Comment l'électrification des usages impose peu à peu le courant continu dans les bâtiments

Le 14 octobre au salon IBS à Paris, s’est tenue une conférence sur le thème : "Un bâtiment alimenté tout ou partie en DC sera-t-il bientôt une réalité ?". L'échange a rassemblé Catherine Chevallier, développeur d'affaires chez PcVue, l’éditeur de logiciels de supervision ; Emmanuel François, le fondateur de la SBA (Smart Building Alliance) ; et Romain Scolan, chef de projet senior chez Vinci Énergies et animateur de Back to DC, une filiale de l'entreprise.

Des besoins en réseaux hybrides

Catherine Chevallier a commencé par énumérer les usages du courant continu dans un bâtiment moderne, notamment en bureaux : l’éclairage à Leds, les téléphones portables, les ordinateurs et tous les serveurs informatiques, la climatisation dès lors que les machines sont pilotées par inverter, la recharge des véhicules électriques, le stockage d’électricité, la production photovoltaïque sur site…

Romain Scolan soulignant pour sa part que, pour être utilisé dans le bâtiment, la conversion du courant continu – plus connu sous les initiales DC pour Direct Current – produit par les panneaux photovoltaïques en AC – Alternativ Current ou courant alternatif –, puis la conversion AC/DC pour alimenter les bornes de recharge des véhicules électriques, fait perdre jusqu’à 30 % de la production d’électricité photovoltaïque initiale.

D’où le besoin d’un réseau hybride – en réalité deux réseaux parallèles – dans un bâtiment : l’un en DC, l’autre en AC. Ou bien, le développement d’un unique réseau DC, alimenté par les panneaux PV, par un stockage d’électricité statique et par un seul point de conversion AC/DC raccordé au réseau extérieur et fonctionnant comme une alimentation de secours lorsque le bâtiment a épuisé ses ressources DC.

À court terme, prévoit-il, nous assisterons plutôt au développement des réseaux hybrides, rappelant que le siège de Vinci Énergies à Lille fonctionne de cette manière depuis plus de deux ans.

L'électrification entraîne la croissance du courant continu

Emmanuel François, pour sa part, a insisté sur le fait que la généralisation des véhicules électriques et de leurs bornes de recharge, constituait le principal levier de croissance du DC dans les bâtiments. Indiquant que l’objectif de décarbonation des bâtiments, avec la hausse des productions d’énergies renouvelables sur site, dont la généralisation du photovoltaïque, et la baisse rapide du coût du stockage d’électricité stationnaire, constituent les deux autres principaux facteurs de développement du DC.

D’autre part, expliqua-t-il, éviter de placer une conversion DC/AC dans un équipement réduit de manière importante la quantité de matières requises pour sa fabrication. Catherine Chevallier ajouta que l’enjeu principal était l’optimisation des consommations, de manière à maximiser l’autoconsommation de l’électricité photovoltaïque produit sur site et à réduire au maximum l’appel au réseau de distribution publique, sans nuire au fonctionnement du bâtiment, ni au confort de ses occupants.

Emmanuel François a souligné que la Chine a déjà entamé une transition vers le DC, tandis que "l’Europe regarde passer les trains" et risque de se retrouver à nouveau à la traîne et obligée d’importer des matériels chinois, comme dans le cas du photovoltaïque, des véhicules électriques, de la climatisation, etc.

C’est le rôle de la GTB et de la supervision et, du point de vue technique, il n’existe aucune difficulté particulière. Les équipements fonctionnant en DC sont en effet connectés à l’aide de protocoles de communication tout à fait classiques, comme Modbus, BACnet, OPC-UA (en industrie), etc.

Face à la multiplication des paramètres à prendre en compte dans ce pilotage – les prévisions météorologiques, les usages du DC dans le bâtiment, les prix des énergies et leurs fluctuations rapides dans la journée… –, la difficulté réside plutôt dans l’emploi attentif d’un automate intelligent pour déterminer la meilleure source et la réduction de puissance à tout moment afin de garantir le meilleur service au moindre coût.

Emmanuel François rappelait que nous vivons deux transitions simultanément : une transition énergétique et une transition digitale. Le numérique étant, selon lui, notre meilleur instrument dans la transition énergétique. La SBA avait créé une commission rassemblant ces deux transitions, il y a déjà 15 ans, pour faciliter ce processus.

Un manque de standardisation et de normalisation en Europe

Emmanuel François a ensuite souligné que la Chine a déjà entamé une transition vers le DC, tandis que "l’Europe regarde passer les trains" et risque de se retrouver à nouveau à la traîne et obligée d’importer des matériels chinois, comme dans le cas du photovoltaïque, des véhicules électriques, de la climatisation, etc.

Les trois participants à la conférence expliquaient qu’il est urgent de développer une standardisation autour du DC en Europe, portant à la fois sur les matériels, les protections, les règles d’installation, les tensions disponibles, etc... de manière à faciliter la massification du développement des installations DC dans les bâtiments.

En Chine, indiquait Romain Scolan, trois tensions sont standardisées : 700 V en sortie du photovoltaïque, même si 1.000 V sont envisagés pour cet usage, 350 V pour la distribution dans le bâtiment et 48 V au plus près des équipements fonctionnant en DC.

De grandes marques chinoises, comme Haier, proposent désormais des gammes d’appareils ménagers – réfrigérateurs, fours, aspirateurs, bouilloires… fonctionnant en DC. Ce qui facilite considérablement le développement du DC dans un bâtiment.

Rattraper l'avance chinoise

Il existe déjà une offre d’équipements DC en Europe, mais l’absence de standardisation ralentit son développement. Il faudra aussi former les électriciens à l’installation du DC dans les bâtiments. Le coût de l’électronique de puissance, employée pour les protections en DC, baisse rapidement, notait Emmanuel François, ce qui devrait se traduire par une réduction du coût des équipements de protection DC. Pousser la standardisation est notamment le rôle de l’association européenne Current OS, dont il est membre, ainsi que 150 entreprises européennes.

Enfin, relevait Romain Scolan, déjà 8 % des nouveaux data centers construits en Chine fonctionnent entièrement en courant continu pour réduire les consommations d’électricité. Emmanuel François indiquait qu’un premier centre de données en courant continu devrait voir le jour en Allemagne fin 2026, poussé par un projet européen. D'où sa demande que, face à la rapide croissance des data centers prévue en France, le gouvernement décrète une pause pour que tous leurs maîtres d’ouvrage reprennent les études et adoptent des solutions entièrement DC.

Il faudra, d’ailleurs, soulignait-il, développer des réseaux publics en DC pour alimenter les bornes de recharge publiques qui vont aussi se multiplier. Il travaille justement avec la ville de Lyon pour faire apparaître un premier quartier en DC à Lyon Confluence, d’ici 2028.