Courant continu · Glossaire

Notion et délimitation

Le courant continu est un courant électrique dont le sens ne s'inverse pas dans le circuit considéré. La tension continue correspondante a une polarité fixe : une borne reste positive, l'autre négative. Dans le Vocabulaire électrotechnique international de l'IEC, le courant continu est, au sens strict, un courant indépendant du temps. Au sens élargi, il comprend aussi un courant périodique dont la composante continue joue le rôle principal. En pratique, le courant continu n'est donc souvent pas parfaitement lisse. Derrière un redresseur, il subsiste par exemple une ondulation résiduelle, et les alimentations à découpage ou les chargeurs à impulsions fonctionnent avec des courants hachés. En termes techniques, on parle alors, selon l'allure, de courant continu ondulé ou pulsé, ou de courant mixte. L'essentiel est qu'une composante continue de sens fixe prédomine. Dans le courant alternatif, en revanche, le sens change régulièrement et il n'y a pas de composante continue en moyenne.

Le courant continu se décrit avec les mêmes grandeurs de base que tout autre type de courant : intensité en ampères, tension en volts, puissance électrique en watts et énergie électrique en kilowattheures. Dans un circuit à courant continu simple, la puissance est le produit de la tension par l'intensité. Une batterie de 400 volts débitant 50 ampères fournit donc 20 kilowatts. Si cela dure une heure, cela représente 20 kilowattheures. Contrairement au courant alternatif, il n'y a, dans un circuit à courant continu stationnaire, aucun déphasage entre courant et tension, et donc pas de puissance réactive au sens classique. Pour le système électrique, le type de courant est important, car les flux d'énergie, les pertes de conversion, la technique de protection et les raccordements au réseau dépendent du type de courant utilisé et du niveau de tension.

D'où vient le courant continu et où il est utilisé

Le courant continu apparaît partout où une source de polarité fixe fournit de la charge. Les batteries, les accumulateurs, les piles à combustible et les modules photovoltaïques fournissent du courant continu. De nombreux consommateurs fonctionnent eux aussi en interne en courant continu : ordinateurs, éclairage LED, électronique grand public, électronique de charge, commandes, serveurs, équipements de télécommunication et une grande partie de l'électronique industrielle moderne. Le fait que ces appareils soient le plus souvent branchés sur une prise du réseau alternatif n'y change rien. Entre la prise et l'appareil se trouve un bloc d'alimentation. Il redresse le courant alternatif, adapte la tension et régule électroniquement le courant.

Rapport avec le réseau à courant alternatif

Dans le réseau électrique public en Allemagne et en Europe continentale, l'énergie électrique est transportée et distribuée principalement sous forme de courant alternatif à 50 hertz. Dans les réseaux de transport et de distribution, le courant triphasé est la norme. Trois tensions alternatives déphasées de 120 degrés chacune y fonctionnent ensemble. Cette technique est étroitement liée aux transformateurs, aux générateurs synchrones rotatifs, aux concepts de protection du réseau et à l'exploitation synchrone du réseau. Le courant continu n'a ni fréquence de réseau ni position de phase. Certains effets propres au courant alternatif disparaissent donc, par exemple les courants de charge capacitifs dans les câbles longs en fonctionnement permanent. En contrepartie, le courant continu impose ses propres exigences aux convertisseurs, aux interrupteurs, à la mise à la terre et à la protection. Et comme la tension continue ne se transforme pas avec un simple transformateur, il faut pour cela des convertisseurs d'électronique de puissance.

Idées reçues courantes

On assimile souvent le courant continu à la basse tension ou aux petits appareils. C'est faux. Un chargeur USB fonctionne avec quelques volts de tension continue, alors qu'un transport en courant continu à haute tension fonctionne avec plusieurs centaines de kilovolts. Pour le projet allemand SuedLink, il s'agit par exemple de 525 kilovolts. Inversement, le courant alternatif n'est pas automatiquement de la haute tension. Le type de courant décrit comment le sens du courant évolue dans le temps, mais non le niveau de tension, la puissance ou la dangerosité. Sur le plan juridique aussi, les types de courant sont traités séparément. La directive européenne basse tension 2014/35/UE s'applique au matériel électrique conçu pour des tensions nominales comprises entre 50 et 1000 volts en courant alternatif ou entre 75 et 1500 volts en courant continu, sous réserve de certaines exceptions. Ces limites valent pour la mise à disposition de produits sur le marché. Elles ne constituent ni un seuil général de danger ni une règle d'installation pour les ouvrages. Pour la sécurité, ce qui compte, ce sont la tension, l'intensité, la durée de contact, le trajet du courant dans le corps, les mesures de protection et le comportement de coupure.

