Le Ghanéen Timothy Asare est diplômé d’un programme de master de l’université d’Ashesi et de l’ETH Zurich. Aujourd’hui, il effectue des recherches sur l’approvisionnement durable en électricité du Ghana auprès du professeur de l’ETH John Lygeros.
John Lygeros aime parler de Walenstadt. Dans cette commune de 6000 habitants du canton de Saint-Gall, il met en place un microgrid - un mini-réseau électrique local basé sur les énergies renouvelables et les batteries - dans le cadre du Pôle de recherche national Automation qu’il dirige. "Une occasion idéale de tester les concepts développés en laboratoire réel et de collecter des données", explique le professeur de l’Automatic Control Laboratory de l’ETH Zurich. Mais Walenstadt se trouve dans un pays riche, doté d’un réseau électrique extrêmement fiable.
C’est pourquoi Lygeros se pose depuis longtemps la question : Le concept peut-il également être mis en œuvre là où l’électricité fait réellement défaut, par exemple en Afrique subsaharienne ? Enfin, l’ONU prévoit que de nombreux États africains vont sauter la construction d’un réseau électrique national bien développé et investir à la place dans des réseaux locaux indépendants. Lygeros a présenté son idée à l’université d’Ashesi au Ghana, où il a lancé un appel d’offres pour un projet de master. Peu de temps après, un étudiant curieux et extrêmement motivé lui a répondu : Timothy Asare. La production d’énergie durable et l’approvisionnement en électricité localisé et décentralisé étaient précisément ses sujets de prédilection.
Ce texte est paru dans le numéro 26/01 du magazine Globe de l’ETH.
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La télévision avec la batterie de la voiture
C’était il y a deux ans maintenant. Depuis peu, ce Ghanéen de 32 ans est doctorant dans le groupe de recherche de Lygeros à Zurich. Au cours des quatre prochaines années, il veut modéliser des microgrids pour le Ghana, qui incluront des véhicules électriques. "Les batteries des voitures peuvent être utilisées pour stocker des surcapacités électriques temporaires, ce qui rend le réseau plus stable et plus efficace", explique-t-il. "Pour cela, je développe des mécanismes de contrôle et des algorithmes et je les teste" Parallèlement, il veut analyser la rentabilité et la réglementation nécessaire d’un tel système pour le Ghana.
Le parcours d’Asare en tant qu’ingénieur était loin d’être tracé d’avance. Il a grandi comme l’un des six enfants d’une famille d’agriculteurs près de la ville de Sunyani, dans la ceinture centrale du Ghana. "Au début des années 2000, la plupart des communautés rurales du Ghana n’étaient pas encore connectées au réseau électrique national", se souvient-il. "Quand nous voulions regarder les informations, mon père sortait la batterie de la voiture et la reliait à un vieux téléviseur" Une lampe à gaz donnait un peu de lumière le soir. À l’âge de neuf ans, après le décès prématuré de son père, Asare est allé vivre chez son oncle dans la région métropolitaine de la capitale. "Accra était alors déjà électrifiée et j’ai pu constater les possibilités que cela offrait aux gens" Les enfants plus âgés de l’oncle, qui s’intéressaient aux mathématiques et aux sciences, sont devenus ses modèles. La flamme d’Asare pour la technologie s’est allumée.
Lorsqu’il est retourné à Sunyani pour ses études secondaires, les villes et la plupart des grands villages étaient certes raccordés au réseau électrique national. Mais la croissance rapide de la population et de l’industrie a rapidement épuisé les capacités. C’est le début d’une ère appelée "Dumsor" au Ghana, ce qui signifie "de temps en temps" dans la langue locale akan. L’électricité n’était généralement disponible que quelques heures par jour. Des PME du secteur alimentaire, des exploitants d’entrepôts frigorifiques et des agriculteurs ont fait faillite parce qu’ils ne pouvaient plus refroidir leurs marchandises. "Cette expérience a été l’une des raisons pour lesquelles j’ai décidé d’étudier l’électrotechnique", explique Asare.
Pendant ses études, Asare a passé son temps libre à chercher des moyens d’alimenter en électricité les communautés rurales qui n’étaient pas encore reliées au réseau électrique national. Il l’a trouvée dans les dynamos des vélos, qui sont très répandues et utilisées dans les campagnes. "Nous avons installé des batteries recyclées sur les cadres des vélos et modifié les dynamos pour qu’elles rechargent les batteries pendant la journée", explique Asare. La nuit, les habitants pouvaient utiliser la batterie pour alimenter une lampe LED ou recharger leur téléphone portable. Avec l’aide d’amis et de 5000 dollars américains de la fondation, il a finalement équipé soixante-dix foyers dans deux villages avec des accumulateurs d’électricité mobiles fonctionnant à vélo. "J’ai alors réalisé que les modestes connaissances techniques que nous avions en tant qu’étudiants recelaient déjà un potentiel pour améliorer la vie de nos semblables"
Timothy Asare est un ancien élève d’Ashesi et désormais doctorant sous la direction de John Lygeros.
