Convertir l’énergie pour satisfaire à toutes les applications
Kamal Al-Haddad, professeur au Département de génie électrique de l’École de technologie supérieure (ÉTS) depuis 1990 et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en conversion de l’énergie électrique et en électronique de puissance, œuvre dans le domaine des convertisseurs électroniques de puissance et de la qualité de l’énergie électrique dans les réseaux de distribution. Étant donné l’augmentation de la demande en énergie à l’échelle planétaire, la demande pour des convertisseurs ayant peu de pertes d’énergie ira en augmentant. Mots clés : convertisseur électronique de puissance, qualité de l’énergie électrique
Introduction
Kamal Al-Haddad, professeur au Département de génie électrique de l’École de technologie supérieure (ÉTS) depuis 1990 et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en conversion de l’énergie électrique et en électronique de puissance, œuvre dans le domaine des convertisseurs électroniques de puissance et de la qualité de l’énergie électrique dans les réseaux de distribution. Les articles qui suivent donnent un aperçu de ses domaines d’expertises (Haddad, M. et autres 2015; Hamouda, M. et autres 2016; Javadi, A. et Al Haddad, K. 2015; Sharifzadeh, M. et autres 2016; Vahedi, H. et Al-Haddad, K. 2016).
La conversion d’énergie, toujours en évolution
Au Québec, l’énergie électrique nous vient principalement de barrages hydro-électriques. Après passage dans plusieurs postes de transformation, elle nous est livrée dans nos maisons sous une tension de 120 V AC et une fréquence de 60 Hz. Nos prises résidentielles ne peuvent toutefois pas accommoder tous les appareils. La batterie d’un téléphone cellulaire, par exemple, nécessite une tension de 5 V DC. Entre la prise électrique et le cellulaire, on doit donc placer un convertisseur qui ajustera l’alimentation électrique aux besoins spécifiques de l’appareil. À l’opposé, l’électrification des transports comme le métro de Montréal requiert une tension de 750 V DC. De plus, le courant et la puissance doivent être ajustés pour que les roues des wagons aient assez d’énergie pour tirer le poids de tous les utilisateurs tout en limitant l’accélération et la décélération afin d’assurer leur sécurité. Là encore, c’est un convertisseur particulier qui s’en charge.
l’électrification pour les transport amène un besoin pour de nouveaux convertisseurs
La technologie ne cesse d’évoluer : les produits sont continuellement améliorés, ce qui entraîne de nouvelles applications à satisfaire. Les composantes et les matériaux des convertisseurs changent aussi. Le besoin de développer de nouveaux types de convertisseurs est donc constant. Toutes ces dynamiques relatives à l’alimentation électrique occupent les recherches du professeur Kamal Al-Haddad notamment en ce qui concerne les applications industrielles.
La qualité de l’énergie
Les travaux du professeur Al-Haddad s’attaquent aussi à la problématique de la qualité de l’énergie. Un nouvel appareil peut créer des perturbations de tension et de courant, et altérer la qualité de l’énergie sur le réseau qui l’alimente. Ces perturbations vont entraîner des variations dans l’alimentation d’autres appareils connectés sur le même réseau, risquant d’écourter leur durée de vie et même d’affecter leur fonctionnement. Il est donc nécessaire de développer des filtres et d’autres composantes pour éliminer les harmoniques et réguler la tension et le courant.
Les énergies vertes : un nouveau défi
Les énergies vertes, phénomène relativement nouveau, amènent un défi supplémentaire en raison de leur grande variabilité dans le temps. En effet, si on prend l’énergie solaire, ce n’est qu’au lever du soleil que l’on peut commencer à collecter les photons pour les transformer en électrons et produire de l’électricité. Quand la production d’électricité surpasse la demande, on ne peut pas décider d’augmenter la tension puisque cela aurait pour effet de réduire la durée de vie des ampoules et des appareils, voire de les endommager. De la même façon, lorsque le soleil n’est pas au rendez-vous, on doit quand même être en mesure d’alimenter le réseau. Un convertisseur sera donc nécessaire pour stocker l’énergie produite dans une batterie et un autre, pour réguler l’énergie provenant de la batterie afin d’alimenter le réseau.
De nouvelles applications de l’électronique de puissance sont nécessaires pour les panneaux solaires. Près de 1,3 milliard de personnes n’ont pas d’électricité. L’énergie solaire devient donc un enjeu majeur. Cette technologie est appelée à être implantée dans les maisons et combinée à un taux de tarification variable. Elle entraînera des changements dans le comportement des utilisateurs en ce qui a trait à la consommation et à l’indépendance énergétique.
Les énergies vertes amènent le besoin d’autres convertisseurs
L’énergie, le nerf de la guerre
Nous utilisons de plus en plus des appareils qui emmagasinent de l’information et qui ont besoin d’énergie. On prévoit une augmentation annuelle de l’énergie consommée de 5 à 6 % à l’échelle planétaire. Cela amènera à choisir entre générer plus d’énergie ou réussir à en faire plus avec l’énergie actuellement produite. La demande pour des convertisseurs ayant peu de pertes d’énergie ira donc en augmentant.
Information supplémentaire
Les étudiants intéressés par ces projets de recherche peuvent contacter le professeur Kamal Al-Haddad pour obtenir plus d’information.
