HVDC

Un HVDC est un équipement d'électronique de puissance utilisé pour la transmission de l'électricité en courant continu haute tension. Le nom est le sigle anglais de High Voltage Direct Current, c'est-à-dire « courant continu haute tension » (CCHT).

Les HVDC représentent probablement le summum de l'électronique de puissance : les puissances unitaires se comptent couramment en gigawatts.

Technologie

Redresseur 150 kV à vapeur de mercure, station de conversion Radisson (Manitoba Hydro), août 2003

Une liaison HVDC est, la plupart du temps, insérée dans un système de transmission en courant alternatif. Elle est donc 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 d'abord été réalisés avec des ampoules à vapeur de mercure. De nos jours, ils sont majoritairement réalisés avec des thyristors, quelques fois avec des IGBT.

Usage

Ces systèmes de transmission de l'énergie électrique sont utilisés pour trois principales raisons.

Grandes distances

Pour transporter sur de longues distances des puissances très importantes, souvent supérieures à 1 000 MW, il est préférable pour des raisons technico-économiques d'adopter une liaison à courant continu au détriment d'une liaison alternative classique (HVAC). Si le coût de l'électronique de puissance est élevé, elle apporte néanmoins deux avantages décisifs :

• deux conducteurs sont nécessaires au lieu de trois en tension alternative (voire un seul, si l'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 environ 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 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 plus longue liaison HVDC du monde, Cahora Bassa (1 420 km), se trouve en Afrique, entre 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.

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 dispositif spécifique, et un HVDC est la réponse la plus courante. Par exemple, l'Arabie saoudite et le Japon utilisent les deux fréquences.

Le projet d'interconnexion des pays du golfe Persique, majoritairement 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 bien que tous deux à 50 Hz, ne sont pas considérés comme synchrones.

Contrôle du transit de puissance

La ligne de 450 kV qui relie les centrales de la Baie James, au Québec au Massachusetts.

Le troisième intérêt des HVDC est le contrôle du transit de puissance entre deux parties d'un réseau électrique. Les équipements HVDC destinés à cette application ne comportent généralement 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). Dans certains cas 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, bien que synchrones.

Le Québec utilise généralement 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 — alors que 50 millions de personnes dans les réseaux voisins de l'Ontario et du nord-est des États-Unis étaient privées d'électricité pendant 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, situé à la frontière du Québec et l'Ontario. Elle entrera en service au cours de l'année 2010^[2].

Installations

Installations existantes

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 ferait appel à plusieurs liens HVDC.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• FACTS
• Inga-Shaba

Liens externes

• (en) Guide pédagogique sur les HVDC
• (en) page d'Areva sur les HVDC
• (en) page d'ABB sur les HVDC
• (en) page de Siemens sur les HVDC
• (en) Un article sur les avantages des HVDC en termes de stabilité des réseaux
• (en) Rice University - HVDC Transmission:Part of the Energy Solution?[ppt] (Peter Hartley, mai 2003)

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