Électricité et métrologie: une longue histoire d’avenir

Hier : compteurs d'électricité

Le 9 décembre 1916, la Confédération réglementait l'utilisation des compteurs d'électricité en publiant une ordonnance sur leur surveillance officielle et leur marquage par l'ancien Office fédéral des poids et mesures (aujourd'hui et depuis 2013 l'Institut fédérai de métrologie METAS). Pour mettre sur le marché des compteurs d'électricité électromécaniques, il fallait en effet gagner la confiance générale dans la facturation de la consommation d'électricité. Les vérifications régulières devaient permettre d'atteindre cet objectif. Actuellement, plus de six millions de compteurs sont soumis à vérification. Une part croissante d'entre eux sont cependant remplacés par des compteurs intelligents dans le cadre de la stratégie énergétique 2050 de la Confédération. Connectés à l'Internet des objets, ces compteurs intelligents font partie intégrante de la transformation numérique, car ils communiquent sur demande les données de mesure aux fournisseurs d'énergie.

Il n'y a pas si longtemps encore, les compteurs d'électricité n'étaient adaptés qu'à la mesure du courant 230 V alternatif de 50 Hz. Aujourd'hui, METAS est capable de certifier les compteurs de courant continu (en particulier ceux des bornes de recharge pour véhicules électriques) et les compteurs numériques, qu'un bus informatique relie aux capteurs servant à mesurer le courant et la tension. Le numérique remplace progressivement l'analogique,tant dans les réseaux de transmission et de distribution que dans les postes électriques.

Les compteurs ont beaucoup évolué.

Demain : stabilisation des réseaux

Les compteurs connectés (smart meters) forment la base des réseaux intelligents, qui adaptent le courant en temps réel entre les fournisseurs et les consommateurs. Contrairement aux centrales traditionnelles, les sources d'énergie renouvelable sont volatiles, c'est-à-dire que leur production fluctue. Le courant électrique est donc amené à changer régulièrement de direction dans le réseau, ce que ne prévoyait pas le schéma électrique traditionnel (où le courant circule de la centrale au consommateur). Le nombre croissant d'appareils électroniques et le remplacement des énergies non renouvelables par des énergies renouvelables électriques (p. ex. avec les pompes à chaleur ou les véhicules électriques) augmentent la consommation d'électricité. Le réseau est par conséquent de plus en plus sollicité et la sécurité de l'exploitation menacée. Les réseaux intelligents réduisent le risque de coupure de courant en améliorant la surveillance et la gestion des méthodes de stockage, et en réglant minutieusement les sources d'énergie renouvelable.

METAS possède l'infrastructure nécessaire pour étalonner les synchrophaseurs (phasor measurement unit, PMU), qui jouent un rôle toujours plus grand dans la surveillance des réseaux. Ces appareils, synchronisés par le système mondial de navigation par satellite (GNSS), mesurent le courant, la tension et la fréquence cinquante fois par seconde à différents nœuds dans les réseaux de transmission. Ces mesures révèlent les variations de fréquence, les apparitions d'oscillations, les erreurs ainsi que les points de surchauffe et donnent ainsi des informations précises sur l'état du réseau.

Compteur intelligent actuel.

Aujourd’hui : exigences de qualité

Dès le début de l'électrification, il était évident que l'approvisionnement en électricité ne se soustrairait pas à certaines exigences en matière de qualité. L'apparition de l'électronique de puissance et des onduleurs, qui va de pair avec l'expansion des sources d'énergie renouvelable, engendre une augmentation des charges et des sources non linéaires sur le réseau de distribution. Celles-ci déforment le courant sinusoïdal de 50 Hz et peuvent, en plus de nombreux autres problèmes, compromettre l'exploitation des réseaux et le bon fonctionnement des appareils qui y sont branchés. C'est pourquoi la qualité de l'énergie électrique (power quality) est parfois définie comme l'ensemble des caractéristiques électriques limites qui permettent de garantir que les circuits fonctionnent comme prévu, sans interruptions ni pertes de puissance significatives. Sa surveillance a donc une fonction préventive, mais elle consiste également à analyser les problèmes après coup.

Les normes techniques définissent les procédés de mesurage ainsi que les exigences qui s'appliquent aux instruments servant à mesurer la qualité des réseaux, et prescrivent d'évaluer leur efficacité.

METAS a développé l'infrastructure et les méthodes nécessaires pour contrôler la conformité de ces instruments de mesure et les étalonner. Aussi les fabricants et les utilisateurs peuvent-ils obtenir un certificat qui atteste la conformité de leurs instruments et la traçabilité des valeurs de grandeurs que ceux-ci mesurent aux étalons nationaux.

Institut fédéral de métrologie METAS

Tél. +41 58 387 02 35
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