Une deuxième idée reçue concerne l'efficacité. Le courant continu n'est pas par principe pauvre en pertes, ni le courant alternatif par principe riche en pertes. Des pertes surviennent dans les lignes du fait de la résistance électrique, dans les transformateurs, dans les convertisseurs, dans les appareils de coupure et dans les consommateurs raccordés. Le courant continu peut présenter des avantages dans certaines applications, par exemple pour les longs câbles sous-marins et terrestres, les liaisons point à point très longues, les accumulateurs par batteries, les installations photovoltaïques ou les centres de données dotés d'une distribution interne en courant continu. Dans d'autres cas, le réseau à courant alternatif existant, avec ses transformateurs, ses concepts de protection éprouvés et sa large gamme d'équipements, est plus avantageux sur les plans économique et technique. Le choix du type de courant dépend de l'application, de la distance, du niveau de tension, de la régulabilité, des exigences de protection et de l'intégration dans le réseau existant.

Photovoltaïque et onduleurs

Dans le système électrique, le courant continu se manifeste surtout aux interfaces entre production, stockage, consommation et réseau. Les modules solaires produisent du courant continu. Pour que ce courant soit injecté dans le réseau public, l'installation a besoin d'un onduleur. Il convertit le courant continu en courant alternatif conforme au réseau et se synchronise pour cela sur la fréquence et la position de phase du réseau. Il peut en outre limiter la puissance injectée et, selon sa conception et les conditions de raccordement, fournir de la puissance réactive ou d'autres fonctions utiles au réseau. L'onduleur est donc bien plus qu'un simple accessoire. C'est en lui que se rencontrent la source de courant continu et les règles techniques de raccordement du réseau à courant alternatif. Nombre de ces règles le concernent directement, par exemple les exigences relatives à la protection du réseau, au soutien de la tension ou au comportement en cas de défauts du réseau.

Accumulateurs par batteries et véhicules électriques

Il en va de même pour un accumulateur par batteries. Une batterie stocke l'énergie électrique sous forme chimique et la restitue sous forme de courant continu. Qu'il s'agisse d'un stockage domestique, d'un stockage de grande taille ou d'un véhicule électrique, la commande et l'électronique de puissance déterminent quand et avec quelle puissance on charge ou décharge, et comment s'effectue la liaison avec le réseau à courant alternatif. Pour les installations domestiques avec photovoltaïque, on distingue par exemple si le stockage est raccordé côté courant continu ou, derrière l'onduleur, côté courant alternatif. Le nombre d'étapes de conversion et les pertes en dépendent. L'utilité d'un stockage stationnaire ne résulte donc pas uniquement de la capacité de la batterie. La puissance du convertisseur, le raccordement au réseau, la technique de mesure et de commande, les règles de marché et la question de savoir si le stockage augmente l'autoconsommation, réduit les pointes de charge, fournit de l'énergie de réglage ou atténue les congestions du réseau sont également importantes.

Les véhicules électriques suivent le même principe de base sous une autre forme. La batterie du véhicule est un stockage en courant continu. Lors de la charge en courant alternatif, un chargeur embarqué dans le véhicule redresse le courant. Sa puissance limite la puissance de charge possible. Lors de la charge rapide en courant continu, c'est la borne de recharge qui assure la conversion, et la batterie est chargée directement avec un courant continu régulé. Le système de gestion de la batterie du véhicule détermine alors quels courant et tension sont admissibles. La charge AC et la charge DC ne diffèrent donc pas seulement par les connecteurs et les puissances de charge. Elles répartissent aussi différemment l'électronique de puissance, les coûts, l'évacuation de la chaleur, la puissance de raccordement au réseau et la responsabilité entre le véhicule et l'infrastructure de recharge.

Transport en courant continu à haute tension

Pour le réseau de transport, le transport en courant continu à haute tension (CCHT) constitue un domaine d'application à part. Il convient particulièrement aux longues liaisons par câble, au raccordement de parcs éoliens en mer et aux grandes puissances sur de longues distances, lorsque ses propriétés techniques et économiques conviennent mieux que celles du courant alternatif. En Allemagne, les parcs éoliens en mer du Nord et de la Baltique sont raccordés par CCHT. Le projet SuedLink se compose de deux liaisons CCHT, de Wilster à Bergrheinfeld/West et de Brunsbüttel à Großgartach/Leingarten. Des câbles souterrains à isolation synthétique de 525 kilovolts y sont prévus, pour une capacité de transport totale d'environ 4 gigawatts. Selon les gestionnaires de réseau, la tension plus élevée, par rapport à 320 kilovolts, permet de transporter davantage de puissance et divise par deux le nombre de câbles nécessaires.

