Distribution électrique moyenne tension dans les centres de données

La demande croissante en énergie des centres de données, notamment dans le secteur de la colocation, a engendré de nouveaux défis et des changements de paradigme dans la conception électrique des installations. Il est devenu nécessaire de mettre en œuvre des réseaux de distribution internes moyenne tension afin de répondre aux impératifs d’efficacité et de coût.

Ce constat soulève de nouvelles questions, notamment celle de savoir 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 requise pour une installation informatique dépend du produit de la tension du réseau et du courant demandé. Une augmentation de la tension réduit l’intensité du courant dans les conducteurs. Inversement, une diminution de la tension entraîne une augmentation de l’intensité du courant. Le dimensionnement des câbles et des équipements est directement déterminé par l’intensité du courant, ce qui influe sur les coûts d’installation. Mais cet impact peut-il être estimé à l’avance ?

Prenons l’exemple 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. Sous une tension de réseau de 11 kV, l’intensité serait de 787 A. Si l’on répète ce calcul pour une tension de réseau de 24 kV, l’intensité chute à environ 360 A.

L’augmentation de la tension du réseau réduit le courant dans la ligne d’alimentation à environ 45 % de ce qu’il serait à puissance égale sous une tension inférieure. En supposant des charges linéaires et constantes, ce résultat peut être extrapolé à plusieurs lignes et charges.

De plus, du point de vue des pertes dans les conducteurs, nous savons qu’elles dépendent du matériau qui les compose 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 dans les conducteurs peuvent être réduites jusqu’à 80 % simplement en augmentant le niveau de tension de 11 kV à 24 kV.

Du 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 entraîne des économies lors de la phase de construction (CAPEX).

Indice de PRG des appareillages de commutation moyenne tension

Avant l’entrée en vigueur du règlement (UE) 2024/573, les solutions GIS à isolation SF6 étaient la meilleure option pour les appareillages de commutation moyenne tension, généralement aux niveaux de 24 kV et 36 kV. Ces appareillages garantissent un fonctionnement sûr et des dimensions compactes par rapport aux appareillages hybrides (commutation sous vide et isolation par air), mais présentent l’inconvénient majeur du potentiel de réchauffement global (PRG) élevé du SF6. Bien que ce type d’équipement retienne le gaz dans le réservoir, des précautions sont nécessaires lors de sa manipulation, car une fuite aurait un impact considérable sur les émissions de gaz à effet de serre, environ 23 500 fois supérieur à l’équivalent CO₂. De plus, un traitement approprié de ces équipements en fin de vie est indispensable.

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

La mise en œuvre du règlement susmentionné, qui limite l’utilisation des gaz diélectriques en fonction du potentiel de réchauffement global (PRG) des différentes solutions, n’a pas constitué une menace, mais plutôt une formidable opportunité pour le secteur, notamment grâce à l’évolution technologique qu’il représente. L’application du règlement européen définira de nouvelles limites pour la gamme de produits 24 kV à partir de 2026. Les fabricants d’appareillages de commutation proposent désormais des solutions sans SF6 offrant des performances équivalentes à celles des appareillages GIS SF6 traditionnels.

Cette innovation nous permet de profiter des avantages d’un niveau de tension plus élevé, tel que 24 kV, tout en combinant les avantages des appareillages de commutation 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 ainsi des performances, une fiabilité et une sécurité élevées. Cela permet aux opérateurs de mettre en œuvre nos solutions avec« zéro incertitude »en matière de 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 mettons sur le marché des produits qui permettent la transition durable des réseaux électriques, facilitant l’intégration des énergies renouvelables et l’électrification de la société, et renforçant notre engagement à mener la transformation des réseaux vers un avenir sans SF6.

Conclusions

La demande croissante en énergie des centres de données et la nécessité de privilégier le développement durable suggèrent la nécessité d’élever le niveau de tension dans les sous-stations à environ 24 kV.

L’augmentation du niveau de tension de 11 kV à 24 kV peut entraîner une réduction des pertes allant jusqu’à 80 %.

Jusqu’à présent, les niveaux de haute tension 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 section des conducteurs, ce qui engendre des économies.

À partir de 2026, Ormazabal proposera sur le marché son produit sans SF6, jusqu’à 24 kV pour la distribution secondaire et primaire, avec un PRG¹ combinant le meilleur des deux mondes : réduire les pertes en augmentant le niveau de tension sans les inconvénients des appareillages de commutation isolés au SF6.