Courant alternatif vs courant continu : considérations sur les technologies et les tendances de l’industrie

 

Parainé par Schneider Electric

 La discussion entourant l’alimentation CA vs CC n’est pas nouvelle, mais les développements rapides de nouvelles technologies, menés principalement dans les domaines de l’électronique et des énergies renouvelables, lui apportent de nouvelles perspectives quant à son effet sur l’industrie électrique. 

Nul besoin de remonter au débat sur la distribution électrique entre Thomas Edison et Nikola Tesla. Quoique nous sachions que le CA a remporté la lutte pour la meilleure méthode de distribution, cela ne signifie pas que le CC a disparu; son usage s’est plutôt limité à des produits particuliers requérant la conversion du CA au c. c. Au cœur de cette conversion, se situe le plus grand enjeu entre le CA et le CC; à savoir la perte énergétique durant le processus. Chaque fois que nous convertissons l’électricité, nous constatons une perte de 5% à 20%. ¹ Parfois, plusieurs conversions sont nécessaires avant que le courant n’atteigne l’usager final. À l’époque où le gaspillage d’énergie figure à l’avant-plan des conversations dans notre industrie, cette perte de puissance est un enjeu majeur et un incitatif pour l’usage potentiel de courant CC et le courant continu à basse tension ( CCBT ).

Certains partisans croient même qu’en raison de la vague croissante d’appareils alimentés par le CC, il serait avisé d’adopter la distribution électrique en CC, quoique ce ne soit pas complètement faisable compte tenu de nos infrastructures actuelles. Nous devrons plutôt mieux maîtriser l’utilisation des deux types d’alimentation et chercher à fournir la forme appropriée à chaque appareil tout en évitant les conversions multiples.

On retrouve des appareils utilisant le CC et le CA dans chaque foyer. Cependant, ceux alimentés par le CC sont en progression : téléviseurs, équipement informatique, éclairage DEL, piles solaires ). Voilà pourquoi on a mené de nombreux programmes pilotes afin d’équiper des résidences privées avec un câblage et des prises électriques à la fois CC et CA, principalement pour tester le marché croissant des maisons intelligentes et les maisons à consommation énergétique nette zéro ( CENZ). ² Au niveau mondial, le Japon et la Corée mènent les plus importants efforts pour installer le CC dans les résidences; la Corée ayant même complété un projet de démonstration d’alimentation des résidences et d’usage d’électroménagers utilisant le CC qui prétend démontrer de modestes gains d’efficacité énergétique. ³

On retrouve au Canada un souci pour une consommation accrue des énergies renouvelables et pour l’efficacité énergétique des résidences. L’adoption de l’énergie solaire est une méthode majeure à cet effet et elle a connu progrès appréciables ces dernières années, particulièrement en Ontario. Cette offensive est supportée par de nombreux programmes incitatifs visant à rendre les énergies renouvelables accessibles pour les consommateurs. D’autres provinces emboîtent le pas avec des programmes d’encouragement semblables. Consultez les mesures incitatives dans votre province ici : (http://www.nrcan.gc.ca/energy/funding/efficiency/4947). Le Canada est aussi un éminent défenseur des Accords de Paris sur le climat, et afin d’atteindre ces ambitieux, mais nécessaires objectifs, nous devrons adopter davantage les énergies renouvelables dans tous les domaines de l’électricité, en particulier dans le secteur résidentiel.

En nous efforçant d’atteindre ces objectifs, nous verrons une hausse substantielle des investissements personnels dans les énergies renouvelables et surtout pour l’énergie solaire. La feuille de route pour 2020 de l’Association des industries solaires du Canada (CanSIA) prévoit que « la moitié des besoins en électricité des résidences au Canada pourrait provenir de panneaux solaires installés sur leurs toits. » ⁴ L’implantation croissante de maisons à consommation énergétique nette zéro vise à dépasser cet objectif et créer des habitations autosuffisantes en ne se fiant que sur l’énergie renouvelable et son stockage à domicile.

