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La guerre des courants – Un petit voyage dans l'histoire des réseaux d'énergie

En 1890, Thomas Alva Edison (General Electrics) et George Westinghouse (Westinghouse Electric) se sont engagés dans la première bataille économique sur une norme technique de l'histoire industrielle. Cette bataille est entrée dans l'histoire comme « la guerre des courants ». Le point de discorde était la part de marché des compagnies électriques respectives et l'application des réseaux électriques à courant continu ou alternatif comme norme électrique aux États-Unis. Edison défendait le courant continu et a déposé de nombreux brevets dans ce domaine, qu'il a payés très cher. En conséquence, la libre concurrence et l'innovation ont été entravées. En raison de ces restrictions liées aux brevets, Westinghouse a privilégié le courant alternatif, qui était libre en vertu du droit des brevets.

À la fin de 1887, Edison disposait de 121 réseaux à courant continu et Westinghouse, ainsi que la Thomson-Houston Electric Company, disposaient de 90 réseaux à courant alternatif aux États-Unis, ce qui a entravé l'expansion des réseaux d'Edison.

Toutes les entreprises avaient leurs propres systèmes de lignes, dont certains se croisaient et se chevauchaient. Pendant de nombreuses années, les deux adversaires se sont livrés une guerre médiatique, Edison tentant de bannir son adversaire du marché en invoquant le danger du courant alternatif aux yeux du public. Le grand avantage du courant alternatif, cependant, était son énorme portée dans les réseaux et il est finalement devenu la norme vers la fin du 19ème siècle.

Vous pouvez trouver plus de détails sur la guerre des courants à l'adresse suivante : https://fr.wikipedia.org/wiki/Guerre_des_courants.
Deux films intéressants illustrent cette période : « Edison - une vie pleine de lumière » et « Tesla », qui décrit le rôle de Nikola Tesla en tant qu'inventeur du courant alternatif biphasé d'aujourd'hui.

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Le problème d'aujourd'hui

Augmentation de la consommation d'énergie

Par rapport à la fin du siècle dernier, la consommation d'électricité a énormément augmenté. L'électrification des ménages et des entreprises commerciales entraîne une augmentation constante de la consommation d'électricité. En particulier avec le passage aux véhicules électriques, une augmentation explosive est attendue dans les prochaines années. L'émergence massive de la recharge va poser des défis majeurs à l'infrastructure actuelle. La consommation d'énergie croissante dans le secteur informatique, avec l'augmentation du nombre de centres de données, engloutit également de grandes quantités d'énergie.

Augmentation des coûts énergétiques

Le prix de l'électricité pour les ménages privés suit une tendance à la hausse dans la plupart des pays depuis des années. En Allemagne, par exemple, le prix de l'électricité a plus que doublé en 20 ans. Et la tendance est toujours à la hausse. Dans ce contexte, produire et utiliser soi-même l'électricité est une alternative intéressante. En raison des faibles taux de remboursement du réseau, le stockage de sa propre énergie est un sujet de plus en plus important pour les propriétaires afin de réduire davantage les factures d'électricité et de gagner en indépendance grâce à l'optimisation de l'énergie.

Les énergies renouvelables et la transition énergétique

L'énergie renouvelable ne vient pas régulièrement. Lorsque le soleil ou le vent produisent de l'énergie, cela ne signifie pas que cette énergie sera consommée quelque part au même moment. L'amortissement intermédiaire de l'augmentation de la production d'électricité est un défi majeur. C'est pourquoi, lorsque la production d'énergie est quasi nulle, des centrales électriques conventionnelles sont nécessaires pour pouvoir continuer à servir tous les consommateurs. La transition énergétique ne peut actuellement pas être mise en œuvre sans la technologie conventionnelle dans les grands réseaux. Il s'agit d'un défi systémique lié à la production d'énergie ancienne et nouvelle ainsi qu'à la maîtrise d'un volume de production et de consommation d'énergie très inégal.

