De l’électronique de puissance pour une production d’électricité d’origine solaire

Les chercheurs Olivier Stalter, Florian Reiners, Michael Eberlin et Sebastian Franz, de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE) à Fribourg-en-Brisgau (Bade-Wurtemberg) ont reçu le Prix de l’innovation SEMIKRON [1]. Le jury a sélectionné, parmi les 19 candidats, ce projet d’électronique de puissance pour l’alimentation autarcique en électricité d’origine solaire dans les villages de pays en développement. Ceci récompense le fait que l’intégralité des besoins en électricité de villages éloignés du réseau électrique peuvent ainsi être couverts à partir de sources renouvelables.

 

« 1,6 milliard de personnes dans le monde sont privées d’accès à l’électricité », explique M. Stalter, chef du projet. « Comme la plupart des pays concernés se trouvent dans des zones très ensoleillées, l’énergie solaire est une solution simple, qui est devenue encore plus attrayante du fait des réductions de coûts des panneaux photovoltaïques. Jusqu’alors, ces panneaux ont été essentiellement limités à de petites puissances d’environ 100 watts. Notre système transpose les dernières technologies des pays industrialisés pour répondre aux besoins des communautés locales et de consommateurs plus importants, tels que des hôpitaux ou de petites entreprises industrielles ».

 

Développés au sein de l’Institut Fraunhofer ISE, les composants du système sont constitués essentiellement d’un onduleur autonome d’une puissance de 125 kW et d’un chargeur d’une puissance de 51 kW, pour des tensions de batterie allant jusqu’à 1000 volts. L’idée de base a été de redimensionner tout le système pour des hautes tensions et des fréquences d’horloge internes élevées, en utilisant les plus récents composants semi-conducteurs tels que des transistors MOSFET et des diodes en carbure de silicium (SiC). Ceux-ci permettent l’utilisation de courants faibles et réduisent ainsi la taille des composants, les besoins en refroidissement, l’utilisation de matériaux et les coûts. Dans le même temps, les pertes par rapport aux dispositifs conventionnels peuvent être réduites jusqu’à 60% : le rendement de l’onduleur atteint 98%, celui du chargeur 99%.

 

Si, par le passé, de nombreux dispositifs connectés en parallèle à l’aide de nombreux câbles et circuits étaient nécessaires pour l’obtention de grandes puissances, un seul dispositif suffit aujourd’hui. Des composants de haute technologie ainsi qu’un contrôle entièrement numérique permettent en outre une flexibilité maximale. Ainsi, les systèmes photovoltaïques peuvent être utilisés à une tension de 350 à 1200 V, les batteries à une tension nominale de 650 à 1000 V. Enfin, à l’aide de générateurs diesel le plus souvent disponibles sur le site, un système de gestion de l’énergie contrôle les différentes capacités de production, la charge de la batterie et le courant de sortie.

—

[1] Le Prix de l’innovation SEMIKRON est décerné à des innovations remarquables en Europe dans des projets, prototypes, services et nouveaux concepts dans le domaine de l’électronique de puissance. La Fondation SEMIKRON distingue des innovations générant un bénéfice sociétal potentiellement élevé, comme l’amélioration de l’efficacité énergétique, la conservation des ressources, la durabilité et la protection de l’environnement. Le prix, d’un montant de 10.000 euros, est décerné une fois par an dans le cadre de la foire de l’électronique de puissance PCIM à Nuremberg (Bavière). La sélection du lauréat se fait en coopération avec le Centre européen pour l’électronique de puissance (ECPE).

 

 

 

Pour en savoir plus, contacts :

Prof. Dr. Bruno Burger, directeur du département d’électronique de puissance et de technologies d’asservissement à l’Institut Fraunhofer ISE – tél. : +49 761 4588-5237 – email : bruno.burger@ise.fraunhofer.de

 

Sources :

« Fraunhofer ISE Forscher erhalten SEMIKRON Innovationspreis », communiqué de presse de l’Institut Fraunhofer ISE – 07/06/2013 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/ZJb1D

 

Rédacteurs :

Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr/