Quand les courants alternatifs et continus se rencontrent
Confrontés au passage progressif de systèmes reposant sur les combustibles fossiles à des dispositifs s’appuyant sur des sources d’énergie renouvelables, les transformateurs de puissance conventionnels peinent à répondre aux exigences d’un nouveau type d’usage. Alors que la transition énergétique se poursuit, les transformateurs à l’état solide (SST pour «solid-state transformers») se démarquent comme la principale solution à ce problème. Une publication récente du projet TIGON, financé par l’UE, dresse un inventaire pratique des différentes applications des SST et fait le point sur l’état actuel des connaissances et sur les tendances futures. Comme l’explique ce document, «les SST sont des dispositifs d’électronique de puissance qui permettent d’interconnecter des réseaux électriques distincts, avec différentes gammes de tension ou de fréquence, tout en assurant une isolation galvanique entre eux, grâce à un étage d’électronique de puissance à moyenne fréquence». Publié dans la revue «Electronics», l’article examine les capacités et les applications de la technologie SST actuelle, appelée à jouer un rôle clé dans le développement des réseaux intelligents avancés ou hybrides et des micro-réseaux.
Ce que peuvent faire les SST
Les SST sont décrits comme des dispositifs extrêmement flexibles offrant un large éventail de fonctionnalités qui améliorent la qualité de l’énergie du réseau et permettent de proposer de nouveaux services, qui ne seraient pas envisageables avec des transformateurs de puissance conventionnels. Parmi les fonctionnalités les plus utiles des SST figurent la régénération de la forme d’onde, la régulation progressive de la tension et de la fréquence, l’injection de puissance réactive, et le contrôle et la protection du flux d’énergie. Ces caractéristiques confèrent par ailleurs aux SST une utilité dans d’autres domaines que le réseau électrique. Il s’agit notamment des applications dans les chemins de fer, les centres de données, les réseaux intelligents et les parcs éoliens en mer. La publication explique que: «En ce qui concerne les parcs éoliens en mer, la tendance à l’augmentation de la puissance nominale des éoliennes et des centrales électriques entraîne une hausse significative des coûts d’installation et de maintenance.» Toutefois, avec l’utilisation de systèmes SST, des bus à courant continu moyenne tension (MT) ou haute tension «pourraient interconnecter les éoliennes, ce qui réduirait les pertes de transmission d’énergie et les coûts d’installation (car les sous-stations électriques en mer pourraient être supprimées)». Parmi les autres applications possibles figurent les centrales photovoltaïques à grande échelle, les stations de recharge pour véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie. Par ailleurs, les secteurs maritime et aérospatial sont également susceptibles de bénéficier de cette technologie. «Les SST semblent être une bonne solution non seulement pour les applications embarquées, mais également pour les quais de chargement maritimes et aérospatiaux. Ces types d’infrastructures sont gourmands en énergie et demandent des flux de puissance élevés. Ainsi, une borne de recharge directement connectée à la MT apparaît comme le meilleur système du point de vue du réseau de distribution d’électricité. Les dispositifs SST sont des outils qui permettent de construire ce type de bornes de recharge.» Les centres de recherche et les universités, ainsi que certains fabricants, constituent les principales parties prenantes impliquées dans la technologie SST. «Les acteurs concernés sont répartis dans le monde entier, ce qui confirme le potentiel de cette technologie. En outre, plusieurs fabricants ont participé aux projets de recherche et de développement localisés, ce qui tend à montrer que les SST disposent du potentiel pour s’imposer sur le marché.» Tout en soulignant le haut potentiel des SST, la publication de TIGON (Towards Intelligent DC-based hybrid Grids Optimizing the network performance) rappelle toutefois que la technologie n’est pas encore suffisamment mûre pour pénétrer de manière substantielle le marché pour les applications mentionnées. Les SST «restent plus complexes, ont des besoins de maintenance plus importants et leurs capacités avancées se reflètent également dans leur coût». Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet TIGON
Mots‑clés
TIGON, transformateur à l’état solide, transformateur, puissance, réseau électrique, énergie, tension
