La passion du courant continu Les réseaux électriques à courant continu locaux permettent d'économiser jusqu'à 20 % d'énergie, de stocker directement l'électricité produite et de réduire la quantité de ressources nécessaires à leur construction.
Les jumeaux DC
Ils sont les figures de proue de la technologie DC chez Phoenix Contact. Martin Wetter et Christian Helmig soutiennent avec conviction le modèle de Phoenix Contact, la All Electric Society. Et le courant continu, ils en sont sûrs, peut apporter une contribution précieuse à la réussite de la transition énergétique durable.
Il est partout
Au quotidien, la tension continue nous entoure en permanence. « Le courant continu est dans chaque appareil électrique doté d'un écran, de la machine à laver au smartphone, en passant par l'électronique automobile. Chaque entraînement électrique fonctionne généralement avec du courant continu. Chaque batterie stocke du courant continu. Il n'existe que très peu d'appareils, comme les vieux grille-pains ou les fers à repasser, qui fonctionnent directement sur courant alternatif », explique Martin Wetter.
Et Christian Helmig ajoute : « Avec les producteurs d'énergie renouvelable, notamment le solaire, la tension continue est redevenue un sujet actuel. Que ce soit dans les panneaux solaires ou les éoliennes, l'énergie captée y est d'abord transformée en courant continu. Et dans les véhicules électriques, des batteries à courant continu entraînent les roues. »
Champ photovoltaïque sur le toit de la All Electric Society Factory de Phoenix Contact
Avantage : courant continu
De solides arguments jouent en faveur des successeurs de Thomas Alva Edison : l'efficacité, la possibilité de stockage et les ressources. Il est évident qu'à chaque transformation d'énergie, une partie de celle-ci est perdue en chaleur. Lorsque l'électricité est produite par le vent ou le soleil, elle se présente d'abord sous forme de tension continue. La conversion en courant alternatif « mange » environ 20 % de l'énergie initiale. Cette perte peut être évitée si l'on reste dans le monde du courant continu.
Le deuxième avantage est lié à la récupération, c'est-à-dire à l'utilisation de l'énergie cinétique excédentaire. « C'est particulièrement facile avec le courant continu. Et ce n'est pas seulement important pour l'électromobilité, mais aussi dans de nombreux domaines industriels, comme les systèmes de rayonnages en hauteur ou les robots industriels. L'énergie est récupérée lorsque le mouvement diminue », ajoute le directeur de l'innovation M. Wetter. « L'efficacité est donc l'une des questions centrales lorsqu'il s'agit d'accroître l'utilisation du courant continu. »
Les stations de recharge fournissent un courant continu aux batteries de traction des véhicules électriques
La possibilité de stockage direct est un autre point positif. L'énergie provenant des batteries est du courant continu. Les systèmes à courant continu peuvent stocker ou récupérer de l'énergie directement dans des batteries sans conversion. Les systèmes deviennent moins complexes, ce qui permet alors des gains d'efficacité.
Il faut aussi mentionner la préservation des ressources, qui commence par l'économie de matériel, puisque les fils de cuivre nécessaires présentent des sections nettement plus petites. De plus, la puissance de raccordement nécessaire, c'est-à-dire la quantité d'énergie électrique que l'opérateur réseau met contractuellement à disposition, peut diminuer d'environ deux tiers par rapport à un raccordement traditionnel en tension alternative. « Cela permet d'économiser immédiatement de l'argent, avant même qu'une machine ne fonctionne », explique Christian Helmig.
