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Auteur Komlan Hector Seth TETE |
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Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Urban residential electricity consumption in relation to households' characteristics and energy behaviours in the west african economic and monetary union / Komlan Hector Seth TETE
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Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Urban residential electricity consumption in relation to households' characteristics and energy behaviours in the west african economic and monetary union : towards the implementation of a digital tool for domestic energy efficiency Type de document : texte imprimé Auteurs : Komlan Hector Seth TETE, Auteur Année de publication : 2023 Importance : 428 p. Langues : Français (fre) Résumé : Dans les résidences, l'électricité est utilisée pour faire fonctionner des appareils tels que les luminaires, les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC), les appareils de conservation des aliments et les appareils de cuisine, les appareils d'information, de communication et de divertissement (ICD) et d'autres appareils divers. La demande d'électricité dans le secteur résidentiel de l'Union Economique et Monétaire Ouest Africaine (UEMOA) a atteint 36 % de la demande globale d'électricité en 2020. Le secteur résidentiel semble donc être l'un des principaux secteurs d'intérêt pour les programmes et stratégies de gestion axée sur la demande (GAD) et d'amélioration de l'utilisation dans une telle région. Cependant, il est très difficile de trouver des informations sur les modes d'utilisation et les caractéristiques de la consommation domestique d'électricité, car il existe peu de recherches scientifiques à ce sujet. Cette thèse vise donc à fournir des informations sur l'utilisation réelle de l'électricité par les ménages dans l'espace UEMOA. Le Burkina Faso a été choisi comme pays d'étude, avec un accent sur l'échelle urbaine. Deux phases de collecte de données ont été effectuées. La première phase comprenant une enquête auprès de 387 ménages dans la ville de Ouagadougou constituant à notre connaissance, la première étude à grande échelle sur l'électricité domestique à l'échelle d'une ville entreprise au Burkina Faso ; et la seconde est une phase de suivi de la consommation de six (06) résidences prises parmi celles qui ont été enquêtées. Des informations sur les caractéristiques et les comportements des ménages ont été collectées dans le but de réaliser une analyse complète des caractéristiques et des modes d'utilisation réelle de l'électricité domestique à l'échelle urbaine.
D'importantes variations dans la demande d'énergie électrique entre les ménages urbains ont été révélées, ce qui a conduit à la formation de trois groupes de consommateurs stratifiés par niveau de consommation : les petits consommateurs pour lesquels la consommation annuelle d'électricité varie de 181 à 1 250 kWh avec une moyenne de 891 kWh, les consommateurs moyens pour lesquels la consommation annuelle moyenne d'électricité est de 1 976 kWh, avec des valeurs allant de 1 251 à 2 862 kWh, et les grands consommateurs pour lesquels la consommation annuelle d'électricité varie entre 2 863 et 10 188 kWh, avec une moyenne de 4 339 kWh par an. Une ANOVA à sens unique et une analyse post hoc ont révélé des différences significatives (de l’ordre de 1%) entre les groupes de consommateurs.
L'étude a révélé deux (02) principaux facteurs comportementaux de consommation d'électricité dans les ménages urbains de l'UEMOA, à savoir “l'utilisation globale des appareils" et "la présence dans
l’habitat". Ces facteurs ont ensuite révélé quatre (04) principaux modèles comportementaux d'utilisation de l'électricité, à savoir la présence, l'utilisation des appareils, la présence et l'utilisation des appareils, et autres facteurs. Enfin, les recherches sur la relation entre les modèles comportementaux (déterminés) de consommation d'électricité et les caractéristiques des ménages ont dévoilé huit (08) profils comportementaux (PC) de consommation d'électricité : les profils Moderne, Senior, Famille équipée, Autres-FS, Équilibré, Conservateur, Vintage, et Autres-ES. Ces profils correspondent à des groupes de ménages ayant des antécédents, des caractéristiques et des comportements différents.
