Distribution électrique moyenne tension dans les centres de données

L’augmentation de la demande 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 exigences d’efficacité et de coût. Ce constat soulève de nouvelles questions, comme celle du niveau de tension le plus adapté pour satisfaire aux impératifs de durabilité et d’efficacité. Impact du niveau de tension sur la distribution interne La puissance nominale des systèmes informatiques est fonction du produit de la tension du réseau sur site et du courant demandé au réseau. L’augmentation du niveau de tension réduit le courant dans les conducteurs. Inversement, une baisse de la tension entraîne une augmentation du courant dans les conducteurs. Le dimensionnement des câbles et des équipements est directement déterminé par ce 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, le courant serait de 787 A. Si l’on répète 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 dans la ligne d’alimentation à environ 45 % de sa valeur à puissance égale sous une tension inférieure. En supposant des charges linéaires et constantes, nous pouvons extrapoler ce résultat à plusieurs alimentations et charges. De plus, du point de vue des pertes dans les conducteurs, nous savons que celles-ci dépendent du matériau dont ils sont faits 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, on peut 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 section des conducteurs, ce qui engendre des économies lors de la phase de construction (CAPEX). Indice de PRG des appareillages 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 celui du CO₂. De plus, un traitement adéquat de ces équipements en fin de vie est nécessaire. 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. La mise en œuvre du règlement européen 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 offrant des performances équivalentes à celles des appareillages GIS traditionnels fonctionnant au SF6. Cette innovation permet de bénéficier d’une tension plus élevée, par exemple 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 ainsi des performances, une fiabilité et une sécurité élevées. Cela permet aux opérateurs de mettre en œuvre nos solutions en toute sérénité quant aux aspects environnementaux, sanitaires et de sécurité, tout en respectant la réglementation européenne sur les gaz fluorés et les objectifs de neutralité climatique. Grâce à ces innovations, nous proposons des produits qui permettent une transition durable des réseaux électriques, facilitant l’intégration des énergies renouvelables et l’électrification de la société, et réaffirmant 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 soulignent l’importance d’élever le niveau de tension dans les sous-stations à environ 24 V. 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 hautes tensions 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 son produit sans SF6, jusqu’à 24 kV pour la distribution secondaire et primaire, avec un PRG¹ sur le marché, combinant le meilleur des deux mondes : réduction des pertes par élévation du niveau de tension sans les inconvénients des appareillages de commutation isolés au SF6.