Le Dr Martin Wetter explique les avantages du courant alternatif
Avantage : courant alternatif
Le courant alternatif déploie ses avantages lors de la transmission de l'énergie sur de longues distances. Dr Wetter : « Si je veux transmettre une certaine puissance, j'ai besoin de multiplier le courant par la tension. Si je veux transmettre beaucoup de puissance, je dois augmenter le courant ou la tension, ou les deux. Or, les pertes de transmission sur de telles lignes dépendent exclusivement du courant. Elles augmentent même de manière quadratique, donc deux fois plus de courant signifie quatre fois plus de pertes. C'est pourquoi on transmet de grandes puissances sur de longues distances avec du courant alternatif, à haute tension. On minimise ainsi les pertes de transmission. La conversion se fait de manière simple et extrêmement fiable avec des transformateurs appropriés. » Dans la technique classique des réseaux de distribution avec quelques grandes centrales électriques et une distribution en étoile, le courant alternatif est donc de mise.
Le courant alternatif marque également des points en matière de maniabilité. Martin Wetter explique : « En soi, il n'existe rien qui ne puisse fonctionner avec du courant continu. Mais ce que nous avons obtenu dans le domaine du courant alternatif, c'est un niveau de sécurité extrêmement élevé. À titre de comparaison, environ 3 000 personnes meurent chaque année sur les routes rien qu'en Allemagne. Mais seulement 30 morts par électrocution, malgré l'énorme diffusion. »
Le Dr Christian Helmig explique les différences entre DC et AC
Pourquoi l'utilisation du courant continu est-elle encore l'apanage des spécialistes ? Christian Helmig explique : « Au quotidien, la vraie différence entre DC et AC est l'absence de passage par zéro de la tension. Lorsque l'on débranche un appareil en service dans un réseau de tension alternative, un arc électrique se forme. Mais on le remarque à peine, car il ne dure qu'une fraction de seconde. Avec le courant continu, il faut être nettement plus vigilant. Débrancher un appareil sous tension continue déclenche un arc électrique dangereux, qui met massivement en danger aussi bien l'utilisateur que le matériel. C'est pourquoi l'un des objectifs de notre développement de produits est d'atteindre, en matière de technologie, un niveau de sécurité similaire à celui auquel l'utilisateur final est habitué avec le courant alternatif pour le courant continu. »
ArcZero – connecteurs pour réseaux électriques à courant continu
La collaboration fait la force du DC
C'est là qu'intervient Martin Wetter : « Nous avons aujourd'hui, grâce à la nouvelle électronique de puissance, des possibilités de rendre à nouveau utilisables les avantages de la tension continue. Et nous avons de premiers produits qui visent spécifiquement l'utilisation directe du courant continu. Mais il n’y a pas encore assez de normes standardisées. »
Le Dr Helmig ajoute : « Notre ArcZero, par exemple, est le premier connecteur que nous avons développé uniquement pour le DC. Un circuit est intégré pour détecter le contact. Si je retire le connecteur en charge, un arc électrique se forme également, mais il est minime, car le courant fait réagir le circuit. ».
M. Wetter : « Cela montre pourquoi nous ne pouvons pas tout mettre en œuvre immédiatement en DC. Un simple connecteur et une simple prise de courant, pour obtenir la même maniabilité, sont nettement plus complexes en termes de construction. Là, le monde du courant alternatif est tout simplement bien établi. C'est pourquoi nous sommes également membres fondateurs de l'Open Direct Current Alliance (ODCA), qui regroupe déjà plus de 70 entreprises dans le but de développer des normes pour les appareils. L'idée de système dans ce contexte est plus importante que la concurrence individuelle des innovations. »
Le Dr Helmig et le Dr Wetter sont convaincus par le DC
Conclusion
Le Dr Helmig se montre confiant : « Avec la multiplication des show cases, il devient de plus en plus facile de mettre en œuvre cette technologie. Entre-temps, l'intérêt des clients n'a cessé de croître. Beaucoup de nos clients industriels veulent en savoir plus sur les expériences que nous faisons actuellement avec la All Electric Society Factory et nous rendent également visite. »
Les deux innovateurs ne doutent pas du succès de leur mission : « Nous croyons à la pertinence de cette technologie. Les avantages sont évidents. Elle correspond parfaitement à notre vision d'une All Electric Society, dans la mesure où les produits à développer sont eux aussi des investissements prometteurs pour l'avenir. »
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