Photovoltaïque en moyenne tension : la révolution technologique de Fraunhofer ISE

Le Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), leader mondial de la recherche en énergie solaire, franchit une étape historique avec son projet PVgoesMV. Cette initiative pionnière vise à développer et à opérer les premières centrales photovoltaïques au monde fonctionnant en moyenne tension (3 kV). En repensant l’architecture électrique des grandes centrales, cette technologie promet une réduction drastique des coûts et de l’empreinte matérielle, ouvrant ainsi la voie à un déploiement massif et plus durable du solaire.

Les limites du photovoltaïque basse tension à grande échelle

Actuellement, les parcs solaires de grande puissance (de l’ordre de la cinquantaine de mégawatts) reposent sur une architecture basse tension. Ce choix technique impose des contraintes majeures : pour évacuer l’énergie produite par des milliers de panneaux, il est nécessaire de déployer des centaines de kilomètres de câbles de forte section. Cette utilisation intensive de cuivre ou d’aluminium représente un coût financier et environnemental considérable, d’autant plus critique dans un contexte de tension sur l’approvisionnement en matières premières critiques.

Le saut en moyenne tension : un gain d’efficacité radical

Le principe fondamental derrière le passage à la moyenne tension est simple : pour une même puissance électrique à transporter, augmenter la tension permet de réduire l’intensité du courant. Cette réduction se traduit concrètement par la possibilité d’utiliser des câbles de section bien plus faible. Les bénéfices sont multiples :

• Réduction massive des matériaux : Jusqu’à 50% d’économie sur le cuivre ou l’aluminium.
• Baisse des coûts d’installation : Câbles plus légers, moins chers et plus faciles à poser.
• Optimisation des pertes énergétiques : Réduction des pertes par effet Joule dans les câbles.
• Simplification de l’interface réseau : Un pas vers une intégration plus directe et moins coûteuse.

Les centrales pilotes du projet PVgoesMV

Pour valider cette innovation, Fraunhofer ISE et un consortium d’industriels construisent deux centrales expérimentales d’environ 135 kW chacune, situées en Allemagne. Ces bancs d’essai uniques fonctionneront avec un côté continu (DC) à 3 000 volts et un côté alternatif (AC) à 1 200 volts. Deux configurations de chaînes de modules (strings) y seront comparées :

1. Une configuration utilisant des modules standards 1 500 V avec une mise à la terre innovante au point central.
2. Une configuration exploitant des modules photovoltaïques prototypes spécialement conçus pour supporter des tensions encore plus élevées.

L’innovation clé : l’onduleur en moyenne tension

Le cœur de cette révolution technologique est un onduleur string spécialement conçu pour la moyenne tension. Développé par Fraunhofer ISE, cet équipement utilise des semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC). Ces composants, issus du projet de recherche précédent MS-Leikra, offrent une capacité de blocage de tension supérieure et des pertes de commutation réduites, les rendant parfaitement adaptés aux exigences de la moyenne tension. Leur adaptation et leur test en conditions réelles constituent un objectif central du projet.

Un consortium industriel pour une feuille de route complète

Le succès de PVgoesMV repose sur une collaboration étroite avec des partenaires industriels spécialisés dans toute la chaîne de valeur : fabricants de modules, de câbles, de connecteurs, d’onduleurs et de systèmes de surveillance. L’ambition va au-delà de la simple preuve de concept technique. Le consortium travaille à :

• Établir des protocoles de validation et d’assurance qualité pour les systèmes PV en moyenne tension.
• Alimenter les travaux de normalisation internationaux, essentiels pour une adoption large par l’industrie.
• Créer un écosystème industriel prêt pour la commercialisation future de cette technologie.

Une contribution stratégique à la transition énergétique

Financé par le ministère fédéral allemand de l’Économie et de l’Énergie, le projet PVgoesMV s’inscrit dans une vision à long terme. Pour atteindre les objectifs climatiques et un mix énergétique décarboné à l’horizon 2050, le déploiement du photovoltaïque doit s’accélérer tout en devenant plus efficient en ressources. En adressant directement les goulots d’étranglement que sont le coût des matériaux et la complexité des installations, la technologie de la moyenne tension apparaît comme un levier indispensable pour rendre l’énergie solaire encore plus compétitive et durable.