Compensation de la puissance réactive · Glossaire

La compensation de la puissance réactive regroupe les mesures techniques et opérationnelles par lesquelles la puissance réactive est réduite, équilibrée ou fournie de manière ciblée dans un réseau à courant alternatif. Elle sert surtout au maintien de la tension, au soulagement des lignes et des transformateurs ainsi qu'à l'amélioration du facteur de puissance. La puissance réactive n'effectue aucun travail utile : elle n'entraîne donc aucun moteur et ne chauffe aucune résistance chauffante. Elle influe néanmoins sur l'intensité du courant, sur les conditions de tension et sur la charge des équipements électriques.

L'unité de la puissance réactive est le var, en pratique le plus souvent le kvar ou le Mvar. Il faut la distinguer de la puissance active en watts, kilowatts ou mégawatts, qui est effectivement transmise et utilisable. La puissance active et la puissance réactive forment ensemble la puissance apparente en VA. Elles ne s'additionnent toutefois pas simplement. Pour des grandeurs sinusoïdales, on a géométriquement S = √(P² + Q²), comme pour les côtés d'un triangle rectangle. Le facteur de puissance indique le rapport entre la puissance active et la puissance apparente. Pour des courants et des tensions purement sinusoïdaux, il correspond au cos φ, c'est-à-dire au cosinus du déphasage entre le courant et la tension. En présence d'harmoniques, par exemple dues à des appareils d'électronique de puissance, le facteur de puissance est inférieur au cos φ. Une compensation classique de la puissance réactive fondamentale n'élimine alors pas cette part. Un facteur de puissance faible signifie qu'un courant plus élevé circule pour la même puissance utile. Ce courant supplémentaire sollicite les lignes, les transformateurs et les installations de commutation, engendre des pertes et mobilise de la capacité de réseau.

Dans les systèmes à courant alternatif, la puissance réactive provient des champs électriques et magnétiques. Les équipements inductifs tels que les moteurs, les transformateurs ou les bobines en ont besoin pour établir leur champ magnétique et absorbent, selon la convention usuelle des récepteurs, de la puissance réactive inductive. Les équipements capacitifs tels que les condensateurs ou les câbles faiblement chargés se comportent à l'inverse et fournissent de la puissance réactive, vue du côté des récepteurs inductifs. Les convertisseurs peuvent faire les deux selon leur régulation. Comme le courant alternatif change constamment de sens, une partie de l'énergie oscille entre la source et l'accumulateur de champ. De nombreux appareils ont besoin de cette énergie oscillante. Elle ne devrait toutefois pas circuler inutilement sur de longues distances dans le réseau.

Distinction par rapport à la puissance active, à l'énergie et à la flexibilité

La compensation de la puissance réactive est souvent confondue avec une économie d'énergie. Une installation de compensation ne réduit pas automatiquement la consommation d'énergie active en kilowattheures. Elle peut diminuer les pertes de réseau et mieux valoriser les capacités de raccordement. Elle ne remplace toutefois pas une mesure d'efficacité portant sur le processus lui-même. Une entreprise industrielle équipée de nombreux moteurs peut, grâce à la compensation, réduire son soutirage de puissance réactive et ainsi la charge du réseau ou les coûts de l'énergie réactive. Le travail mécanique des moteurs reste identique. Côté client, les pertes par effet Joule ne diminuent que dans les lignes situées entre l'installation de compensation et le point de raccordement au réseau.

La compensation de la puissance réactive ne doit pas non plus être assimilée à la flexibilité. Par flexibilité, on entend généralement que la puissance active est décalée dans le temps ou adaptée, par exemple pour les pompes à chaleur, les électrolyseurs, les accumulateurs à batterie ou les charges industrielles. La compensation de la puissance réactive concerne en revanche le mode de fonctionnement électrique du réseau à courant alternatif. Elle peut parfois être réglée très rapidement et est donc précieuse pour l'exploitation du réseau. Elle ne fournit toutefois pas d'énergie sur plusieurs heures et ne remplace pas une puissance active garantie.

La notion doit aussi être distinguée du maintien de la fréquence. La fréquence du réseau dépend avant tout de l'équilibre entre la puissance active produite et consommée. La tension, en revanche, est fortement déterminée par les flux de puissance réactive, les impédances du réseau et la situation locale d'injection ou de consommation. Dans les débats simplifiés, la tension et la fréquence sont parfois traitées ensemble sous le terme de « stabilité du réseau ». Pour l'exploitation pratique, la séparation est essentielle, car des équipements, des règles et des responsabilités différents sont concernés. En régulation, le réglage de la tension compte donc parmi les services système non liés à la fréquence.