Les déterminants de la demande d'électricité domestique ont été étudiés à l'aide de modèles de régression sur des facteurs tels que le logement, les ménages et les facteurs socio-économiques (DHSE), la possession d'appareils (AO) et l'utilisation des appareils et les comportements énergétiques (AUEB). Le revenu des ménages et le régime d’occupation du logement ont été identifiés comme les facteurs socio-économiques les plus significatifs pour la prédiction de la consommation d’électricité résidentielle domestique (ERD), tandis que la possession d'appareils d'éclairage, du ventilateur, du réfrigérateur, du fer à repasser, du congélateur et du climatiseur ont été identifiés comme les facteurs de possession des appareils les plus significatifs pour la prédiction de l’ERD. Enfin les facteurs d’utilisation des appareils les plus significatifs pour la prédiction de l’ERD sont l’utilisation des appareils d'éclairage, du téléviseur, du réfrigérateur, du congélateur et du climatiseur. Les facteurs DHSE expliquent individuellement 62,1% de la variance de l'électricité résidentielle domestique (ERD) et 70,2% et 70,5%, lorsqu'ils sont combinés à l'AO et à l'AUEB respectivement., lorsqu'ils sont combinés à l'AO et à l'AUEB.
Ensuite, la demande d'électricité domestique urbaine a été caractérisée en termes de modes d'utilisation et de contribution des utilisateurs finaux et a révélé une consommation annuelle moyenne d'électricité de 2 395 kWh pour l'ensemble de l'échantillon, la consommation annuelle moyenne des PB des profils comportementaux étant comprise entre 1 186 et 4 748 kWh. Les schémas d'utilisation de cette demande ont révélé trois types de pics de consommation dans la journée. Le premier se produit le matin vers 5 ou 6 heures selon la saison, le deuxième en milieu de journée (13 heures) et le troisième, qui correspond au principal pic de la demande d'électricité domestique, le soir (entre 19 et 21 heures). En ce qui concerne la contribution des utilisations finales, l'étude a révélé que les principaux appareils consommateurs du secteur de l'électricité domestique comprennent les climatiseurs, les ventilateurs, les téléviseurs, les réfrigérateurs et les congélateurs et les appareils d'éclairage, tandis que les principales activités de consommation comprennent le confort thermique, la cuisson et la conservation des aliments, l'information-communication-divertissement et l'éclairage.
Abstract : Within the residences, electricity is used to operate appliances such as lighting fixtures, heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) systems, food-preserving and kitchen appliances, information, communication and entertainment (ICE) appliances and other various appliances. Electricity demand in the residential sector of the West African Economic and Monetary Union (UEMOA) reached 36% of the overall demand for electricity in 2020. Therefore, the residential sector appears to be one of the main interest sectors for Demand-Side Management (DSM) and improvement of use in such a region. However, information on actual patterns of use and characteristics of domestic electricity use remains very challenging to find, as little research currently exists. This Thesis aimed, therefore, to provide insights into the actual residential electricity use in the UEMOA. Burkina Faso was chosen as the country of the study, with a focus on the urban scale. Two stages of data collection including a survey with 387 households, the first large-scale, city-wide household electricity study undertaken in Burkina Faso to our knowledge, and a monitoring phase within six (06) residents were conducted in the city of Ouagadougou. Information on the households’ characteristics and behaviours was collected to yield a comprehensive analysis of the characteristics and patterns of use of actual city-scale domestic electricity demand.
Large variations in electrical energy demand between urban households were revealed, leading to the formation of three groups of consumers stratified per level of consumption: the low consumers for which the annual electricity ranged from 181 to 1 250 kWh with a mean of 891 kWh, the medium consumers for which the mean annual electricity use was 1 976 kWh, with values ranging from 1 251 to 2 862 kWh, and the high consumers for which the annual electricity use varies between 2 863 and 10 188 kWh, with a mean of 4 339 kWh per annum. A one-way ANOVA and a post hoc analysis revealed significant differences between the groups of consumers at 1% level.
The study revealed two (02) main electricity use behavioural factors within urban households in UEMOA namely “Global Appliance Use” and “Spatial Presence”, with such factors revealing further, four (04) main behavioural patterns of electricity use including Presence, Appliance use, Presence and Appliance use and Other. Finally, investigations on the relationship between the determined behavioural patterns of use of electricity and characteristics of the households unveiled eight (08) behavioural profiles (BPs) of electricity use namely the Modern, Senior, Equipped Family, Others-FS, Balanced, Conservative, Vintage and Others-ES profiles. Such profiles correspond to groups of households with different backgrounds, characteristics and behaviours.
