Distribution électrique moyenne tension dans les centres de données

La demande énergétique croissante des centres de données, en particulier dans le secteur de la colocation, a posé de nouveaux défis et bouleversé la conception électrique des installations. Il est devenu nécessaire de mettre en œuvre des réseaux de distribution interne moyenne tension afin de répondre à la fois aux impératifs d’efficacité et de coût.

Cela soulève de nouvelles questions, telles que : quel est le niveau de tension le plus approprié pour répondre aux exigences de durabilité et d’efficacité ?

Impact du niveau de tension sur la distribution interne

La puissance informatique de conception est fonction du produit de la tension de ligne sur le site et du courant demandé au réseau. L’augmentation du niveau de tension réduit le courant traversant les conducteurs. À l’inverse, une diminution du niveau de tension entraîne une augmentation des courants traversant les conducteurs. La taille des câbles et des équipements est directement déterminée par le courant résultant, ce qui a un impact sur les coûts d’installation. Mais cet impact peut-il être calculé à l’avance ?

Prenons le scénario simplifié d’un centre de données d’une puissance installée de 15 MW, avec un facteur de puissance de 1 et une seule ligne d’alimentation. À une tension de réseau de 11 kV, le courant serait de 787 A. Si nous répétons ce calcul pour une tension de réseau de 24 kV, le courant chute à environ 360 A.

L’augmentation de la tension du réseau réduit le courant traversant la ligne d’alimentation à environ 45 % de ce qu’il serait avec le même niveau de puissance à une tension inférieure. En supposant des charges linéaires et constantes, nous pouvons extrapoler ce résultat à plusieurs départs et charges.

De plus, du point de vue des pertes des conducteurs, nous savons que celles-ci dépendent du matériau dont ils sont constitués et sont proportionnelles au carré du courant qui les traverse. Cela signifie que les pertes augmentent de façon exponentielle avec l’augmentation linéaire du courant.

En effectuant un calcul similaire au précédent, nous pouvons déterminer que les pertes des conducteurs peuvent être réduites jusqu’à 80 % simplement en augmentant le niveau de tension de 11 kV à 24 kV.

D’un point de vue des coûts, l’augmentation du niveau de tension permet non seulement d’éviter les pertes et d’améliorer l’efficacité (OPEX), mais aussi de réduire la taille des conducteurs, ce qui permet de réaliser des économies pendant la phase de construction (CAPEX).

Indice GWP de la tension des appareillages de commutation de taille moyenne

Avant l’entrée en vigueur du règlement (UE) 2024/573, les solutions GIS isolées au SF6 étaient privilégiées pour le choix des appareillages de commutation moyenne tension, généralement aux niveaux de tension 24 kV et 36 kV. Les appareillages isolés au SF6 garantissent un fonctionnement sûr grâce à leurs dimensions compactes par rapport aux appareillages hybrides (commutation sous vide et isolation par air), mais présentent l’inconvénient majeur du PRG (potentiel de réchauffement global) élevé du gaz SF6. Bien que ce type d’équipement scelle le gaz à l’intérieur de la cuve, des précautions doivent être prises lors de sa manipulation, car une fuite aurait un impact significatif en termes d’émissions de gaz à effet de serre, environ 23 500 fois supérieur à l’équivalent CO2. De plus, un traitement approprié de ces actifs à la fin de leur cycle de vie est nécessaire.

Ces facteurs ont jusqu’à présent été très déterminants dans le choix des appareillages de commutation, en favorisant les appareillages à isolation dans l’air et, par conséquent, en influençant le choix du niveau de tension.

L’application de la réglementation susmentionnée, qui limite l’utilisation de gaz diélectriques en fonction du niveau de GWP des différentes solutions, n’a pas constitué une menace mais une grande opportunité pour le secteur, principalement en raison du changement technologique qu’elle représente. Français La mise en œuvre du règlement de l’UE définira de nouvelles limites pour la gamme de produits 24 kV à partir de 2026. Les fabricants d’appareillages de commutation présentent désormais des solutions sans SF6 qui correspondent aux performances des appareillages GIS SF6 traditionnels.

Cette innovation nous permet de profiter des avantages d’un niveau de tension plus élevé, comme 24 kV, tout en combinant les avantages des appareillages GIS sans les inconvénients de la technologie SF6.

Chez Ormazabal, nous avons développé des solutions utilisant l’air industriel naturel et sans gaz fluorés, garantissant des performances, une fiabilité et une sécurité élevées. Cela permet aux opérateurs de déployer nos solutions sans aucune incertitude concernant les préoccupations environnementales, sanitaires ou de sécurité, tout en respectant la réglementation européenne sur les gaz fluorés et les objectifs de neutralité climatique.

Grâce à ces innovations, nous commercialisons des produits qui permettent la transition durable du réseau électrique, facilitant l’intégration des énergies renouvelables et l’électrification de la société, renforçant ainsi notre engagement à mener la transformation des réseaux vers un avenir sans SF6.

Conclusions

La demande énergétique croissante des centres de données et la nécessité de prioriser la durabilité suggèrent la nécessité d’augmenter la tension des barres dans les sous-stations à environ 24 kV.

L’augmentation du niveau de tension de 11 kV à 24 kV peut réduire les pertes jusqu’à 80 %.

Jusqu’à présent, les niveaux de tension élevés nécessitaient des appareillages de commutation GIS isolés au SF6, car les appareillages de commutation isolés à l’air (commutation sous vide) étaient encombrants, complexes à entretenir et présentaient des risques opérationnels.

L’augmentation du niveau de tension permet également d’optimiser la taille des conducteurs, ce qui se traduit par des économies de coûts.

À partir de 2026, Ormazabal fournira au marché son produit sans SF6, jusqu’à 24 kV pour la distribution secondaire et primaire, avec un GWP < 1, combinant le meilleur des deux mondes : réduction des pertes par augmentation du niveau de tension sans les inconvénients des appareillages isolés au SF6.