Les étudiants alternants de 4e génie électrique sont formés à la communication scientifique dans le cours : synthèse d’activités. Aujourd’hui Benoît Le Camus présente les dernières avancées pour le courant continu qui redevient compétitif face au 50Hz dans nos maisons.

La guerre des courants opposait dans les années 1880 Thomas Edison, partisan de l’utilisation du courant continu, et Nikola Tesla, promoteur de l’utilisation du courant alternatif. L’histoire donnera finalement raison à Tesla et au courant alternatif, qui représente la grande majorité de l’énergie transportée et consommée.

Aujourd’hui, avec l’émergence de nouveaux usages, le courant continu va t-il s’imposer comme la norme ?

Avantages et inconvénients

Transport en haute tension

C’est généralement le courant alternatif qui est utilisé lors du transport et de la distribution d’énergie. Il permet, à 400 kV, de transporter l’électricité avec moins de pertes d’énergie que le courant continu sur de moyennes distances. En revanche au-delà de 100 kilomètres les pertes en alternatif deviennent bloquantes; elles sont liées notamment à l’échauffement des câbles.

A contrario, seul le courant continu permet de bâtir de gigantesques autoroutes de l’énergie, à l’image du projet attribué à Siemens l’été dernier : une liaison de 3 284 kilomètres traversant la Chine de part en part pour transporter 12 gigawatts – l’équivalent de 12 réacteurs nucléaires – à la tension faramineuse de 1,1 million de volts. De plus le courant continu ne nécessite qu’un seul fil quand il en faut trois pour l’alternatif, donc l’infrastructure sera moins lourde et moins coûteuse.

Figure 1 -Transformateur 1,1MV pour le projet de liaison en Chine

Consommation quotidienne

Le courant alternatif est généralement celui que l’on utilise dans les foyers pour les appareils électroménagers, l’éclairage et le chauffage, ou dans les entreprises : processus industriels, transport de personnes.

En revanche, tous les objets fonctionnant avec une batterie ou des piles sont alimentés avec du courant continu (appareils électroniques, voitures électriques). Des dispositifs de conversion (alternatif – continu) sont nécessaires pour passer d’un courant à l’autre et occasionnent des pertes de l’ordre de 20%  dans le meilleur des cas.

Figure 2 – Exemples d’utilisations quotidiennes

Les nouveaux usages

Trois tendances poussent vers le continu

La première est le numérique. La quantité d’appareils électroniques étant de plus en plus grande dans un foyer, les convertisseurs de tension tels que les adaptateurs secteurs se multiplient.

Figure 3 – La croissance des équipements numériques

La deuxième est l’essor du photovoltaïque, sur les toits des maisons particulières, bâtiments publics ou entreprises, ou encore au sein de parcs photovoltaïques. Cette production de courant continu doit être convertie en courant alternatif pour être injectée sur le réseau.

Figure 4 – La croissance du photovoltaïque

En dernier lieu, la multiplication des batteries de grandes capacités, que l’on trouve déjà dans les voitures électriques, ont vocation à s’installer également dans les bâtiments et sur le réseau.

Figure 5 – Synoptique d’installation photovoltaïque couplée à une batterie

Les CONDITIONS au changement :

Aujourd’hui, la technologie est prête, et ne constitue plus un obstacle au passage vers le courant continu.

L’obstacle principal au passage massif en courant continu est l’infrastructure déjà existante en courant alternatif. S’en passer ou la doubler d’un réseau continu serait trop coûteux. En revanche, pour les pays avec peu d’infrastructures de réseau et peu de capacités de production en alternatif, déployer le courant continu peut être très pertinent : le photovoltaïque apparaît donc dans les pays en développement comme la voie royale pour l’électrification.

Figure 6 – Parc photovoltaïque

Conclusion

La guerre des courants pourrait être relancée : les changements des modes de production d’énergie et les évolutions de la consommation remettent en cause le choix de l’alternatif comme mode exclusif de transport et de distribution d’énergie.

Aujourd’hui les productions se décentralisent évitant ainsi un transport source d’énormes pertes et la consommation en courant continu croît. Ce circuit court permet également l’interconnexion de nombreuses sources de production d’énergie et est donc favorable au courant continu.

Auteurs : Arnaud KEIL et Benoit LE CAMUS, avec les aimables contributions de David OGET et Jean-Michel HUBÉ.

Pour aller plus loin

• Article de L’usine nouvelle: « La revanche du courant continu »
• Article de Le monde de l’énergie : « La 3ème révolution industrielle commence maintenant… avec le retour du courant continu »

Bibliographie

Figure : https://twitter.com/enedis_paris/status/760432080769650689

Figure 1 : https://www.siemens.com/press/en/presspicture/index.php

Figure 2 : Crédits : iStock

Figure 3 : https://www.frandroid.com/telecom/322183_dossier-fibre-optique

Figure 4 : https://www.lemonde.fr/energies/article/2017/06/07/les-energies-renouvelables-en-hausse-dans-le-monde-malgre-des-investissements-en-baisse_5139722_1653054.html

Figure 5 : Hager group

Figure 6 : https://www.huffpostmaghreb.com/entry/le-solaire-en-afrique-lelectricite-pour-tous_mg_5aaf8c8ee4b00b7b73c56e84