Pourquoi la puissance réactive est pertinente localement

Techniquement, la puissance réactive peut être transmise. Sur de grandes distances, cela est toutefois généralement peu judicieux. Les lignes et les transformateurs sont sollicités par le courant, qu'il transporte de la puissance active ou réactive. Lorsque la puissance réactive circule sur de longues distances, elle occupe de la capacité de transport, augmente les pertes et provoque des chutes de tension sur les lignes elles-mêmes. C'est pourquoi la puissance réactive est autant que possible fournie ou absorbée là où elle est nécessaire.

En cela, la puissance réactive se distingue de nombreuses grandeurs de l'économie de l'énergie qui se rapportent à des volumes annuels, à des zones de marché ou à des groupes d'équilibrage. La compensation de la puissance réactive concerne un nœud de réseau précis, un niveau de tension et la situation d'exploitation du moment. Un réseau de distribution comptant de nombreuses installations photovoltaïques a d'autres besoins qu'un réseau industriel comportant de gros moteurs ou qu'un réseau de transport avec de longues lignes aériennes et des tronçons de câbles. La même grandeur peut, selon le lieu et le moment, avoir un effet stabilisateur ou pénalisant. Exemple : un réseau de câbles très étendu produit beaucoup de puissance réactive capacitive en charge faible et fait monter la tension. En charge forte, c'est en revanche le besoin inductif des lignes qui prédomine.

Pour le maintien de la tension, la puissance réactive est particulièrement importante. Dans les réseaux à haute et très haute tension, dont les lignes ont un comportement majoritairement inductif, l'absorption de puissance réactive abaisse en général la tension, tandis que sa fourniture la relève. Cette règle n'est pas universelle. Dans les réseaux à basse tension, où la part résistive des lignes est élevée, la puissance active influence elle aussi fortement la tension. Les impédances du réseau et les sens des flux de puissance jouent également un rôle. Comme repère opérationnel, on retient néanmoins que la gestion de la puissance réactive est un outil central pour maintenir les tensions dans les limites admissibles.

Moyens techniques de compensation

Les batteries de condensateurs fournissent de la puissance réactive capacitive et compensent ainsi la puissance réactive inductive, par exemple dans les entreprises industrielles ou les réseaux de distribution. Elles sont enclenchées de manière fixe ou par gradins. Dans les réseaux comportant des harmoniques, elles sont souvent équipées de selfs de protection (désaccordées) afin d'éviter des résonances.
Les bobines d'inductance (bobines de compensation) absorbent de la puissance réactive capacitive. Cela est surtout important pour les longs câbles, les raccordements offshore ou les lignes faiblement chargées. Elles sont robustes, mais ne peuvent être ajustées que par paliers et de façon relativement lente.
Les SVC (compensateurs statiques de puissance réactive) combinent des condensateurs et des bobines commutés ou commandés par thyristors et régulent ainsi rapidement et en continu. Comme ils se comportent comme des impédances variables, leur puissance réactive diminue approximativement avec le carré de la tension lorsque celle-ci chute.
Un STATCOM est une installation de compensation reposant sur un convertisseur à source de tension (circuit intermédiaire de tension). Jusqu'à la limite de son courant nominal, il peut fournir presque l'intégralité du courant réactif, même lorsque la tension du réseau est fortement abaissée. Il convient donc aux situations de défaut et de réseau faible.
Les machines synchrones, par exemple les compensateurs synchrones rotatifs ou les générateurs de centrales reconvertis, fournissent de la puissance réactive. En outre, elles apportent de la puissance de court-circuit et une réserve instantanée grâce à leur masse tournante.

Les onduleurs des installations éoliennes et photovoltaïques, des accumulateurs à batterie ou des entraînements industriels peuvent eux aussi régler la puissance réactive. Le rôle des installations décentralisées s'en trouve modifié. Auparavant, de nombreuses petites installations de production injectaient de manière largement passive. Aujourd'hui, les règles techniques de raccordement exigent souvent qu'elles puissent, dans des limites définies, fournir ou absorber de la puissance réactive, par exemple au moyen de courbes caractéristiques telles que cos φ(P) ou Q(U). Une partie du maintien de la tension se déplace ainsi vers les réseaux de distribution. La coordination entre exploitants d'installations, gestionnaires de réseau de distribution et gestionnaires de réseau de transport n'en devient que plus importante.

