Comment distribuer le courant électrique ?

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L’alimentation en courant continu fait parler de lui depuis une dizaine d’années. Grâce à cela, il sera bientôt possible d’utiliser l’énergie renouvelable à grande échelle et de la transporter depuis de grandes zones de production vers de grandes zones de consommation avec des pertes de transmission minimales, à haute tension et sur de très longues distances. L’émergence de la technologie numérique, la recherche de l’efficacité énergétique et la montée en puissance des grands champs photovoltaïques et éoliens sont d’autres tendances fondamentales qui poussent à la continuité. Cette technologie prend-elle enfin sa revanche ? Va-t-il bientôt remplacer la climatisation pour de bon ?

Une brillante rivalité : Edison vs Tesla

Il est utile de clarifier les différences entre les deux types d’électricité. Le courant continu est un courant électrique dans lequel les électrons circulent en continu dans la même direction, du négatif au positif. Circulant en courant alternatif, les électrons alternent dans les deux sens du cercle. La direction du courant s’inverse plusieurs fois par seconde, c’est-à-dire 50 ou 60 allers-retours par seconde pour une fréquence donnée de 50 ou 60 Hz.

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Aujourd’hui, les réseaux de transport et de distribution d’énergie du monde entier utilisent le courant alternatif. Cette situation est historique et remonte à la fameuse guerre des courants. Cette controverse technique et industrielle déplace les États-Unis à la fin des années 1880 et engage deux grands inventeurs, Thomas Edison (1847-1931) et Nikola Tesla (1856-1943). Dans les premières années qui ont suivi l’introduction de la distribution d’énergie, le courant continu était la norme. Mais le système de distribution était au point que Thomas Edison avait des inconvénients. Il n’utilisait que 110 V et ne permettait pas facilement l’utilisation de tensions plus élevées à ce moment-là. En raison de cette faible tension de fonctionnement et de la résistance des câbles provoquant des chutes de tension, les centrales électriques ne pouvaient se trouver à plus d’un kilomètre des sites d’exploitation. Cela a rendu impossible l’extension des réseaux électriques. »

Le courant continu a été rapidement détrôné par le courant alternatif. Ce système, développé par Nikola Tesla et commercialisé par Georges Westinghouse, avait l’avantage de pouvoir être transporté à haute tension et sur de plus longues distances grâce à des transformateurs de tension ascendante. Les transformateurs abaisseurs ont ensuite réduit le courant alternatif à des tensions plus pratiques pour un usage domestique ou industriel. Il s’agit du même système qui existe actuellement.

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En route vers une nouvelle guerre 

Mais les choses ont changé depuis. De grands progrès ont été réalisés dans le domaine de l’électronique haute performance et les réseaux électriques se sont développés de plus en plus. Plus les lignes de courant alternatif sont longues, plus la pertes. En plus des pertes actives, les connexions alternatives sont exposées à des pertes supplémentaires, appelées pertes réactives et liées au courant alternatif. Cela entraîne des limitations techniques sur la longueur des connexions électriques. Les câbles d’alimentation sous-marins, par exemple, sont limités à des longueurs comprises entre 50 et 100 kilomètres. Ce problème est résolu en utilisant un courant continu haute tension (HGDC). Cette technologie est plus stable et contrôlable, permet de transmettre de l’énergie sur de longues distances et est similaire aux autoroutes à énergie réelle avec des connexions qui peuvent être aériennes, souterraines ou sous-marines. Pouvons-nous donc imaginer que les lignes électriques CC haute tension les remplaceront progressivement par un courant alternatif ?

La transition complète du courant alternatif au courant continu ne sera pas si facile et coûtera trop cher. La plupart des infrastructures, qu’il s’agisse de petits groupes électrogènes ou de grandes centrales électriques classiques (charbon, gaz, énergie nucléaire), devraient être complètement modifiées. Les différents transformateurs de courant ne seraient plus utilisés. Tous les systèmes de mesure et d’arrêt censés couper l’alimentation devraient également être remplacés. Sans oublier que toute une série d’appareils que nous utilisons dans notre vie quotidienne ne fonctionnent qu’en courant alternatif.

D’autre part, l’idée serait d’avoir un réseau qui reste en courant alternatif à moyenne échelle et un réseau continu à plus grande échelle pour faciliter les échanges d’énergie, qu’ils soient renouvelables ou non. Selon que le temps est ensoleillé ou venteux, il peut être nécessaire de transporter de l’électricité d’un bout à l’autre du continent. À cette fin, le gouvernement allemand, par exemple, a décidé de renforcer son réseau électrique sur l’axe nord-sud en construisant des lignes HVDC, en utilisant autant que possible les corridors d’infrastructure existants.

Après tout, le courant de demain ne conduira peut-être pas à une nouvelle guerre des courants, mais plutôt à une coexistence entre des systèmes qui imaginent deux génies contre lesquels tout s’est disputé.

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