Cet article de blog examine les limites du système à courant alternatif qui a dominé le secteur de l'énergie pendant 130 ans et explore les raisons pour lesquelles le courant continu suscite un regain d'intérêt.
À la fin du XIXe siècle, lors de l'invention de l'électricité, l'humanité se trouvait à un tournant historique, devant établir une norme pour la production et la distribution d'énergie. Il était évident que l'électricité deviendrait la source d'énergie de l'industrie et des foyers, et que le futur système électrique dépendrait de l'efficacité de sa distribution. Deux génies s'affrontèrent durant cette période cruciale : Edison, partisan du courant continu (CC), et Tesla, défenseur du courant alternatif (CA). Edison soutenait que l'électricité devait être fournie par courant continu, où le sens et l'intensité du courant restent constants, tandis que Tesla insistait sur le courant alternatif, où le sens et l'intensité varient périodiquement. Leur rivalité dépassait le simple débat technique ; il s'agissait d'un choix fondamental qui allait déterminer le mode de production et de distribution d'énergie de l'humanité. Ce processus a suscité des discussions approfondies sur les avantages et les inconvénients des différentes méthodes de transmission de l'énergie.
L'insistance d'Edison sur le courant continu était étroitement liée à son invention, l'ampoule à incandescence. Les ampoules à incandescence nécessitaient une tension stable et un courant constant, rendant ainsi le courant continu idéal. Edison défendait ardemment le courant continu, soulignant son lien indissociable avec son invention. Cependant, techniquement, le courant continu souffrait de pertes de puissance importantes lors de sa transmission sur de longues distances. Tesla, quant à lui, soutenait le système de courant alternatif (CA), qui pouvait résoudre le problème d'efficacité de la transmission sur de longues distances. Les pertes de puissance constituaient un problème majeur à l'époque, et le CA présentait un avantage considérable en réduisant ces pertes sur de longues distances, car la tension pouvait être facilement élevée à l'aide de transformateurs. Par conséquent, le système de courant alternatif de Tesla a finalement prévalu, et aujourd'hui, le courant alternatif est couramment utilisé via des transformateurs et des prises de courant.
Cependant, depuis peu, des initiatives visant à revenir au courant continu (CC) émergent un peu partout, remettant en cause le statut du courant alternatif (CA) comme méthode d'alimentation électrique standard depuis plus de 130 ans. Qu'est-ce qui pourrait motiver ce changement ?
De même qu'une personne se penche ou s'étire pour éviter un obstacle, le courant électrique modifie son flux lorsqu'il rencontre une résistance dans un circuit. La résistance est l'obstacle qui entrave la circulation du courant et provoque une perte d'énergie électrique. Réduire cette résistance lors du transport d'électricité est essentiel pour améliorer l'efficacité. Dans les systèmes à courant continu (CC), cette résistance reste constante. En revanche, dans les systèmes à courant alternatif (CA), le sens du courant change périodiquement, générant une résistance supplémentaire. Cette résistance est appelée réactance, et la perte de puissance qui en résulte est appelée puissance réactive. La puissance réactive est incluse dans le courant, mais il s'agit d'une puissance excédentaire qui ne peut être utilisée comme source d'énergie. Si cela ne pose pas de problème majeur pour les courtes distances de transport, la résistance et la réactance des lignes augmentent avec la distance, ce qui entraîne une hausse de la puissance réactive et une baisse de l'efficacité du transport. Autrement dit, les systèmes à courant alternatif peuvent devenir inefficaces pour le transport d'électricité sur de longues distances.
Par ailleurs, au-delà des pertes de puissance lors du transport, la méthode de transmission économique est également cruciale. En courant alternatif (CA), l'intensité du courant et la tension fluctuent constamment, ce qui impose de prendre en compte toutes les variations possibles lors de la conception. À l'inverse, les systèmes à courant continu (CC) présentent un courant circulant dans une direction constante, ce qui simplifie la conception et réduit les coûts d'équipement et d'installation. De plus, la réactance, phénomène propre au CA, est inexistante en CC, ce qui rend ce dernier relativement plus stable et adapté au transport à haute capacité. De ce point de vue, les systèmes CC offrent un potentiel important pour une distribution d'énergie plus stable et plus économique.
La technologie du courant continu haute tension (CCHT) s'impose comme une solution novatrice grâce aux progrès technologiques. Ce procédé convertit le courant alternatif haute tension produit dans les centrales électriques en courant continu à l'aide d'équipements de conversion pour le transport, puis le reconvertit en courant alternatif à la réception grâce à des convertisseurs pour son utilisation.
Bien que la conversion de la tension continue soit complexe, des dispositifs semi-conducteurs comme les thyristors ou les IGBT peuvent désormais générer du courant continu haute tension. Le système à courant continu est stable car le sens du courant est constant, ce qui élimine la réactance. De plus, il ne présente aucune puissance réactive, ce qui le rend plus efficace que les systèmes à courant alternatif.
La technologie HVDC, forte de ses nombreux avantages, est déjà utilisée dans divers domaines. En Corée du Sud, depuis la fin des années 1990, des câbles sous-marins relient l'île de Jeju à Jindo et Haenam, permettant ainsi le transport d'électricité en courant continu. En Europe, l'interconnexion des réseaux électriques nationaux contribue à la mise en place d'un système d'approvisionnement énergétique à l'échelle du continent. De plus, cette technologie est parfaitement adaptée au transport de l'électricité produite par les parcs éoliens offshore, une forme d'énergie renouvelable, garantissant ainsi un approvisionnement énergétique stable.
Bien entendu, les réseaux électriques fonctionnant en courant alternatif étant établis depuis plus de 130 ans, leur conversion rapide en courant continu représente un défi de taille. De plus, la commercialisation de ces réseaux implique la résolution de problèmes tels que les harmoniques générées lors de la conversion du courant alternatif haute tension en courant continu. Néanmoins, si ces problèmes sont résolus grâce à la recherche continue et aux progrès technologiques, les systèmes à courant continu s'imposeront comme une technologie clé pour des réseaux électriques écologiques et performants dans un avenir proche.
Bien qu'Edison ait perdu la guerre des courants il y a 130 ans en raison des limitations des systèmes à courant continu, aujourd'hui, grâce aux technologies avancées, l'alimentation en courant continu est réexaminée, marquant ainsi le début de la revanche d'Edison.
