MVDC : L'avenir des réseaux électriques efficaces et durables

Le paysage énergétique mondial subit une transformation fondamentale vers une "société entièrement électrifiée", caractérisée par une énergie carboneutre répandue et l'électrification de l'industrie, des transports et des charges résidentielles.

Dans le contexte actuel de prix élevés du cuivre, de conflits minéraux critiques et de réseaux électriques à courant alternatif (CA) congestionnés, les systèmes de courant continu à moyenne tension (MVDC) peuvent surmonter de nombreuses limites des réseaux CA traditionnels. Le MVDC améliore considérablement la capacité et l'efficacité de transmission, permet une intégration profonde des sources et des charges d'énergie modernes basées sur le courant continu, réduit la dépendance aux minéraux critiques et soutient les transitions à faible émission de carbone.

Alors que le courant continu à haute tension (HVDC) est utilisé pour la transmission de puissance en vrac sur de longues distances et que le courant continu à basse tension (LVDC) sert les dispositifs utilisateurs finaux, le MVDC (de 1,5 kV à 100 kV) comble un vide crucial dans la distribution d'électricité à échelle moyenne et l'intégration des ressources.

Points clés :

Demande en hausse :
L'électrification des transports et de l'industrie, combinée à l'essor de nouvelles charges à haute densité telles que les centres de données, devrait augmenter considérablement la demande totale d'électricité.

Prolifération des technologies DC :
Les composants essentiels des systèmes énergétiques modernes, tels que les panneaux photovoltaïques, le stockage de batteries, l'éclairage LED, la plupart des appareils électroniques et les chargeurs de véhicules électriques, sont intrinsèquement basés sur le courant continu. Dans les réseaux CA traditionnels, cela nécessite une conversion inefficace CA-CC au point d'utilisation.

Double avantage : Capacité & Efficacité :
Les systèmes MVDC peuvent transmettre environ deux fois plus de puissance que les infrastructures CA équivalentes, offrant un moyen d'améliorer les corridors existants et de réduire la nécessité de nouvelles constructions. Les pertes d'énergie dans les systèmes MVDC sont également inférieures à celles des systèmes CA.

Intégration supérieure :
Le MVDC fournit une interface nativement efficace pour les technologies natives en courant continu, y compris les fermes solaires, le stockage de batteries, les centres de données, les électrolyseurs industriels et les stations de recharge de véhicules électriques à l'échelle mégawatt.

Flexibilité et contrôle améliorés :
Les convertisseurs électroniques de puissance au cœur des systèmes MVDC permettent une gestion active du réseau, permettant un contrôle précis du flux de puissance et de la tension. Cela facilite l'interconnexion des segments de réseau et améliore la qualité et la stabilité de l'énergie dans les réseaux CA parallèles.

Amélioration de la durabilité des infrastructures :
Pour la même capacité de transmission, les câbles et lignes MVDC nécessitent environ la moitié du cuivre, de l'aluminium et de l'acier des systèmes CA. De même, les équipements de conversion de puissance MVDC nécessitent beaucoup moins de matériel que les transformateurs CA conventionnels (par exemple, ~1 500 tonnes contre ~25 000 tonnes par GVA).

Les applications MVDC prêtes à stimuler la croissance du marché

Les principaux moteurs de croissance comprennent :

• Systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS)

• Centres de données

• Électrolyseurs industriels

• Recharge de véhicules électriques à l'échelle mégawatt

• Intégration des énergies renouvelables

Des obstacles majeurs subsistent

Malgré son potentiel, l'adoption généralisée du MVDC fait face à des défis critiques :

• Coûts initiaux élevés des convertisseurs de puissance et des composants

• Problèmes techniques non résolus en matière de gestion des pannes, de suppression des arcs et de corrosion

• Risque de vieillissement accéléré des infrastructures AC rétrofitées sous charge DC

La normalisation est urgente

L'obstacle le plus important est l'absence de normes complètes pour la technologie MVDC, la conception et l'exploitation des systèmes. Ce manque entrave l'interopérabilité, la fiabilité et la viabilité économique. Des efforts immédiats sont nécessaires pour définir une terminologie standardisée, des niveaux de tension, des classements d'équipement et des schémas de protection.

Conclusion

La technologie MVDC est prête à devenir un pilier de la société entièrement électrifiée de demain, offrant des avantages significatifs en termes d'environnement, d'économie et d'exploitation. Bien que la transition vers un système énergétique décarbonisé présente d'énormes défis, le MVDC offre une solution plus efficace, flexible, résiliente et durable pour les réseaux de demain.