Okra Solar : l’électricité accessible jusqu’au dernier kilomètre

• Dans le monde, plus de 700 millions de personnes n’ont accès à aucune forme d’électricité ; elles sont des centaines de millions à vivre avec un accès très peu fiable.
• La société australienne Okra Solar utilise l’Internet des objets (IoT) pour connecter des habitations isolées à un réseau électrique décentralisé, appelé « réseau maillé ».
• Le système de réseau maillé offre des barrières à l’entrée plus faibles et un rendement plus important, en connectant et en distribuant l’énergie entre les habitations isolées. Il soutient l’objectif 7 de développement durable des Nations unies, qui vise à garantir une énergie propre et abordable pour tous d’ici à 2030.

Dans le monde, plus de 700 millions de personnes n’ont accès à aucune forme de réseau électrique : elles vivent souvent dans des communautés isolées, loin des centres urbains. Dans ces destinations du dernier kilomètre, les défis liés à l’extension du réseau électrique s’avèrent souvent insurmontables. L’objectif 7 des Nations unies en matière de développement durable garantirait, s’il est atteint, une énergie propre et abordable pour tous d’ici à 2030. Son succès ou son échec aura un impact sur le développement économique et l’accès aux services essentiels.

Aujourd’hui, une entreprise australienne, Okra Solar, associe l’Internet des objets (IoT) à des réseaux d’énergie solaire modulaires afin de réduire le besoin d’infrastructures physiques, et pourrait faire entrer cette combinaison technologique dans la vie d’habitants vivant hors réseau, au cœur de zones particulièrement isolées.

Un partage décentralisé et intelligent de l’énergie

Okra Solar utilise un système de réseau électrique maillé qui relie les habitations hors réseau à un réseau de systèmes solaires et de batteries installés sur les toits, qui peuvent partager entre eux l’énergie de manière intelligente, sans nécessiter d’infrastructure centralisée ou de vastes champs de panneaux. Grâce à cette approche décentralisée de “réseau maillé”, l’entreprise peut fournir une électricité fiable pour une infime partie du coût d’extension d’un réseau traditionnel. À ce jour, Okra Solar a fourni de l’énergie propre à plus de 1 500 ménages et vise à atteindre deux millions de personnes d’ici à 2025.

« Vous pouvez installer les réseaux dans chaque maison, et ce même si une maison est éloignée d’un kilomètre des autres, car il s’agit d’un système modulaire », explique Afnan Hannan, PDG et fondateur d’Okra Solar.

Un système de réseau maillé est une topologie hybride entre un mini-réseau solaire et des applications solaires individuelles, offrant des barrières à l’entrée plus faibles que le premier, et une puissance de sortie plus importante que les secondes. L’infrastructure centralisée des systèmes solaires en mini-réseau présente des coûts d’installation et des frais d’exploitation et de maintenance plus élevés, et son installation peut prendre des mois. De plus, les systèmes pour maisons individuelles ne génèrent pas autant d’énergie que les réseaux maillés ; l’isolement des habitations hors réseau signifie qu’il y a peu ou pas de capacité de réserve d’énergie.

Une fiabilité et une disponibilité similaires pour un coût deux fois inférieur

Les réseaux maillés s’avèrent moins coûteux par connexion et plus efficaces que les micro-réseaux. « Vous êtes désormais en mesure de connecter des ménages hors réseau pour un coût presque deux fois inférieur à celui d’un mini-réseau traditionnel, tout en leur offrant la même fiabilité et la même disponibilité de l’électricité », poursuit Afnan Hannan.

Le système Okra n’utilise que quelques petites unités matérielles pour connecter les établissements ruraux hors réseau, en commençant par les panneaux solaires installés sur les toits. Un outil de cartographie des sites à distance, piloté par une IA, utilise l’analyse géospatiale pour trouver la disposition la plus efficace des panneaux solaires sur les toits du réseau maillé.

La nacelle solaire Okra, conçue avec Fusion 360, est la pièce maîtresse du système. Il s’agit d’une unité de contrôle qui gère et qui distribue l’alimentation électrique, envoyant de l’énergie à plusieurs habitations en fonction de la demande, et ce que le réseau maillé couvre deux maisons ou 200. Avec des batteries installées dans chaque maison, le système offre beaucoup plus de flexibilité, en utilisant la capacité excédentaire pour faire face aux demandes élastiques d’électricité.

Le module prend les décisions suivantes : « Cette maison a besoin de plus d’énergie qu’elle n’en a, alors laissez-moi en tirer davantage du réseau », détaille Oscar Aitchison, chef de produit pour Mesh Grid chez Okra Solar. Ou encore : « J’ai trop d’énergie que je n’utilise pas, alors je l’envoie à d’autres maisons pour qu’elles rechargent leurs batteries ».

« Si un mariage est organisé dans une maison, par exemple, et que celle-ci a besoin de faire fonctionner des lumières et des haut-parleurs très puissants pour organiser cette grande fête, elle va tirer de l’énergie des autres ménages qui ont un excédent d’énergie disponible », complète Afnan Hannan.