Augmentation de la capacité des réseaux électriques

L'énorme volume de production d'énergie dû aux énergies renouvelables ainsi que l'augmentation rapide de la consommation d'énergie posent d'énormes problèmes à nos lignes électriques existantes. L'expansion des réseaux pour répondre aux nouvelles exigences est associée à des coûts élevés. Les pics de production d'énergie et de consommation élevés à différents moments doivent être constamment équilibrés et régulés de manière générale. Et la transition énergétique de 2050 nécessite une couverture photovoltaïque encore plus importante. Souvent, la puissance totale d'un système photovoltaïque ne peut même pas être utilisée en raison de la faiblesse des connexions au réseau.

Dans les années à venir, de nombreux quartiers et districts neutres en énergie seront construits. Ces initiatives locales sont fructueuses, rentables et respectueuses de l'environnement. De plus en plus, de nombreux fournisseurs d'énergie privés dotés de leurs propres petits réseaux apparaîtront, alimentant leurs quartiers de manière autonome et autosuffisante. L'histoire semble se répéter : une nouvelle guerre de l'électricité entre les réseaux à courant continu et à courant alternatif est imminente - du moins sur un plan idéaliste, car les deux systèmes sont parfaitement capables de coexister et même de profiter l'un de l'autre. Avec le recul, Edision aurait-il pu avoir raison avec son idée de réseaux à courant continu ?

Le monde change – La guerre des courants 2.0

Pour une alimentation électrique centralisée avec une production d'énergie centralisée, le courant alternatif, avec sa large gamme établie, présente un avantage certain. Cependant, la production d'électricité est de plus en plus décentralisée grâce aux énergies renouvelables, comme les petits systèmes photovoltaïques installés sur les toits de nombreuses maisons et le nombre croissant de grands systèmes photovoltaïques. Avec les réseaux régionaux en courant continu et leur portée plus courte, les grands réseaux en courant alternatif peuvent être énormément soulagés. Main dans la main avec les compagnies d'électricité, un soutien mutuel est possible grâce à l'allègement du réseau et à une meilleure efficacité énergétique. Les pics de production ne doivent plus être équilibrés et peuvent être consommés ou stockés directement dans le réseau DC. Les coûts élevés d'extension des réseaux de courant alternatif sont économisés. En outre, tout le potentiel des systèmes photovoltaïques peut être utilisé directement dans un micro-réseau à courant continu.

La vision de nombreux petits réseaux décentralisés de courant continu n'en est qu'à ses débuts. En raison de sa grande efficacité énergétique, cette technologie est de plus en plus populaire. En effet, l'énergie solaire produite en courant continu n'a plus besoin d'être convertie, mais va directement aux consommateurs de courant continu, tels que les pompes à chaleur, les accumulateurs ou les véhicules électriques. L'électricité DC autoproduite peut maintenant être utilisée avec des pertes beaucoup plus faibles (sans pertes de conversion).

Un câble spécial d'alimentation en courant continu (DC link) sert de connexion entre les producteurs et les consommateurs d'électricité. Selon le consommateur, le courant continu est soit directement acheminé vers les consommateurs de courant continu via des convertisseurs DC/DC ou des convertisseurs de fréquence à haut rendement, et vers les consommateurs de courant alternatif (comme un ménage) via un onduleur DC/AC, soit injecté dans le réseau.

Dans un avenir proche, il s'agira de convertir partiellement ou totalement des zones résidentielles, des entreprises commerciales ou d'autres grands bâtiments au courant continu. Les systèmes d'éclairage, les stations de recharge électronique ou les piles à combustible peuvent recevoir directement du courant continu. Dans une ZEV, les consommateurs de courant continu peuvent être alimentés directement à partir du réseau de courant continu via des convertisseurs de fréquence tels que des pompes à chaleur ou des chauffages infrarouges. Une entreprise commerciale peut faire fonctionner les moteurs électriques de ses machines directement à partir de son propre système solaire via des convertisseurs de fréquence avec son propre courant continu. Beaucoup est possible, beaucoup est dans les tiroirs à idées, beaucoup est en train de changer.

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