Les transformateurs contribuent eux aussi au réglage de la tension. Les transformateurs de réseau local réglables ou les changeurs de prises dans les postes de transformation modifient le rapport de transformation et donc le niveau de tension. Ils ne produisent pas eux-mêmes de puissance réactive, mais déplacent les flux de puissance réactive entre les niveaux de tension. Ils servent ainsi la même mission opérationnelle, à savoir maintenir la tension dans les limites admissibles à tous les raccordements au réseau.

Cadre juridique en Allemagne

En Allemagne, la fourniture de puissance réactive repose sur trois piliers : les règles techniques de raccordement (TAR/TAB), l'approvisionnement fondé sur le marché et les équipements propres au réseau. Les exigences techniques minimales relatives à la capacité de puissance réactive des installations de production et des stockages découlent des règles techniques de raccordement, en haute tension par exemple de la VDE-AR-N 4120. Ce qui dépasse cette capacité minimale peut être approvisionné selon des mécanismes de marché. Depuis le 27 novembre 2020, l'article 12h, alinéa 1, première phrase, point 1 de l'EnWG oblige les gestionnaires de réseau à s'approvisionner de manière transparente, non discriminatoire et fondée sur le marché en service système non lié à la fréquence « services de réglage de la tension ».

Les modalités ont été fixées par l'Agence fédérale des réseaux (Bundesnetzagentur) dans la décision BK6-23-072 du 25 juin 2024. Selon celle-ci, les gestionnaires de réseau de transport responsables de zone de réglage et les gestionnaires de réseau de distribution disposant d'un réseau haute tension s'approvisionnent en puissance réactive auprès d'installations dont le point de raccordement au réseau se situe en très haute ou en haute tension. Les exploitants de réseaux à basse et moyenne tension sont exemptés de cette obligation, car, selon l'appréciation de l'autorité, un approvisionnement de marché généralisé n'y serait actuellement pas économiquement efficient. Les gestionnaires de réseau de transport ont introduit pour la première fois le marché de la puissance réactive en 2025. Selon les indications de gestionnaires de réseau, la phase pilote a débuté en juin 2025 et doit durer jusqu'à 24 mois. La chambre de décision 8 reconnaît les coûts de l'approvisionnement comme coûts volatils pour la quatrième période de régulation par une décision du 9 octobre 2024.

Pour les installations en basse et moyenne tension, ce sont donc les prescriptions des règles techniques de raccordement et celles du gestionnaire de réseau concerné qui continuent de s'appliquer. Pour les consommateurs dotés d'une mesure de puissance, les gestionnaires de réseau prévoient souvent des redevances pour énergie réactive lorsqu'un facteur de puissance fixé par contrat n'est pas atteint. La valeur limite et le prix sont fixés par le gestionnaire de réseau concerné.

Importance économique et institutionnelle

La compensation de la puissance réactive est plus qu'un détail technique. Elle influe sur le développement du réseau, les capacités de raccordement, les pertes de réseau et la répartition des coûts entre utilisateurs du réseau. Lorsqu'un grand consommateur soutire beaucoup de puissance réactive du réseau, il sollicite davantage les équipements. Les règles de facturation de l'énergie réactive visent à éviter que de tels coûts soient intégralement répartis entre tous les utilisateurs du réseau, alors que certains utilisateurs de raccordement peuvent les causer ou les éviter.

Les exigences relatives à la capacité de puissance réactive au point de raccordement au réseau peuvent déclencher des investissements, par exemple pour des convertisseurs de plus grande taille ou des installations de compensation supplémentaires. En même temps, elles peuvent éviter ou retarder le développement du réseau si les lignes et transformateurs existants peuvent être davantage utilisés grâce à un meilleur maintien de la tension. La rentabilité d'une installation de compensation ne dépend donc pas seulement de son prix. Elle dépend aussi de son emplacement dans le réseau, de sa capacité de réglage et des autres mesures qu'elle rend superflues.

Une erreur fréquente consiste à considérer la puissance réactive comme une fonction annexe gratuite des convertisseurs modernes. De nombreux convertisseurs peuvent certes fournir de la puissance réactive, mais leur capacité de transport de courant est limitée. Un exemple de calcul le montre : un onduleur de 100 kVA de puissance apparente qui fournit 60 kvar de puissance réactive ne peut plus délivrer que 80 kW de puissance active au maximum. S'y ajoutent des pertes, des efforts de régulation et des exigences en matière de communication et de protection du réseau. Quiconque veut utiliser systématiquement la puissance réactive doit prendre en compte ces effets secondaires dans les règles de raccordement, la conduite d'exploitation et la rémunération.

