Le courant alternatif triphasé (AC) comme le courant continu (DC) exige des réseaux de distribution un équilibre générateur-récepteur. Dans cet article, on cherche tout d'abord à maîtriser les régimes transitoires dans les réseaux AC ou DC en cas de dysfonctionnement, grâce à une conversion d'énergie statique. Ensuite, on suggère une nouvelle association par la création d'un réseau DC pour optimiser le transfert de puissance. Cette association trouvera un intérêt tout particulier en Bretagne où le réseau de distribution AC est fragile.
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Michel PINARD
: Normalien, Professeur agrégé hors classe - Professeur au conservatoire national des arts et métiers et à l'ESIEE
INTRODUCTION
Qu'est-ce qu'un réseau électrique AC de puissance ? Un ensemble de lignes ou de câbles reliant un grand nombre de générateurs, généralement à courant alternatif triphasé à des récepteurs (ou charges) par l'intermédiaire de transformateurs ou de convertisseurs, car le transport exige l'utilisation de la haute tension.
L'arrivée des énergies renouvelables (éoliennes, hydroliennes, photovoltaïque…) et des convertisseurs de puissance (à transistors IGBT) incite les installateurs à utiliser le courant continu pour le transport de l'électricité. Cette nouvelle donne amène les électriciens à réfléchir sur l'opportunité de l'utilisation de réseaux à courant continu DC haute tension au côté des réseaux à courant alternatif. Cette approche est dénommée réseau HVDC (High Voltage Direct Current).
On s'intéresse ici aux régimes transitoires particuliers intervenant par exemple lors d'un court-circuit brutal sur un câble en courant AC en comparaison avec ceux du même câble en courant DC, soumis à la même tension. Ce qui nous mène à une étude des possibilités des transferts de puissance entre les deux réseaux, pour obtenir une association optimale.
Il est alors possible d'envisager l'implantation géographique de générateurs à courant continu (éoliennes, panneaux photovoltaïques, hydroliennes, batteries…) pour rendre effectivement cette association optimale. On présente des exemples déjà en service ou en prévision notamment de réseaux HVDC autour de la Méditerranée.
En fin d'article est abordé le sujet de la Bretagne, actuellement déficitaire en énergie, on y suggère la construction d'un nouveau réseau de courant continu exploitant les énergies renouvelables qui sont particulièrement variées dans cette région : vent, mer, lumière…
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Qu'un câble soit alimenté par la tension U pour débiter un courant continu i ou qu'il soit alimenté par la tension Va pour débiter un courant alternatif ia , l'étude de son comportement dans la transmission de la puissance est régie par des équations aux dérivées partielles dites des télégraphistes.
Considérons la figure 1 (par convention, la source est à l'abscisse x = 0). On désigne par λ l'inductance linéique en (H · m–1), γ la capacité linéique en F · m–1 et r la résistance linéique en Ω · m–1.
Pour un élément de longueur dx de la ligne, on écrit :
la chute de la tension δv, en introduisant r et λ respectivement les résistance et inductance linéiques de la ligne :
( 1 )
la réduction du courant δi, en introduisant γ la capacité linéique de la ligne :
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DAHMANI (O.) -
Évaluation de l'architecture optimale du réseau électrique d'un champ éolien offshore.
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(2) -
BERNARD (C.), SEBRAO-OLIVEIRA (C.), LAVAL (B.), VAUDOUER (C.) -
Panneau photovoltaïque et algorithme MPPT à base de logique floue.
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http://www.solar-fabrik.de/
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FOCH (H.), MEYNARD (T.) -
Les convertisseus statiques percées dans les applications – Révolution dans les architectures.
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DEFAY (F.) -
Commande prédictive directe d'un convertisseur multicellulaire triphasé pour une application de filtrage actif.
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Université de Toulouse, déc. 2008.
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IEA International Energy Agency -
Mini réseau PV pour électrification rurale.
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Rapport AEI-PVPS T9-13:2013 CLUB-ER, Publication Thématique, juil. 2013.
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Bibliographie & annexes
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Étude d'associations de réseaux AC-DC
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