Rapport EFC 2017: Présentation complète de la basse tension

28 juin 2017

Cette section du rapport donne un panorama complet de la basse tension — des systèmes variés d’alimentation CC et de basse tension offerts aujourd’hui (courant continu, alimentation électrique par câble Ethernet et électricité distribuée à basse tension) aux miniréseaux CC.

Alimentation en CC

Depuis plusieurs décennies, le réseau d’alimentation électrique fournit l’alimentation CA comme le moyen le plus efficace pour faire fonctionner le marché dominé par des charges motrices. Aujourd’hui, les charges des utilisateurs finals sont de plus en plus dominées par les appareils électriques qui utilisent l’alimentation CC en raison de l’arrivée des semi-conducteurs il y a 50 ans. L’alimentation CC dans l’immobilier n’est pas nouvelle. Depuis des années, on l’utilise dans les moteurs munis de variateurs de fréquence. Plus récemment, l’on a connu une rapide adoption de l’éclairage DEL à alimentation CC, de nouvelles technologies multimédias, des centres de données et l’arrivée des véhicules électriques.

De plus, devant l’intérêt du marché qui envisage aujourd’hui les systèmes hybrides CC/CA, les réseaux CC sont également rapidement adoptés dans les pays où les systèmes CA sont encore instables (p.ex. Inde). L’on prévoit que les revenus de mise en œuvre de réseaux de distribution CC sur le marché mondial passeront de 2,8 milliards de dollars ($ US) en 2015 à 5,1 milliards en 2024.

CC à basse tension

Il existe de bonnes raisons financières d’opter pour les systèmes CC à basse tension, qu’ils fournissent l’alimentation nécessaire ou qu’ils soient conçus pour aussi assurer la communication de données (p.ex. PoE et EDBT). « S’il était possible de passer d’une infrastructure à basse tension, où des fils basse tension [peuvent être utilisés] sans qu’une protection mécanique [conduit rigide] soit nécessaire, il serait possible d’économiser 50 % ou plus sur le coût d’installation de l’infrastructure », a affirmé Chris Andrews, directeur de produit, Systèmes d’éclairage et de contrôle à basse tension chez Eaton, lors du Sommet de l’industrie CCBT de l’ÉFC en réponse à la rétroaction des acteurs du marché. De plus, les appareils d’éclairage à basse tension fonctionnant sur des infrastructures de basse tension ont un rendement de 10 % à 12 % supérieur aux systèmes ordinaires de tension composée.

« Si nous pouvions passer à une infrastructure à basse tension… il serait possible d’économiser 50 % ou plus sur le coût d’installation de l’infrastructure. » – Chris Andrews, Eaton

Lors du Sommet, deux types de systèmes d’alimentation CCBT à manipulation sans danger ont été présentés : le premier consistait en un programme de plafonds suspendus d’Armstrong qui incorpore leur produit Flexzone. Flexzone est un réseau fixé à un plafond suspendu qui ressemble à une installation commerciale de plafond carrelé standard, mais qui alimente les luminaires et les capteurs et appareils numériques de commande pour l’éclairage, la ventilation, l’ombrage et la sécurité par le biais de fouets à pince.

Le second produit présenté était un système public de charge récemment introduit pour les appareils numériques tels que les cellulaires, tablettes et ordinateurs. Les espaces publics et bureaux commerciaux sont ici le marché ciblé. Ce système utilise une alimentation de 24 volts fournit sur des rails et encore une fois, la conversion au CC n’est seulement effectuée qu’une fois. Les segments de rail peuvent prendre en charge jusqu’à 24 appareils à la fois, le système étant assez intelligent pour comprendre lorsqu’il est complètement chargé. Un simple rail de la longueur désirée, qui peut être manipulée sans danger, traverse un mur ou toute autre surface où l’utilisateur se trouve. Ce système se sert d’un connecteur USB breveté qui repose sur le rail et permet d’y brancher un USB. Il est aussi possible de le déplacer sur le rail en le glissant.

Alimentation électrique par câble Ethernet (PoE)

L’alimentation électrique par câble Ethernet (PoE) n’est pas une nouvelle technologie. Au départ, elle a servi comme base des systèmes voix par IP (VoIP), puis elle a évolué pour alimenter les autres systèmes de bureau tels que le Wi-Fi d’entreprise. La gamme d’applications PoE continue graduellement de prendre de l’ampleur grâce à sa capacité accrue de transmission — de ses 7 watts initiaux en 2000 à 60 watts aujourd’hui… et bientôt encore plus.

Le PoE a fait un bon bout de chemin. En 2009, une nouvelle norme établie par l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) : IEEE 802.3at a augmenté la limite de puissance transmise à 30W pour satisfaire les demandes des nouveaux appareils dotés de la capacité réseau, tels que les points d’accès sans fil et les caméras de sécurité. Ceci a été désigné comme PoE+.

Plus récemment, une nouvelle norme industrielle est en cours d’élaboration (IEEE 802.3bt) qui haussera considérablement la quantité d’électricité livrée aux appareils finals, soit jusqu’à 100 watts, permettant ainsi au PoE d’alimenter les luminaires et une vaste gamme d’appareils, capteurs et commandes numériques.

La transition vers le PoE— d’assurer l’alimentation d’un système de communication à devenir un principal transporteur de charge électrique — a créé le besoin au sein de l’industrie électrique de réexaminer son rôle en ce qui a trait aux codes et normes régissant PoE et Ethernet, les appareils, applications, conceptions et installations de projets.