Determinants of domestic electricity demand were investigated using regression models upon factors including dwelling, households and socio-economic (DHSE), appliance ownership (AO) and appliance use and energy behaviours (AUEB) factors. Household income and dwelling tenure type, emerged as the unambiguously significant DHSE predictors of DREC while unambiguously significant AO predictors of DREC were ownership of lighting fixtures, fans, fridges, irons, freezers and air-conditioners, and unambiguously significant AUEB predictors of DREC included lighting fixtures, TV sets, fridges, freezers, and air-conditioner use. DHSE factors individually explained 62.1% of the variance in domestic residential electricity consumption (DREC), and 70.2% and 70.5%, when combined with AO and AUEB respectively
Following, urban domestic electricity demand was characterised in terms of patterns of use and contribution of the end-users and revealed a mean annual electricity consumption of 2395 kWh for the overall sample, with the behavioural profiles' BPs mean annual electricity consumption ranging from 1 186 and 4 748 kWh. Patterns of use of such demand demonstrated three types of peaks. The first one occurs in the morning around 5 and 6 a.m. depending on the season, the second, around midday (1 p.m.), and the third, which corresponds to the main and highest peak of the domestic electricity demand, in the evening (between 7 to 9 p.m.). On the end-uses contribution, the study revealed that the main consuming appliances of the domestic electricity sector include ACs, fans, TV sets, fridges and freezers, and lighting appliances while main consuming activities include cooling, cooking and food-preserving, information-communication-entertainment, and lighting.
Finally, as a way of capitalising on the results of the study, a tool characterising domestic electricity consumption was developed to act as a DSM/EE supporting tool for the management of domestic electricity in urban areas of the UEMOA. Features of such a tool included mainly the identification and categorisation of an electricity user based solely on the residents’ characteristics and behaviours, modelling and computing of the patterns of use, computing of the monthly and annual electricity consumption and the associated costs, and providing energy conservation/efficiency strategies for the optimisation of the electricity use within the residence. Findings suggest that the tool can be seen as a good assisting tool not only for estimations of the needs of a household for a renewable system sizing but can also be good for the prevision of the demand, which makes it an asset for a wide range of actors of the electricity sector in the UEMOA.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Urban residential electricity consumption in relation to households' characteristics and energy behaviours in the west african economic and monetary union : towards the implementation of a digital tool for domestic energy efficiency [texte imprimé] / Komlan Hector Seth TETE, Auteur . - 2023 . - 428 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Dans les résidences, l'électricité est utilisée pour faire fonctionner des appareils tels que les luminaires, les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC), les appareils de conservation des aliments et les appareils de cuisine, les appareils d'information, de communication et de divertissement (ICD) et d'autres appareils divers. La demande d'électricité dans le secteur résidentiel de l'Union Economique et Monétaire Ouest Africaine (UEMOA) a atteint 36 % de la demande globale d'électricité en 2020. Le secteur résidentiel semble donc être l'un des principaux secteurs d'intérêt pour les programmes et stratégies de gestion axée sur la demande (GAD) et d'amélioration de l'utilisation dans une telle région. Cependant, il est très difficile de trouver des informations sur les modes d'utilisation et les caractéristiques de la consommation domestique d'électricité, car il existe peu de recherches scientifiques à ce sujet. Cette thèse vise donc à fournir des informations sur l'utilisation réelle de l'électricité par les ménages dans l'espace UEMOA. Le Burkina Faso a été choisi comme pays d'étude, avec un accent sur l'échelle urbaine. Deux phases de collecte de données ont été effectuées. La première phase comprenant une enquête auprès de 387 ménages dans la ville de Ouagadougou constituant à notre connaissance, la première étude à grande échelle sur l'électricité domestique à l'échelle d'une ville entreprise au Burkina Faso ; et la seconde est une phase de suivi de la consommation de six (06) résidences prises parmi celles qui ont été enquêtées. Des informations sur les caractéristiques et les comportements des ménages ont été collectées dans le but de réaliser une analyse complète des caractéristiques et des modes d'utilisation réelle de l'électricité domestique à l'échelle urbaine.