Il n’a pas de doute que cette attitude positive envers les énergies renouvelables « créera une population de Canadiens désirant être des « prosommateurs » – des Canadiens qui à la fois produisent de l’électricité et la consomment et se sentent motivés de prendre en main leur futur énergétique de manière efficace. Cela stimulera la demande pour des systèmes d’énergie solaire résidentiels. » ⁵

Comme le marché résidentiel du solaire s’élargit, un nombre croissant de domiciles produiront et stockeront de l’électricité sous forme de c. c. Même les habitations qui revendent leurs surplus aux fournisseurs d’électricité y perdent, car leur électricité doit d’abord être convertie en CA avant son transfert vers le réseau de distribution existant. Voilà pourquoi on observe également une popularité croissante des systèmes de stockage domestiques. 

Cette croissance de l’usage et du stockage résidentiel de l’électricité CC provenant des sources d’énergie renouvelable continuera de s’étendre au sein du marché de l’industrie électrique et aura un impact important, surtout pour l’entrepreneur-électricien œuvrant dans le domaine résidentiel.

Au Canada, 57% des entrepreneurs-électriciens emploient 4 employés et moins et se partagent une portion significative du marché résidentiel. ⁶ Comme ce secteur évolue vers un plus fort usage d’énergies renouvelables, ils occupent une position idéale pour y poursuivre leur expansion. ⁷

Avec ces nouvelles tendances et technologies, surtout le CC et le CCBT, on s’est un temps demandé si une partie du travail des entrepreneurs-électriciens traditionnels ne serait pas absorbé par des compagnies de niche ou spécialisées. Devant cette tendance, l’ECAO a souligné dans son rapport « Power Shifts, The impact of low-voltage DC power developments on the Canadian electrical market » que : « en tant qu’industrie, nous devons mieux appréhender les forces extérieures qui évoluent à l’intérieur même de nos circuits. On doit se demander si on ne devrait pas développer des liens avec ces nouveaux joueurs…ou si nous leur permettons qu’ils deviennent des compétiteurs évoluant en dehors de nos réseaux. » ⁸ Une collaboration servira positivement l’industrie, mais les entrepreneurs-électriciens doivent également s’assurer de demeurer informés des tendances et de la demande croissante du marché de l’énergie renouvelable résidentielle et des maisons intelligentes et s’efforcer d’y répondre selon leurs compétences.

Les entrepreneurs-électriciens, tels Garraway Electrical, un entrepreneur de l’Ontario, ont adopté cette initiative. Cette entreprise a pris les moyens pour devenir un « installateur expérimenté d’énergie solaire, que ce soit un système relié au réseau de distribution ou un système autonome hors réseau. »” ⁹

On peut voir des exemples similaires dans le document «2016 Contractor Research Report » de l’Électro-Fédération Canada. Le rapport comporte un argument intéressant recueilli auprès d’un membre de son groupe de discussion qui disait que « les trois quarts de nos contrats s’appuient sur de nouvelles technologies, ce qui signifie beaucoup pour mon entreprise. Nous réalisons surtout des projets d’économie énergétique…et nous devons les concevoir et les installer. Alors on utilise toutes sortes de nouvelles technologies, des équipements mécaniques et électriques. Il y a de cela seulement 5 ans, c’était tout le contraire; les nouvelles technologies ne représentaient que 25% de nos affaires et 75% étaient des contrats d’électricité plus réguliers. »” ¹⁰

En ce moment, c’est soit un installateur spécialisé en énergie solaire ou un entrepreneur-électricien qui informe les clients sur les questions d’énergie renouvelable et qui réalise ces systèmes. Parmi tous les programmes d’encouragement disponibles à travers le Canada, les programmes provinciaux reconnaissent la nécessité pour les entrepreneurs-électriciens de s’impliquer dans l’installation de systèmes d’énergie solaire. Le programme manitobain Solar Energy souligne que « un installateur spécialisé en énergie solaire ou un entrepreneur-électricien peut vous aider à choisir le format de système photovoltaïque qui convient à votre budget et à l’espace dont vous disposez, incluant l’orientation idéale des panneaux. Ils peuvent vous expliquer les différents niveaux d’efficacité des panneaux solaires et vous fournir un devis comportant les délais de retour sur votre investissement. » ¹¹ De plus, les répertoires canadiens d’installateurs solaires, tels que le Alberta Solar Providers Directory (https://www.solaralberta.ca/directory/alberta-solar-providers) démontrent une présence grandissante des entrepreneurs-électriciens dans ce marché, aux côtés de compagnies plus spécialisées. Les entrepreneurs-électriciens ont cette compétence unique de pouvoir réaliser l’installation complète d’un tel système, incluant toute modification nécessaire au câblage de votre maison où à votre capacité d’alimentation. Voilà une autre raison pour laquelle un entrepreneur-électricien représente le choix optimal pour l’installation et l’entretien d’un système d’énergie renouvelable.

