HVDC
Un HVDC est un équipement d'électronique de puissance utilisé pour la transmission de l'électricité en courant continu haute tension.
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HVDC - Distribution de l'énergie électrique - Électrotechnique - Sigle de 4 caractères
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Un HVDC est un équipement d'électronique de puissance utilisé pour la transmission de l'électricité en courant continu haute tension.
On parle quelquefois d'autoroute électrique pour ce principe dont nom anglais est High Voltage Direct Current, c'est-à-dire «courant continu haute tension» (CCHT en français).
Les HVDC représentent certainement le summum de l'électronique de puissance : les puissances unitaires se comptent fréquemment en gigawatts.
Technologie
Une liaison HVDC est , la majorité du temps, insérée dans un système de transmission en courant alternatif. Elle est par conséquent constituée de trois éléments :
- un redresseur,
- une ligne de transmission,
- un onduleur.
Généralement, le redresseur et l'onduleur sont symétriques et réversibles (c'est-à-dire qu'ils peuvent échanger leur rôle).
Historiquement, le redresseur et l'onduleur ont en premier lieu été réalisés avec des ampoules à vapeur de mercure. Actuellement, ils sont surtout réalisés avec des thyristors, quelques fois avec des IGBT.
Usage
Ces dispositifs de transmission de l'énergie électrique sont utilisés pour trois principales raisons ;
Pour transporter des puissances particulièrement importantes sur de longues distances
Le HVDC sert à transporter loin des puissances fréquemment supérieures à 1 000 MW. Il est dans ce cas technico-économiquement préférable d'utiliser du courant continu plutôt qu'alternatif classique (HVAC).
Le coût élevé de l'électronique de puissance est compensé par deux avantages décisifs :
- deux conducteurs sont nécessaires au lieu de trois en tension alternative (voire un seul, si on utilise la terre ou l'eau de mer comme deuxième conducteur), ce qui peut compenser le surcoût pour des liaisons longues ;
- au-delà d'une certaine distance, (50 à 100 km à peu près pour des liaisons sous-marines, 500 à 1 000 km pour les lignes électriques aériennes), les chutes de tension le long d'une liaison alimentée en courant alternatif sont trop importantes pour permettre la transmission.
En Chine, l'utilisation de ces liaisons se généralise, surtout pour transporter l'électricité produite à l'intérieur du pays (barrage des Trois-Gorges par exemple), vers les régions côtières, principales zones de consommation du pays. La ligne construite par Siemens de 1400 km devrait avoir fin 2010 une capacité de 5000 MW (record du monde en 2010). Un transformateur CCHT de 800 KV destiné au futur dispositif chinois d'une capacité de 6400 MW (soit l'équivalent de la production de 12 centrales au charbon de taille moyenne transportée sur 2000 km)
En 2009, la plus longue liaison HVDC du monde, Cahora Bassa (1 420 km), relie le Mozambique et l'Afrique du Sud.
La réalisation de liaisons sous-marines par câble sur de longues distances (typiquement plus de 50 km) en courant alternatif impose de compenser l'effet capacitif des câbles, faute de quoi la tension de ce câble est mal contrôlée. À cet effet, on installe dans les liaisons classiques des réactances de compensation à des points intermédiaires (postes électriques) de la liaison. Dans une liaison sous-marine, on ne peut pas envisager un poste électrique à un point intermédiaire (sous la mer). En courant continu, cet effet capacitif n'existe pas, et justifie l'utilisation des HVDC pour ce type de liaison. De futures grandes installations offshore pourront ainsi mieux exporter leur courant électrique.
Changement de fréquence
Interconnecter des réseaux électriques non synchrones ou présentant des fréquences différentes (50 Hz ou 60 Hz dans la presque totalité des cas) nécessite un système spécifique, et un HVDC est la réponse la plus courante. A titre d'exemple, l'Arabie saoudite et le Japon utilisent les deux fréquences.
Le projet d'interconnexion des pays du golfe Persique, surtout en 50 Hz, prévoit une liaison HVDC de 1800 MW avec ce pays. C'est aussi le cas de la France et du Royaume-Uni, qui quoique tous deux à 50 Hz, ne sont pas reconnus comme synchrones.
Contrôle du transit de puissance
Le troisième intérêt des HVDC est le contrôle du transit de puissance entre deux parties d'un réseau électrique. Les équipements HVDC conçus pour cette application ne comportent le plus souvent pas de ligne de transmission, et les deux extrémités sont sur le même site : on parle de HVDC dos à dos (en anglais : back to back). Occasionnellemen ces équipements peuvent être en parallèle avec une liaison alternative.
En fait une grande partie des HVDC en service dans le monde sont des back to back. Des grands pays, comme la Chine, l'Inde, les États-Unis par exemple, présentent plusieurs «régions électriques» difficilement interconnectables entre elles, quoique synchrones.