D'importantes variations dans la demande d'énergie électrique entre les ménages urbains ont été révélées, ce qui a conduit à la formation de trois groupes de consommateurs stratifiés par niveau de consommation : les petits consommateurs pour lesquels la consommation annuelle d'électricité varie de 181 à 1 250 kWh avec une moyenne de 891 kWh, les consommateurs moyens pour lesquels la consommation annuelle moyenne d'électricité est de 1 976 kWh, avec des valeurs allant de 1 251 à 2 862 kWh, et les grands consommateurs pour lesquels la consommation annuelle d'électricité varie entre 2 863 et 10 188 kWh, avec une moyenne de 4 339 kWh par an. Une ANOVA à sens unique et une analyse post hoc ont révélé des différences significatives (de l’ordre de 1%) entre les groupes de consommateurs.
L'étude a révélé deux (02) principaux facteurs comportementaux de consommation d'électricité dans les ménages urbains de l'UEMOA, à savoir “l'utilisation globale des appareils" et "la présence dans
l’habitat". Ces facteurs ont ensuite révélé quatre (04) principaux modèles comportementaux d'utilisation de l'électricité, à savoir la présence, l'utilisation des appareils, la présence et l'utilisation des appareils, et autres facteurs. Enfin, les recherches sur la relation entre les modèles comportementaux (déterminés) de consommation d'électricité et les caractéristiques des ménages ont dévoilé huit (08) profils comportementaux (PC) de consommation d'électricité : les profils Moderne, Senior, Famille équipée, Autres-FS, Équilibré, Conservateur, Vintage, et Autres-ES. Ces profils correspondent à des groupes de ménages ayant des antécédents, des caractéristiques et des comportements différents.
Les déterminants de la demande d'électricité domestique ont été étudiés à l'aide de modèles de régression sur des facteurs tels que le logement, les ménages et les facteurs socio-économiques (DHSE), la possession d'appareils (AO) et l'utilisation des appareils et les comportements énergétiques (AUEB). Le revenu des ménages et le régime d’occupation du logement ont été identifiés comme les facteurs socio-économiques les plus significatifs pour la prédiction de la consommation d’électricité résidentielle domestique (ERD), tandis que la possession d'appareils d'éclairage, du ventilateur, du réfrigérateur, du fer à repasser, du congélateur et du climatiseur ont été identifiés comme les facteurs de possession des appareils les plus significatifs pour la prédiction de l’ERD. Enfin les facteurs d’utilisation des appareils les plus significatifs pour la prédiction de l’ERD sont l’utilisation des appareils d'éclairage, du téléviseur, du réfrigérateur, du congélateur et du climatiseur. Les facteurs DHSE expliquent individuellement 62,1% de la variance de l'électricité résidentielle domestique (ERD) et 70,2% et 70,5%, lorsqu'ils sont combinés à l'AO et à l'AUEB respectivement., lorsqu'ils sont combinés à l'AO et à l'AUEB.
Ensuite, la demande d'électricité domestique urbaine a été caractérisée en termes de modes d'utilisation et de contribution des utilisateurs finaux et a révélé une consommation annuelle moyenne d'électricité de 2 395 kWh pour l'ensemble de l'échantillon, la consommation annuelle moyenne des PB des profils comportementaux étant comprise entre 1 186 et 4 748 kWh. Les schémas d'utilisation de cette demande ont révélé trois types de pics de consommation dans la journée. Le premier se produit le matin vers 5 ou 6 heures selon la saison, le deuxième en milieu de journée (13 heures) et le troisième, qui correspond au principal pic de la demande d'électricité domestique, le soir (entre 19 et 21 heures). En ce qui concerne la contribution des utilisations finales, l'étude a révélé que les principaux appareils consommateurs du secteur de l'électricité domestique comprennent les climatiseurs, les ventilateurs, les téléviseurs, les réfrigérateurs et les congélateurs et les appareils d'éclairage, tandis que les principales activités de consommation comprennent le confort thermique, la cuisson et la conservation des aliments, l'information-communication-divertissement et l'éclairage.
