Un nouveau réseau pour un nouveau type d’énergie
La transition de l’Europe vers des énergies renouvelables nécessite plus que l’éolien, le solaire et l’hydraulique. Elle nécessite également une nouvelle infrastructure énergétique. «La transition énergétique a besoin de réseaux électriques plus flexibles, numériques, résilients et capables d’intégrer une part importante d’énergies renouvelables», déclare Jonatan Peris Rivas, gestionnaire de projet chez CIRCE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Le projet SSTAR(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, contribue à la mise en place de cette infrastructure. Coordonné par CIRCE, il visait à faire évoluer la technologie des transformateurs à semi-conducteurs (SST pour «solid-state transformer») au-delà du stade basse tension et à la rendre viable pour les applications de réseau à haute tension. «SSTAR fait progresser le domaine en démontrant que les SST à haute tension peuvent passer du concept à des prototypes validés expérimentalement, avec des données crédibles sur leurs performances, leur sécurité et leur durabilité», ajoute Jonatan Peris Rivas. Les SST sont des dispositifs électroniques de puissance avancés qui remplacent les transformateurs à noyau de fer magnétique par une commutation à semi-conducteurs haute fréquence.
Trois axes d’innovation
Au cœur du projet se trouvent trois axes d’innovation, dont l’un concerne un fluide diélectrique biosourcé durable conçu pour améliorer les performances d’isolation. Le projet a finalement permis de produire un échantillon de 200 litres de son fluide à base végétale, qui pourrait être utilisé dans le prototype SST. En outre, les chercheurs ont mis au point un module SST à haute tension basé sur l’alimentation inductive bidirectionnelle, ainsi qu’une architecture de contrôle décentralisée en cascade en pont en H pour augmenter le nombre de modules sans contrôleur central. Ces développements ont ensuite été intégrés et validés dans deux bancs d’essai certifiés, le prototype SST basé sur l’IPT atteignant un transfert de puissance de 76,7 kW à 1 500 V avec un rendement d’environ 95 % en fonctionnement résonant. Le convertisseur en cascade décentralisé en pont en H, quant à lui, a été validé avec 28 modules connectés en série à une tension de réseau simulée de 66 kV et 100 A RMS, correspondant à 660 kW par branche, sans contrôleur de supervision central. «Notre évaluation de durabilité ultérieure a montré que le concept de SSTAR peut améliorer considérablement les performances environnementales, notamment lorsqu’il est alimenté par de l’électricité renouvelable», explique Jonatan Peris Rivas. Le projet a également identifié les microréseaux industriels, les centres de données et les installations d’énergies renouvelables en mer comme étant les applications les plus prometteuses de ses solutions.
Une voie claire vers les transformateurs statiques à haute tension
SSTAR a ouvert la voie aux SST à haute tension qui sont non seulement prometteurs sur le plan technique, mais aussi plus durables et mieux adaptés aux besoins réels du réseau. Ce faisant, il a contribué à positionner les SST comme une technologie clé pour les systèmes électriques à forte composante renouvelable, à savoir des systèmes qui permettront à terme la transition énergétique et l’électrification de l’Europe. «Le projet ne s’est pas arrêté aux idées de laboratoire; il a produit des prototypes validés, une évaluation de la durabilité et de l’impact social, ainsi qu’une feuille de route claire pour atteindre la maturité technique», conclut Jonatan Peris Rivas. «Cette combinaison de prouesses techniques et de vision systémique constitue probablement le plus grand succès de SSTAR.» S’appuyant sur les résultats du projet, les chercheurs travaillent désormais à perfectionner ses prototypes grâce à de nouveaux partenariats industriels, des investissements et des opportunités de financement.