Rationaliser la communication via l’automatisation

Le pod se connecte aux réseaux 2G, 3G ou 4G, qui sont relativement courants dans les zones reculées, et peut également se connecter au Wi-Fi via la technologie satellite VSAT. Les opérations de la nacelle (distribution d’énergie, surveillance à distance et facturation mobile) sont gérées par l’application pour smartphone d’Okra Solar, Harvest.

Parmi les nombreux avantages qu’offre l’Internet des objets, sa capacité à rationaliser la communication par l’automatisation est essentielle pour ce réseau. La connexion d’un réseau solaire hors réseau à l’IoT offre des avantages essentiels en matière de maintenance et d’infrastructure, notamment dans les pays en développement. Comme l’application peut résoudre les problèmes liés au matériel du réseau, le niveau d’expertise technique est moins élevé, ce qui permet aux habitants de se charger de la maintenance et des réparations.

« Si un panneau solaire ne générait pas d’énergie, nous pourrions regarder nos données de séries temporelles et utiliser automatiquement certaines règles pour les analyser puis envoyer une alerte à la personne chargée de la maintenance sur le terrain pour lui dire d’aller dans cette maison et de réparer le câblage du panneau solaire », complète Oscar Aitchison. « Ce niveau d’automatisation n’est vraiment pas possible sans l’IoT. »

Dans les endroits où les infrastructures de transports en commun sont rares et où les temps de trajet sont longs, faire appel à la main-d’œuvre locale est plus qu’un aspect du développement économique. « L’accès à ces zones, souvent privées de routes, peut prendre des jours », regrette Oscar Aitchison. « Le défi est de taille, et il faut avoir les données à l’avance et des gens sur place pour effectuer de petites réparations pour ne pas être obligé de tout le temps envoyer des techniciens pour comprendre ce qu’il se passe. »

L’infrastructure plus légère du réseau maillé est également plus facile à réparer. Sans une parcelle centralisée d’infrastructure solaire d’où toute l’énergie rayonne vers l’extérieur, il n’y a pas de câblage lourd et dangereux.

« Vous n’envoyez plus qu’une petite quantité d’énergie – l’excédent d’énergie d’une habitation ne parcourt qu’une petite distance d’une maison à l’autre », se réjouit Afnan Hannan. « En fait, on utilise des câbles beaucoup plus fins et des tensions beaucoup plus faibles. Non seulement c’est plus facile à installer et plus sûr, mais vous économisez plus de 90 % des coûts en utilisant des infrastructures et des câbles plus légers.”

Jusqu’à présent, Okra Solar s’est concentré sur le développement de réseaux maillés aux Philippines, en Haïti, au Cambodge et au Nigeria. Les clients d’Okra Solar sont des fournisseurs de services d’électricité, et non des consommateurs individuels d’énergie, bien qu’ils louent également des appareils ménagers par l’intermédiaire de Harvest. Cela permet ainsi de désamorcer le scénario de la poule et de l’œuf selon lequel les habitants ont peu besoin d’électricité s’ils n’ont pas accès aux appareils ménagers qui l’utilisent et qui leur permettent d’économiser de la main-d’œuvre.

Un réseau maillé peut également alimenter un plus grand nombre d’appareils ménagers. Contrairement aux systèmes conventionnels dits « systèmes solaires domestiques », les systèmes maillés d’Okra Solar permettent une énergie plus productive qui peut faire fonctionner des appareils plus volumineux : réfrigérateurs, machines à laver, pompes, cuisinières électriques, moulins à riz, unités de climatisation et même tours de télécommunication. Ces outils offrent aux habitants de plus grandes possibilités de développement économique et de création d’entreprises pour améliorer leur qualité de vie.

Aux Philippines, Oscar Aitchison a vu des communautés de pêcheurs développer leur économie simplement parce qu’avec les réseaux maillés, ils peuvent faire fonctionner leurs propres réfrigérateurs pour fabriquer de la glace. « Leur moyen de subsistance est la pêche, ils ont donc besoin de glace pour garder leur poisson au frais et le vendre sur le marché », explique-t-il. « Normalement, nombre de ces communautés paient pour que d’énormes blocs de glace leur soient expédiés : elles se font couper un bloc, et paient pour ça un tarif très élevé. Un dollar le kilo, cela ne semble pas beaucoup pour nous, mais l’impact pour eux est très important.”

Avec les réfrigérateurs alimentés par le réseau, ils n’ont plus besoin d’acheter de la glace : ils ont également pu lancer de nouvelles activités liées aux congélateurs. « Ils commencent à vendre des glaces pour les enfants et des produits surgelés, de nouveaux aliments auxquels les gens n’avaient pas accès auparavant », conclut Oscar Aitchison. « Ils sont même en mesure de lancer de nouveaux commerces, simplement parce qu’ils ont l’électricité. »