Abstract : Within the residences, electricity is used to operate appliances such as lighting fixtures, heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) systems, food-preserving and kitchen appliances, information, communication and entertainment (ICE) appliances and other various appliances. Electricity demand in the residential sector of the West African Economic and Monetary Union (UEMOA) reached 36% of the overall demand for electricity in 2020. Therefore, the residential sector appears to be one of the main interest sectors for Demand-Side Management (DSM) and improvement of use in such a region. However, information on actual patterns of use and characteristics of domestic electricity use remains very challenging to find, as little research currently exists. This Thesis aimed, therefore, to provide insights into the actual residential electricity use in the UEMOA. Burkina Faso was chosen as the country of the study, with a focus on the urban scale. Two stages of data collection including a survey with 387 households, the first large-scale, city-wide household electricity study undertaken in Burkina Faso to our knowledge, and a monitoring phase within six (06) residents were conducted in the city of Ouagadougou. Information on the households’ characteristics and behaviours was collected to yield a comprehensive analysis of the characteristics and patterns of use of actual city-scale domestic electricity demand.
Large variations in electrical energy demand between urban households were revealed, leading to the formation of three groups of consumers stratified per level of consumption: the low consumers for which the annual electricity ranged from 181 to 1 250 kWh with a mean of 891 kWh, the medium consumers for which the mean annual electricity use was 1 976 kWh, with values ranging from 1 251 to 2 862 kWh, and the high consumers for which the annual electricity use varies between 2 863 and 10 188 kWh, with a mean of 4 339 kWh per annum. A one-way ANOVA and a post hoc analysis revealed significant differences between the groups of consumers at 1% level.
The study revealed two (02) main electricity use behavioural factors within urban households in UEMOA namely “Global Appliance Use” and “Spatial Presence”, with such factors revealing further, four (04) main behavioural patterns of electricity use including Presence, Appliance use, Presence and Appliance use and Other. Finally, investigations on the relationship between the determined behavioural patterns of use of electricity and characteristics of the households unveiled eight (08) behavioural profiles (BPs) of electricity use namely the Modern, Senior, Equipped Family, Others-FS, Balanced, Conservative, Vintage and Others-ES profiles. Such profiles correspond to groups of households with different backgrounds, characteristics and behaviours.
Determinants of domestic electricity demand were investigated using regression models upon factors including dwelling, households and socio-economic (DHSE), appliance ownership (AO) and appliance use and energy behaviours (AUEB) factors. Household income and dwelling tenure type, emerged as the unambiguously significant DHSE predictors of DREC while unambiguously significant AO predictors of DREC were ownership of lighting fixtures, fans, fridges, irons, freezers and air-conditioners, and unambiguously significant AUEB predictors of DREC included lighting fixtures, TV sets, fridges, freezers, and air-conditioner use. DHSE factors individually explained 62.1% of the variance in domestic residential electricity consumption (DREC), and 70.2% and 70.5%, when combined with AO and AUEB respectively
Following, urban domestic electricity demand was characterised in terms of patterns of use and contribution of the end-users and revealed a mean annual electricity consumption of 2395 kWh for the overall sample, with the behavioural profiles' BPs mean annual electricity consumption ranging from 1 186 and 4 748 kWh. Patterns of use of such demand demonstrated three types of peaks. The first one occurs in the morning around 5 and 6 a.m. depending on the season, the second, around midday (1 p.m.), and the third, which corresponds to the main and highest peak of the domestic electricity demand, in the evening (between 7 to 9 p.m.). On the end-uses contribution, the study revealed that the main consuming appliances of the domestic electricity sector include ACs, fans, TV sets, fridges and freezers, and lighting appliances while main consuming activities include cooling, cooking and food-preserving, information-communication-entertainment, and lighting.
Finally, as a way of capitalising on the results of the study, a tool characterising domestic electricity consumption was developed to act as a DSM/EE supporting tool for the management of domestic electricity in urban areas of the UEMOA. Features of such a tool included mainly the identification and categorisation of an electricity user based solely on the residents’ characteristics and behaviours, modelling and computing of the patterns of use, computing of the monthly and annual electricity consumption and the associated costs, and providing energy conservation/efficiency strategies for the optimisation of the electricity use within the residence. Findings suggest that the tool can be seen as a good assisting tool not only for estimations of the needs of a household for a renewable system sizing but can also be good for the prevision of the demand, which makes it an asset for a wide range of actors of the electricity sector in the UEMOA.Exemplaires(0)
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