De nombreux pays doivent investir massivement dans les mises à niveau de leurs systèmes de réseau électrique, car de grandes quantités d’énergie renouvelable sont connectées. Dans la plupart des pays, les réseaux de transmission ont été construits il y a des décennies, centrés sur les centrales électriques traditionnelles dans les centres énergétiques. Cependant, à mesure que les pays augmentent leur capacité d’énergie verte et décentralisent leur production d’énergie, la plupart des systèmes de réseau ne peuvent pas faire face à l’afflux d’électricité à partir de différents niveaux de régions alternatives tout au long de la journée.
Les gouvernements du monde entier prévoient des plans pour moderniser ou réviser les systèmes de grille le long de la feuille de route de transition verte pour préparer des projets davantage d’énergies renouvelables pour se connecter au réseau. Cependant, il n’y a pas d’approche unique pour mettre à niveau les réseaux de transmission. Diverses technologies et méthodes peuvent être nécessaires pour faire correspondre les fonctionnalités de la grille au contexte.
« La grille n’a pas été installée à l’origine pour un système énergétique aussi rapide. Ces outils et processus ont été développés dans un monde plus lent et moins volatil. » « L’augmentation de l’infiltration de puissance intermittente, comme l’énergie solaire et le vent, a conduit à une fréquence plus élevée des services publics et à la volatilité de la tension. »
Une technologie qui a gagné du terrain en réponse aux problèmes est le transformateur solide (SST). Les chercheurs ont étudié les possibilités du SST depuis les années 1960, mais la récente poussée vers une énergie renouvelable a augmenté la recherche et l’investissement dans la technologie. Contrairement aux transformateurs traditionnels qui reposent sur des noyaux de fer lourds et un fonctionnement à basse fréquence, SSTS utilise une architecture à plusieurs étages et un transformateur à haute fréquence (HFT) pour obtenir des améliorations significatives de la taille, de l’efficacité et des fonctionnalités.
Pendant la phase d’entrée, le courant alternatif à basse fréquence (AC) est converti directement en courant (DC), permettant une gestion de l’alimentation très efficace. Les semi-conducteurs de bande interdite larges tels que le carbure de silicium (SIC) et le nitrure de gallium (GAN) offrent des pertes de commutation réduites, une stabilité thermique améliorée et la capacité de fonctionner à des fréquences plus élevées, permettant aux SST d’avoir une conception plus compacte et une plus grande densité de puissance. L’étape d’entrée prend en charge l’intégration transparente avec le réseau et stabilise l’alimentation.
Pendant le stade d’isolement (conversion DC-DC à haute fréquence), l’isolat de HFT régule le niveau de tension entre les hautes et faibles tensions, minimisant la perte de noyau. Pendant l’étape de sortie (conversion DC-AC), le DC peut être renvoyé à AC ou conservé comme CC en fonction de l’application. La puissance peut s’écouler dans deux directions, mais les réglementations de tension et de courant améliorent la stabilité et l’efficacité du réseau.
Ces dernières années, il y a eu des progrès importants dans les matériaux utilisés dans la conception et la construction STT, qui ont contribué à améliorer les performances et l’applicabilité. Le carbure de silicium et le nitrure de gallium offrent la capacité de changer les fréquences, d’améliorer la gestion thermique et de réduire les pertes d’énergie. Développés avec des matériaux magnétiques avancés tels que la ferrite et les alliages amorphes, les HFT réduisent la taille et le poids des SST, aidant à maintenir une densité de puissance élevée et une perte d’énergie minimale. Les conceptions améliorées offrent une plus grande flexibilité opérationnelle. En outre, il existe non seulement des technologies avancées telles que les algorithmes de contrôle intelligents qui peuvent améliorer les fonctionnalités, mais aussi de meilleurs mécanismes de refroidissement.
Le marché mondial du SST devrait atteindre une valeur de 586 millions de dollars d’ici 2033, une augmentation significative de 207 millions de dollars en 2024, avec un TCAC de 12,27%. STT est toujours en phase de recherche et développement, mais certains projets pilotes sont mis en œuvre pour évaluer la viabilité de la technologie.
En 2022, le Département américain de l’Énergie a fourni à Delta le fabricant d’électronique de puissance taïwanaise une subvention pour tester un chargeur EV extrêmement rapide de 400 kW utilisant la technologie SST. Delta s’est associé à General Motors et Virginia Tech pour tester une technologie qui s’est avérée plus efficace que les chargeurs traditionnels.
Pendant ce temps, à Singapour, la startup commencera un test de preuve à un an à la mi-2025 pour tester AMPESA et son utilisation de la technologie SST dans les ports de Singapour. De plus, le projet SSTAR de l’UE effectue des tests cliniques au Portugal et en Espagne, et les résultats seront publiés en février 2026. Le chef de projet vise à développer de nouvelles diélectriques biodégradables qui soutiennent 50% d’économies de CO2 pour augmenter la durabilité environnementale par rapport aux huiles minérales traditionnelles.
Cependant, les développeurs devront surmonter plusieurs obstacles pour atteindre le point où le SST est prêt pour le déploiement commercial. La principale contrainte des SST est le prix. En effet, la technologie est plus chère que les transformateurs traditionnels, permettant aux gouvernements et aux services publics de mettre fin aux investissements dans la technologie. Cependant, l’augmentation des investissements dans la recherche et le développement de diverses forces mondiales peut entraîner une diminution des coûts de production au fil du temps.
L’investissement dans la recherche et le développement des Transformers à l’état solide n’est qu’une des nombreuses façons dont les gouvernements peuvent soutenir la modernisation de leurs grilles. En plus d’utiliser des méthodes et des technologies traditionnelles pour améliorer les réseaux de transmission, il pourrait aider à renforcer les systèmes de grille pour les années à venir alors que le secteur de l’énergie continue d’évoluer.
Par Felicity Bradstock sur People.com
Plus de pistes supérieures de oulprice.com:
