Innovation technologique – Connecter plus efficacement les centrales photovoltaïques aux réseaux haute tension

Selon l'Agence Internationale de l'Énergie, le photovoltaïque sera la première source de production d’électricité dans le monde avant 2050. Des centrales solaires de plusieurs gigawatts sont déjà en service et même à de tels niveaux de puissance, ces centrales fonctionnent en basse tension, ce qui limite la puissance maximale des chaînes de panneaux qui les composent et des onduleurs, et nécessite une architecte avec des branches élémentaires en parallèle et un câblage complexe et coûteux.

Par ailleurs, afin d’utiliser au mieux les surfaces artificialisées, le photovoltaïque intéresse de plus en plus les infrastructures existantes qui ont souvent une configuration linéaire comme les voies routières, ferroviaires et fluviales. Ce type de configuration entraine une augmentation la puissance de production et donc le courant électrique à transporter.

Enfin, la connexion au réseau de distribution moyenne tension (20 kV triphasé) est réalisée par des transformateurs encombrants, qui fonctionnent à la fréquence de 50Hz du réseau. Cela conduit à des centrales photovoltaïques globalement non optimisées en termes d'efficacité énergétique et de consommation de matières premières.

L'adaptation des technologies photovoltaïques à ces nouvelles réalités est donc légitime pour connecter progressivement la technologie photovoltaïque directement à la haute tension.

Nous avons récemment conçu un convertisseur électronique de puissance compact à haut rendement permettant des échanges électriques entre des chaînes photovoltaïques 3kVDC et des batteries 1.5kVDC via un collecteur à moyenne tension, fonctionnant sous 3kVDC.

Ce convertisseur est basé sur un assemblage en série-parallèle de 8 blocs de convertisseurs élémentaires d’une puissance unitaire de 25 kW.

Le convertisseur entièrement conçu par le CEA dans le cadre du projet européen TIGON, utilise des composants de puissance à base de SiC (Carbure de Silicium) et présente une haute compacité (1.5kW/L) pour un rendement supérieur à 98.7%.

Nos installations à l'INES, qui incluent depuis peu une source à courant continu de 35 kV, vont nous permettre d'intensifier nos recherches pour injecter la puissance d'origine photovoltaïque sous 35 kVDC, et notamment de faire la démonstration d’un convertisseur DC/DC reliant notre centrale photovoltaïque de 3kV au réseau MV 35kV simulé sur notre plateforme SmartGrid.