John Lygeros est professeur de contrôle et de calcul au département de technologie de l’information et d’électrotechnique de l’ETH Zurich.
Premier microgrid sur le campus
Après avoir terminé ses études et acquis une première expérience dans l’industrie, Asare a posé sa candidature en 2021 pour une place dans le nouveau "Ashesi-ETH Master in Mechatronic Engineering". En étroite collaboration avec des partenaires industriels suisses, des professeurs ghanéens et suisses forment ensemble des ingénieurs pour l’Afrique. Asare a reçu une bourse du producteur de chocolat Barry Callebaut, dont le siège est à Zurich et qui achète une grande partie de son cacao au Ghana.
En 2023, alors qu’Asare cherchait un sujet pour sa thèse de master, il est tombé sur l’appel d’offres de Lygeros. L’université d’Ashesi prévoyait à ce moment-là de construire un nouveau bâtiment, ce qui nécessitait de l’énergie supplémentaire. Un "living lab" parfait pour tester un microgrid dans son pays - quasiment une petite ville de Walen pour le Ghana. "Nous voulions savoir comment le réseau devait être dimensionné", explique Asare. "Et aussi si les investissements en valaient vraiment la peine au final" Au Ghana, les taux d’intérêt des crédits sont nettement plus élevés qu’en Europe, ce qui augmente le coût de l’installation sur toute la durée d’exploitation.
Après de nombreuses réunions en ligne, Lygeros s’est rendu pour la première fois au Ghana en 2024 afin de rencontrer Asare en personne et de se familiariser avec la situation sur place. "Le soir, lorsque nous quittions le campus pour aller boire un verre dans le village le plus proche, nous étions régulièrement assis dans le noir, car il n’y avait plus d’électricité", raconte Lygeros. Sur le campus d’Ashesi, les générateurs diesel se mettaient alors en marche pour combler le manque. "Mais cela coûte très cher à long terme", poursuit Lygeros. "C’est pourquoi les microgrids ont aussi une chance économique en Afrique"
Asare a analysé avec son collègue d’études Goodnews Iduku les équipements et les investissements nécessaires pour faire passer l’alimentation électrique du campus par le photovoltaïque de 13 pour cent à l’origine à 60 pour cent. "C’était incroyable de voir à quel point ces deux personnes étaient engagées", se souvient Lygeros. "Lorsque nous discutions de problèmes complexes, ils revenaient souvent vers moi quelques jours plus tard avec des propositions de solutions. Je me demandais parfois quand ils dormaient tous les deux"
L’engagement a porté ses fruits : La direction de l’école Ashesi a planifié l’approvisionnement en énergie du nouveau bâtiment sur la base des calculs des deux étudiants. Et elle a proposé à Asare d’accompagner la mise en œuvre pendant encore dix mois après la fin de ses études en tant qu’assistant de recherche. Avec les nouvelles cellules photovoltaïques et les batteries, des capteurs et des smartmeters ont également été installés, qui surveillent désormais en permanence les performances du microgrid. "Ces données nous permettent d’acquérir des connaissances importantes pour la construction de microgrids en Afrique", explique Lygeros.
Avec la thèse de doctorat à Zurich, la collaboration entre Asare et Lygeros s’est encore intensifiée. "Je suis à peu près sûr que Timothy utilisera plus tard au Ghana les connaissances qu’il a acquises à Zurich", dit le professeur. "Pour tout ce qu’il apprend ici à l’EPF, il se demande dans quelle mesure cela est pertinent dans le contexte ghanéen" Interrogé sur ses projets d’avenir, Asare dit qu’il ira là où son travail aura le plus d’impact. "Si je développe une nouvelle technologie en Europe, elle n’améliorera probablement que marginalement la vie de la population", explique le doctorant. "Mais en Afrique, il y a beaucoup de problèmes que je peux contribuer à résoudre grâce à mes connaissances"
Le master ETH-Ashesi est soutenu par les donateurs suivants : Adrian Weiss, Fondation Arthur Waser, Fondation Bärbel et Paul Geissbühler, Fondation Georg et Bertha Schwyzer-Winiker, Green Leaves Education Foundation, Louis Dreyfus Foundation ainsi que le Secrétariat d’Etat à l’économie.