Eaton affirme que le PoE convient naturellement aux applications où l’intégration de réseaux de données est attendue; ce qui en fait le choix par excellence des campus de haute technologie, des centres de données ainsi que de certaines applications bureaucratiques, d’enseignement et de soins de santé : « l’utilisateur PoE comprend et apprécie une infrastructure de réseau de données conçue pour traiter l’analytique, optimiser l’utilisation de l’espace et contrôler tous les aspects d’une installation tout entière avec un seul système. »

Cependant, Kim Osborne, conseillère chez HH Angus qui a aussi participé au Sommet de l’industrie CCBT de l’ÉFC, nous met en garde. Elle nous avertit : « Les systèmes PoE sont conçus pour être optimisés comme systèmes d’information et non comme systèmes de source d’énergie ». À son avis, davantage d’efforts doivent être déployés pour informer les concepteurs qu’il est essentiel de tenir compte des aspects électriques pour que ceux-ci soient aussi optimisés.

Partenariats PoE

Cette technologie est si formidable que bon nombre de partenariats se sont formés entre les principaux fabricants d’équipement et fournisseurs de solutions, notamment Cisco Systems (Cisco’s Digital Ceiling Partner Community). Les occasions d’affaires qui émergent de telles associations élargissent les capacités de la technologie PoE.

Lors d’une séance organisée par l’Illuminating Engineering Society (IES) à Toronto, la présentatrice invitée Shirley Coyle, présidente de Cree Inc., a souligné qu’ « un luminaire alimenté au PoE n’est pas simplement un système de commande d’éclairage; c’est un réseau de capteurs et un système d’exploitation qui permet l’utilisation d’applications qui vont bien au-delà de la lumière. » Shirley a partagé son point de vue sur les tendances favorisant l’éclairage à alimentation électrique par câble Ethernet :

• Les codes de l’énergie des bâtiments continuent d’exiger des commandes plus avancées et un meilleur rendement énergétique (capteurs d’usage, gradateurs, utilisation de l’éclairage naturel);
• Les capteurs – les avancées techniques ont apporté une abondance de choix et les coûts ont chuté considérablement; 
• Les progrès en technologie DEL permettent l’intégration de capteurs dans les appareils d’éclairage;
• Le degré de sophistication et d’application des systèmes logiciels ne cesse d’accroître de même que la disponibilité des mégadonnées et de leur analyse – grâce à la plus grande capacité de stockage de données abordables et à la puissance informatique accrue;
• Les systèmes de bâtiment et les réseaux TI prennent de l’essor et,
• L’évolution de la technologie PoE – de 7 watts en 2000 à plus de 90 watts en 2017.

Lors du Sommet de l’industrie CCBT de l’ÉFC, les participants ont identifié les répercussions potentielles de l’adoption de PoE sur les acteurs du réseau électrique :

Quel que soit le niveau de changement que votre segment de filière éprouve, une chose est certaine : les possibilités qu’offre le PoE dans l’industrie électrique sont énormes.

Miniréseaux CC

Les miniréseaux CC ont aussi fait l’objet de discussion lors du Sommet de l’industrie CCBT de l’ÉFC. Bon nombre de participants ont exprimé leur inquiétude à propos des obstacles empêchant les miniréseaux CC de percer sur le marché grand public. Les programmes de tarif de rachat garanti (FIT) au Canada entravent les systèmes de miniréseaux. Le point de bascule de cette technologie sera l’adoption de la facturation nette et le stockage, permettant la production et l’utilisation locales de l’énergie CC.

L’Association continentale pour l’automatisation des bâtiments (ACAB) a publié un article blanc intitulé « The Role of Hybrid AC/DC Building Microgrids in Creating a 21st Century Ethernet ». Cet article examine l’option de garder l’électricité dans son format d’origine CC de sources de production distribuée et de stockage dans une configuration simplifiée, plus flexible, efficace et résiliente dans le bâtiment. Il décrit comment l’alimentation CC pourrait être agrégée avec l’alimentation CA du réseau public et distribuée dans un bâtiment par le biais d’un miniréseau CA/CC hybride. L’article explore aussi l’éventuelle interconnexion des miniréseaux de bâtiments au sein de ceux-ci et entre eux de même que la possibilité de créer un réseau d’énergie à partir du réseau public. Ils appellent ce réseau énergétique « Ethernet » qui est comparable au réseau d’ordinateurs que constitue Internet. L’on discute aussi de la motivation, du besoin et de l’état des nouvelles normes régissant la mise en œuvre de tels bâtiments qui utiliseraient à grande échelle des miniréseaux privés qui fonctionneraient sur 1 500 volts ou moins.

Électricité distribuée à basse tension (EDBT)

Finalement, l’alimentation basse tension peut être également fournie par les systèmes d’électricité distribuée à basse tension (EDBT). « L’électricité distribuée à basse tension (EDBT) allie les avantages des deux distributions d’énergie, CA et CC. » À l’instar du PoE, l’EDBT fournit l’électricité et les communications par le même câble branché. De plus, elle peut être reconfigurée n’importe quand sans recâblage du système. Bien que le PoE et l’EDBT satisfassent les mêmes normes et codes d’électricité de basse tension de classe 2 et partagent de nombreux composants et fonctions, ils sont des systèmes très différents. Selon Eaton, « le mérite d’EDBT réside dans sa simplicité et flexibilité. L’EDBT est si simple à configurer qu’elle peut être démarrée et prête à utiliser par le même entrepreneur à l’instant où elle est installée. Sa simplicité a été conçue consciemment et elle convient très bien aux applications ayant des espaces répétés, comme les écoles qui ont 40 classes aux configurations assorties. » Selon l’expérience d’Eaton, les systèmes EDBT peuvent réduire le coût d’installation total d’un projet d’éclairage et de commandes DEL jusqu’à 20 %.

Si vous êtes trop impatients de connaître la suite, vous pouvez vous procurer le rapport 2017 de l’ÉFC : http://www.electrofed.com/fr/market-research/