Angel Pedrosa, directeur de la mise en marché au détail chez Schneider Electric note que « tant que se poursuivra la tendance vers plus de ressources renouvelables, les entrepreneurs-électriciens verront s’ouvrir de nouvelles avenues d’opportunité dans ce secteur en croissance et, avec celles-ci, verront aussi le besoin de travailler avec à la fois avec le CC et le CA dans leurs applications respectives diverses. »

Une autre portion de ces initiatives canadiennes pour l’énergie verte concerne la promotion des véhicules électriques (VE) pouvant stocker le courant CC. Le Canada a vu une hausse des ventes de VE de 56% entre 2016 et 2017, principalement en Ontario où les ventes ont grimpé de 96% dans la même période.  ¹²

On retrouve l’option de recharger son auto à une borne de recharge CA ou CC chez la plupart des VE mais la conversion du courant CA vers le CC, qui se produit dans le chargeur interne du véhicule, demeure lente et toujours inefficace en raison des pertes de puissance. Le chargement directement à partir d’une source CC est beaucoup plus rapide et plus efficace et comme de plus en plus de maisons adoptent une alimentation en énergie renouvelable, la meilleure option serait de charger son VE en utilisant directement l’électricité que la maison produit elle-même. Toutefois, le fait que ces VE acceptent des recharges CC ou CA et aussi que ce ne sont pas toutes les résidences qui s’approvisionnent en énergie renouvelable, il incombe fréquemment au modeste entrepreneur-électricien de devoir installer ces systèmes de recharge ou de fournir les convertisseurs correspondant aux besoins de la maison. Si vous visitez la page d’assistance du site de la compagnie Tesla, vous trouverez un lien pour la rubrique « trouvez un électricien » qui vous orientera vers les entrepreneurs-électriciens de votre région habilités à installer les bornes de recharge.

Nous avons examiné aujourd’hui l’ascension des énergies renouvelables en ce qui a trait aux implications qu’elles entraînent pour l’usage de l’alimentation CC, en particulier dans le secteur résidentiel.

Avec le transfert graduel de telles technologies vers les consommateurs qui les adoptent, on constatera donc une hausse des besoins en services pour le CC et le CA de la part des entrepreneurs-électriciens. Nous ne pouvons aussi ignorer les systèmes déjà en place depuis des années, mais qui échappaient à leur champ d’expertise. À mesure que ces systèmes se répandent, l’industrie devra s’y adapter.

John Calabrese de ESA’s le disait dans une discussion au sujet de l’alimentation par Ethernet (PoE) : « L’aspect le plus important est de simplement reconnaître que, oui; il s’agit d’une installation électrique même si ça ressemble à un système de transmission de données – peut-être n’aurions-nous pas dû l’ignorer pendant toutes ces années…le téléphone de bureau était PoE depuis bien longtemps, mais personne ne le réalisait. On n’y pensait en termes de simple appareil de communication, mais il avait sa propre alimentation. Les caméras de sécurité ont aussi leur alimentation électrique sur le même câble qui transmet leur signal. Nous avons longtemps considéré ces exemples comme des systèmes de données alors le Code électrique ne s’applique pas dans ces cas. Nous devons transformer nos façons de penser pour reconnaître qu’il s’agit là de véritables installations électriques; c’est un changement de paradigme. » ¹³

La dernière édition du Code électrique canadien publiée en 2018 comporte maintenant une section dédiée au PoE (CEC Partie 1 Sous-section 16-300) et à son installation. Dans ce cas, les entrepreneurs-électriciens peuvent travailler selon ses consignes, un phénomène qui s’accentuera très probablement dans la mesure ou les électriciens s’impliqueront dans le royaume en expansion des nouvelles technologies et de l’alimentation CC et CCBT.

