Que se passe-t-il lorsqu’un disjoncteur devient un ordinateur ?

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Le système électrique évolue de l’analogique au numérique, ce qui est une excellente nouvelle pour le remplacement des énergies fossiles. Auparavant, la quasi-totalité de l’électricité était produite dans de grandes centrales électriques et transportée sur des lignes de transmission à haute tension sur de longues distances avant d’être injectée dans les réseaux de distribution locaux. Aujourd’hui, une fraction faible mais croissante de l’électricité est produite, stockée et gérée au sein même du réseau de distribution. Cette tâche est accomplie par un ensemble de ressources énergétiques distribuées (DER) – des panneaux solaires aux batteries en passant par les VE – qui sont de plus en plus liées entre elles et coordonnées par des logiciels.

Une modernisation de la distribution

Alors que les réseaux de distribution s’efforcent de se numériser, une grande partie de l’infrastructure électrique reste résolument ancrée dans le XXe siècle, manuelle et analogique. Prenez par exemple les disjoncteurs sur ce site. Chaque appareil électrique du pays est connecté au réseau par l’intermédiaire d’un disjoncteur. Son rôle est simplement de couper le flux de courant vers un circuit électrique en cas de défaut ou de surtension, afin d’éviter les lignes surchargées, les étincelles et les incendies.

La conception de base du disjoncteur n’a pas beaucoup changé depuis que Thomas Edison en a eu l’idée à la fin du XIXe siècle. Il s’agit toujours d’un interrupteur électromécanique qui interrompt manuellement une connexion électrique en séparant deux fils. Les disjoncteurs n’entraînent pas seulement les propriétaires d’immeubles dans leurs sous-sols pour scruter les tableaux électriques, ils sont suffisamment lents pour permettre encore de nombreux courts-circuits et arcs électriques, qui peuvent détruire des biens et même tuer des personnes. De plus, les disjoncteurs mécaniques sont statiques. Un disjoncteur calibré pour 30 ampères fonctionnera toujours et uniquement avec 30 ampères. Ils sont mal adaptés à l’univers en constante évolution des DER.

L’avènement du disjoncteur numérique

Pendant des années, les chercheurs et les entrepreneurs ont cherché à faire mieux et, finalement, une petite entreprise de Caroline du Nord, Atom Power, a été la première à passer les tests nécessaires à la commercialisation d’un disjoncteur numérique à semi-conducteurs. La technologie à semi-conducteurs est synonyme d’absence de pièces mobiles, d’une maintenance réduite et d’une durée de vie beaucoup plus longue. Au lieu d’interrupteurs mécaniques, le courant est interrompu par des semi-conducteurs, ce qui signifie qu’il se produit à la vitesse de la lumière. Plus précisément, lorsqu’il est déclenché, un interrupteur commandé par un semi-conducteur se déclenche en 3 microsecondes, soit environ 3 000 fois plus vite que l’interrupteur mécanique le plus rapide.

L’électricité à régulation numérique est plus sûre

Tout d’abord, et c’est le plus important, les semi-conducteurs réagissant beaucoup plus rapidement que les interrupteurs mécaniques, ils sont beaucoup plus sûrs, éliminant effectivement les courts-circuits et les arcs électriques. Les disjoncteurs numériques peuvent même anticiper et contrecarrer les défaillances avant qu’elles ne se produisent. Atom affirme que son dispositif est le disjoncteur le plus rapide et le plus sûr au monde, capable d’interrompre à la vitesse de la lumière des courants allant jusqu’à 150 000 ampères.

Mais le contrôle numérique de l’électricité peut faire bien plus que résoudre des problèmes de sécurité courants. Ces dernières années, la science des matériaux et la puissance informatique ont suffisamment progressé pour permettre à Atom de placer un petit ordinateur dans chaque disjoncteur. Chaque disjoncteur dispose de son propre micrologiciel, de sa propre identité sur le réseau et d’un petit écran à encre électronique indiquant son état (qui fonctionne même en l’absence de courant). Grâce à leur microprogramme, les interrupteurs numériques peuvent mesurer la puissance, contrôler dynamiquement l’ampérage en fonction de la charge et prévenir les surtensions et les pannes en spécifiant des paramètres de déclenchement instantané, à court terme et à long terme.

Le disjoncteur numérique n’est qu’une étape clé dans le processus de numérisation du système électrique. À mesure que les logiciels contrôleront et distribueront plus d’énergie, l’IA, le machine learning et la détection omniprésente seront mis à contribution pour rendre le processus plus efficace et permettre l’intégration intelligente des ressources énergétiques locales distribuées. Il en résultera un réseau plus intelligent, plus propre et plus démocratique.

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