Les lignes CCHT ne remplacent toutefois pas simplement le réseau alternatif maillé. Elles relient des points déterminés, nécessitent des stations de conversion aux deux extrémités et doivent être intégrées dans la conduite du réseau. Une liaison CCHT peut transporter de grandes quantités d'énergie et rendre les flux de charge pilotables de manière ciblée. Elle n'est cependant pas une solution automatique aux congestions du réseau de distribution, aux problèmes de raccordement locaux ou au manque de flexibilité.

Coupure et protection

Techniquement, le courant continu est exigeant surtout pour la coupure et la protection. En courant alternatif, le courant passe deux fois par zéro à chaque période, soit, à 50 hertz, cent fois par seconde. Cela aide à éteindre l'arc électrique dans un interrupteur. En courant continu, ce passage naturel par zéro fait défaut. Les courants de défaut peuvent augmenter très rapidement, en particulier lorsque des condensateurs de convertisseurs se déchargent, et les arcs électriques brûlent souvent de façon plus stable. C'est pourquoi la technique de protection dans les systèmes à courant continu requiert des interrupteurs et fusibles spécialement conçus à cet effet, une électronique de puissance rapide, des concepts de mise à la terre clairs et une détection précise des défauts. Cela vaut aussi pour les installations photovoltaïques : les interrupteurs et fusibles côté courant continu doivent être expressément dimensionnés pour le courant continu. Celui qui décrit le courant continu seulement comme la variante plus simple du courant alternatif passe à côté de ces questions de protection et d'exploitation.

Importance croissante grâce à l'électronique de puissance

L'importance croissante du courant continu tient à l'électrification et à la transformation de la production. De nombreuses nouvelles sources et de nouveaux consommateurs sont couplés par l'électronique de puissance : photovoltaïque, batteries, véhicules électriques, pompes à chaleur à entraînements à vitesse variable, centres de données et procédés industriels modernes. On convertit ainsi plus souvent. Un module solaire fournit du courant continu, un onduleur injecte du courant alternatif, un chargeur en refait du courant continu pour une batterie, et un convertisseur d'entraînement produit, via un circuit intermédiaire interne à tension continue, des courants régulés pour un moteur. Chacune de ces étapes peut être judicieuse, mais elle coûte de l'argent, entraîne des pertes et un effort de régulation, et crée des dépendances techniques.

Il n'en découle pas que tout le réseau électrique devrait passer au courant continu. Les réseaux à courant alternatif existants sont profondément ancrés dans les équipements, la technique de protection, la normalisation, les processus de marché et les compétences. Les raccordements de producteurs, le bilan, la conduite du réseau, le comptage et de nombreuses exigences réglementaires reposent sur cette infrastructure. Dans certains domaines, le courant continu peut toutefois être très approprié :

à l'intérieur des appareils et des blocs d'alimentation,
dans les systèmes de batteries et les chaînes photovoltaïques,
dans les parcs de charge rapide et les centres de données,
dans les réseaux industriels à courant continu,
pour les liaisons CCHT et les raccordements en mer.

La véritable question systémique est alors de savoir à quel endroit on peut éviter des étapes de conversion sans que la protection, la standardisation, la sécurité d'approvisionnement ou la rentabilité en pâtissent.

Mise en perspective

Le courant continu rend visible que l'alimentation électrique moderne s'organise de plus en plus autour d'interfaces. Entre la source, le stockage, le consommateur et le réseau se trouvent des convertisseurs, des régulations, des systèmes de communication et des conditions de raccordement. Ces composants déterminent la rapidité avec laquelle la puissance est disponible, quel soutien au réseau est possible, quelles pertes surviennent et qui doit déclencher la coupure en cas de défaut. La notion elle-même ne décrit qu'un type de courant. Son importance pratique réside toutefois dans les liens entre photovoltaïque, stockage, électromobilité, électronique de puissance et exploitation du réseau, ainsi que dans les règles selon lesquelles l'énergie électrique est intégrée dans l'approvisionnement public.

Sources

IEC 60050 – International Electrotechnical Vocabulary, IEV 131-11-22: direct current — International Electrotechnical Commission (IEC); unbekannt. IEV-Nummer 131-11-22, Bereich Netzwerktheorie / Allgemeines
Richtlinie 2014/35/EU (Niederspannungsrichtlinie) — Europäisches Parlament und Rat der EU / EUR-Lex; 2014-02-26. Artikel 1 (Gegenstand und Geltungsbereich)
SuedLink: Auftrag für kunststoffisolierte 525-Kilovolt-Erdkabel vergeben — TransnetBW GmbH; 2020-06-29. Pressemitteilung, Haupttext
Technologie und Umwelt – SuedLink — TransnetBW GmbH; unbekannt. Abschnitte zur HGÜ und zu den 525-kV-Kabeln

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Edited by eCMS on 12.11.2026 05:05