielle

·       Villa écologique, Essaouira

• Éolienne HAWT 3kW avec diffuseur

• Système hybride avec 5kWc PV

• Stockage: 20kWh batteries

• Onduleur hybride 8kVA

• Production éolienne: 5400 kWh/an

• Facteur de capacité: 20,5%

• Taux d'autonomie: 92%

• Surplus injecté: 15%

• Coût système éolien: 95 000 MAD

• Coût global hybride: 215 000 MAD

• Économie mensuelle: 1250 MAD

• Temps de retour: 7,8 ans

• Complémentarité PV-éolien très efficace

• Importance de l'étude de vent sur 12 m