Le Québec utilise le plus souvent le HVDC back to back pour ses interconnexions avec les réseaux voisins de l'état de New York, de la Nouvelle-Angleterre et du Nouveau-Brunswick. La présence de ces interfaces a permis à Hydro-Québec de maintenir le service — à l'exception de cinq centrales hydroélectriques qui étaient directement branchées sur le réseau ontarien — tandis que 50 millions de personnes dans les réseaux voisins de l'Ontario et du nord-est des États-Unis étaient privées d'électricité au cours de la panne de courant nord-américaine du 14 août 2003. Il en va de même pour la ligne HVDC de 1 480 km qui relie les centrales du projet de la Baie-James au poste Sandy Pond, près de Groton au Massachusetts[1]. Une nouvelle interconnexion back to back de 1 250 MW est présentement en construction au poste Outaouais, localisé à la frontière du Québec et l'Ontario. Elle entrera en service au cours de l'année 2010[2].
Installations
Installations existantes
Voir aussi : Listes des Installations de HVDC
| Nom | Puissance (MW) | Tension (kV) | Distance (km) | Commentaire |
|---|---|---|---|---|
| liaison à courant continu Italie-Corse-Sardaigne | 300 | 200 | 118+304 | câble sous-marin et ligne aérienne |
| IFA 2000 (interconnection France-Royaume-Uni) | 2000 | ±270 | 78 | câble sous-marin |
| Itaipu (Brésil) | 6300 | ±600 | 785//805 | ligne aérienne, changeur de fréquence le plus puissant du monde |
| Cahora Bassa (Mozambique-Afrique du Sud) | 1920 | 533 | 1420 | ligne aérienne |
| Baltic-Cable (Allemagne-Suède) | 600 | 400 | 170 | |
| Kontek (Allemagne-Danemark) | 600 | 400 | 170 | |
| GK Dürnrohr (Autriche) | 600 | 160 | back to back | transit de puissance |
| GK Wien-Südost (Autriche) | 600 | 160 | back to back | transit de puissance |
| GKK Etzenricht (Allemagne) | 600 | 160 | back to back | transit de puissance |
| Chandrapur (Inde) | 1000 | 205 | back to back | transit de puissance |
| Radisson (Baie James) - Nicolet - Des Cantons - Sandy Pond (Québec) [3], [4] | 2000 | ±450 | 1480 | câble sous-marin et ligne aérienne |
| Poste Châteauguay (Québec) [5], [6] | 1000 | 140 | back to back | transit de puissance |
| Poste Outaouais (Québec) [7] | 1250 | 175 | back to back | transit de puissance |
| Fenno-Skan (Suède-Finlande) | 500 | 400 | 233 | câble sous-marin et ligne aérienne |
| NorNed (Norvège-Pays-Bas) | 700 | ±450 | 580 | câble sous-marin le plus long au monde |
| Cross Sound Cable (États-Unis) | 330 | ±150 | 40 | câble sous-marin |
Projets en cours
De nombreux projets sont en cours de réalisation dont BritNed [8] entre le Royaume-Uni et les Pays-Bas, des projets en Inde et en Chine.
Projets futurs
- RTE et Terna ont un annoncé un projet de HVDC entre la France et l'Italie, qui passerait par la galerie de service du Tunnel du Fréjus[9]
- La nouvelle liaison entre la France et l'Espagne devrait se réaliser par câbles enterrés à courant continu. [10]
- le projet DESERTEC de la Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation implique plusieurs liens HVDC pour transporter l'électricité produite dans le désert dans plusieurs pays africains et jusqu'en Europe.
Notes et références
- ↑ (en) U. S. -Canada Power System Outage Task Force, Final Report on the August 14, 2003 Blackout in the United States and Canada : Causes and Recommendations, Washington/Ottawa, avril 2004, p. 102
- ↑ Hydro-Québec, «Poste de l'Outaouais à 315-230 kV. Déroulement des travaux», juin 2007. Consulté le 20 mars 2009
- ↑ Assemblée nationale - Rapport sur l'apport de nouvelles technologies dans l'enfouissement des lignes électriques à haute et particulièrement haute tension
- ↑ The ABB Group, «The HVDC Transmission Québec - New England». Consulté le 9 mai 2009
- ↑ Siemens, «Poste Châteauguay (1984) ». Consulté le 8 mai 2009
- ↑ The ABB Group, «Châteauguay back-to-back upgrade». Consulté le 9 mai 2009
- ↑ The ABB Group, «Outaouais back-to-back». Consulté le 9 mai 2009
- ↑ documentation de présentation de BritNed
- ↑ Communiqué de presse commun de RTE et TERNA du 30 novembre 2007
- ↑ décret du 23 octobre 2008
Voir aussi
Liens externes
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