Malentendus dans la pratique

Un malentendu répandu veut que la puissance réactive soit par principe mauvaise. Ce qui pose problème, c'est surtout la puissance réactive non régulée ou transportée sur de longues distances. Une puissance réactive utilisée de manière ciblée est nécessaire à l'exploitation du réseau. Les moteurs, les transformateurs et les lignes ne peuvent pas être décrits de façon pertinente sans tenir compte des effets de la puissance réactive. Un réseau sans aucune puissance réactive n'est pas un réseau à courant alternatif réaliste.

Tout aussi imprécise est l'idée qu'un facteur de puissance égal à un serait toujours le meilleur objectif. Pour les consommateurs pris individuellement, un facteur de puissance élevé est souvent judicieux, car il évite des flux de courant inutiles. Dans une zone de réseau, il peut toutefois être nécessaire de recourir de façon ciblée à de la puissance réactive capacitive ou inductive pour piloter la tension. L'essentiel n'est donc pas que la puissance réactive disparaisse complètement. L'essentiel est de savoir où elle apparaît, comment elle est régulée et qui est responsable de sa fourniture.

La notion de « compensation » est elle aussi trompeuse si on la comprend uniquement comme une neutralisation. Dans les réseaux modernes, il s'agit souvent d'un pilotage actif de la puissance réactive. Les onduleurs photovoltaïques, les parcs éoliens, les installations STATCOM et les transformateurs réglables n'équilibrent pas seulement un bilan calculé. Ils réagissent aux valeurs de tension, aux charges du réseau, aux règles de raccordement et aux consignes de la conduite du réseau. La compensation de la puissance réactive devient ainsi une partie de l'exploitation du réseau coordonnée et, en même temps, l'un des services système.

Avec l'électrification et le développement de la production renouvelable, le sujet gagne en importance. Davantage de pompes à chaleur, de points de recharge, d'installations photovoltaïques, d'accumulateurs à batterie et d'appareils d'électronique de puissance modifient les flux de puissance et les profils de tension, en particulier dans les réseaux de distribution. Parallèlement, les installations à base de convertisseurs remplacent de plus en plus les centrales conventionnelles qui fournissaient auparavant de la puissance réactive aux nœuds centraux du réseau et soutenaient la tension. Il en résulte un besoin accru de mesures décentralisées, de règles de raccordement claires, d'équipements réglables et de nouvelles voies d'approvisionnement telles que le marché de la puissance réactive.

La compensation de la puissance réactive montre qu'un réseau électrique ne fonctionne pas uniquement en fonction de quantités d'énergie. Les kilowattheures n'expliquent ni la qualité de la tension, ni la charge des lignes, ni la question de savoir si un nœud de réseau peut accueillir d'autres installations. La notion décrit une tâche locale, électrique et relevant de la technique de régulation. Les flux de puissance réactive doivent être limités ou fournis de manière à ce que la puissance active puisse être transmise en toute sécurité et que les tensions restent dans la plage admissible. C'est là que réside son importance pratique pour l'exploitation du réseau, la planification des raccordements et les coûts d'un système électrique de plus en plus décentralisé.

Sources

Spannungshaltung in Netzen („Blindleistung“) – Beschlusskammer 8 — Bundesnetzagentur; unbekannt. Abschnitte „Festlegung zu den Spezifikationen und technischen Anforderungen“ und „Festlegung volatiler Kosten“
Marktgestützte Beschaffung von Blindleistung — TenneT TSO; unbekannt. Abschnitt „Einführung neuer marktgestützter Beschaffung 2025“
BK6-23-072 – Zweite Konsultation (Ausnahme Nieder- und Mittelspannung) — Bundesnetzagentur, Beschlusskammer 6; unbekannt (Verfahren eröffnet am 31.03.2023). Konsultationstext
BK6-23-072 – Verfahrenseröffnung — Bundesnetzagentur, Beschlusskammer 6; unbekannt (Verfahrenseröffnung 2023). Einleitung des Festlegungsverfahrens
Stellungnahme zum Festlegungsverfahren RAMEN: Anerkennung von Kosten aus der marktgestützten Beschaffung für Blindleistung — Verteilnetzbetreiber (veröffentlicht von der Bundesnetzagentur); 28.02.2025. Abschnitt zu VoKaBl und BK6-23-072

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Edited by eCMS on 11.11.2026 16:09