Nous avons identifié et examiné quelques-unes des tendances montantes qui suscitent une nouvelle prise de conscience ainsi que de nouvelles considérations au sujet de l’alimentation CC et CA, et la discussion ne fait que commencer. L’adoption rapide des nouvelles technologies et des énergies renouvelables et l’usage qu’elles font de l’alimentation CC continueront de placer ce sujet au-devant de la scène et entraîneront l’industrie vers de nouvelles opportunités. Identifier ces tendances et opportunités sera avantageux pour les entrepreneurs-électriciens en ce qu’elles représentent de nouvelles et très larges avenues de services et, pour ceux qui les accueillent, la possibilité de mieux répondre aux besoins changeants des consommateurs d’électricité. 

Sources:

1. Gregory Reed, 9 Reasons Why DC May Replace AC, http://www.electricalindustry.ca/latest-news/1018-9-reasons-why-dc-may-replace-ac
2. Peter Fairley, MIT Technology Review, https://www.technologyreview.com/s/427504/edisons-revenge-the-rise-of-dc-power/
3. https://www.digitaltrends.com/cool-tech/nexthome-dc-powered-home/
4. Karina Garbesi, Vagelis Vossos and Hongxia Shen. “Catalogue of DC Appliances and Power Systems,” Energy Analysis Department, Environmental Energy Technologies Division, Lawrence Berkeley National Laboratory. http://efficiency.lbl.gov/sites/all/files/catalog_of_dc_appliances_and_power_systems_lbnl-5364e.pdf
5. CanSIA, Roadmap to 2020, http://www.cansia.ca/uploads/7/2/5/1/72513707/cansia_roadmap_2020_final.pdf
6. Pathfinder 2018, Benchmark Study & Industry Profile, Vol. 33. Kerrwil Publications and Electro-Federation Canada
7. ECAO Power Shifts, The impact of low-voltage DC power developments on the Canadian electrical market. The Ontario Electrical Contractor 55 (4) (2017)
8. http://www.garraways.ca/residential.php
9. Electro-Federation Canada 2016 Contractor Research Report, http://www.electrofed.com/wp-content/uploads/2011/04/Final-2016-Contractor-Research-Report-LR.pdf
10. https://www.hydro.mb.ca/environment/solar.shtml
11. https://www.fleetcarma.com/electric-vehicle-sales-in-canada-q3-2017/
12. Power shifts, http://www.electricalindustry.ca/latest-news/3243-power-shifts-emerging-low-voltage-trends-impacts-and-opportunities-part-3

Images:

1) https://www.neb-one.gc.ca/nrg/sttstc/lctrct/rprt/2017cnddptnrnwblpwr/slr-eng.html?=undefined&wbdisable=true 

2) https://solaralberta.ca/faqs

3) Schneider Electric DC Power System

4) https://www.fleetcarma.com/electric-vehicle-sales-in-canada-q3-2017/

5) Schneider Electric EV Charger

 1 Gregory Reed, 9 Reasons Why DC May Replace AC, http://www.electricalindustry.ca/latest-news/1018-9-reasons-why-dc-may-replace-ac

 2 https://www.digitaltrends.com/cool-tech/nexthome-dc-powered-home/

 3 Karina Garbesi, Vagelis Vossos and Hongxia Shen. “Catalogue of DC Appliances and Power Systems,” Energy Analysis Department, Environmental Energy Technologies Division, Lawrence Berkeley National Laboratory. http://efficiency.lbl.gov/sites/all/files/catalog_of_dc_appliances_and_power_systems_lbnl-5364e.pdf

 4 CanSIA, Roadmap to 2020, http://www.cansia.ca/uploads/7/2/5/1/72513707/cansia_roadmap_2020_final.pdf

 5 CanSIA, Roadmap to 2020, http://www.cansia.ca/uploads/7/2/5/1/72513707/cansia_roadmap_2020_final.pdf

 6 Pathfinder p. 49

 7 Searches of local electrical contractors across Canada reveal that many contractors have recognized the increasing demand of the renewable energy market and are already expanding their capabilities to address this demand.

 8 ECAO Power Shifts, The impact of low-voltage DC power developments on the Canadian electrical market. The Ontario Electrical Contractor 55 (4) (2017) p. 24

 9 http://www.garraways.ca/residential.php

 10 Electro Federation Canada 2016 Contractor Research Report, p. 10

 11 https://www.hydro.mb.ca/environment/solar.shtml

 12 https://www.fleetcarma.com/electric-vehicle-sales-in-canada-q3-2017/

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