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Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

Puissance réactive

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La puissance réactive est la part de la puissance électrique, dans un système à courant alternatif, qui oscille entre les champs électriques ou magnétiques et le réseau. En moyenne, elle n'est pas convertie en chaleur, en mouvement, en lumière ni en énergie chimique. Contrairement à la puissance active, elle ne produit aucun travail utile. Elle fait pourtant circuler des courants, influence la tension et sollicite les lignes, les transformateurs et les installations de commutation. Dans le réseau électrique, la puissance réactive n'est donc pas un sujet secondaire, mais une grandeur d'exploitation centrale pour le maintien de la tension.

Son symbole est Q, son unité le var (voltampère réactif). En pratique, on calcule le plus souvent en kvar ou en Mvar. Avec la puissance active P (en watts), elle donne la puissance apparente S (en voltampères). Pour des grandeurs sinusoïdales, on a S² = P² + Q², ainsi que P = S · cos φ et Q = S · sin φ. Ici, φ est l'angle de déphasage du courant par rapport à la tension (voir Position de phase et angle de phase). Le cosinus de cet angle s'appelle facteur de déplacement cos φ. Il n'est égal au facteur de puissance λ = P/S que pour des tensions et des courants purement sinusoïdaux. Lorsque des harmoniques apparaissent, par exemple du fait de l'électronique de puissance, le facteur de puissance est inférieur à cos φ. Les deux notions ne doivent donc pas être assimilées sans précaution.

Un exemple de calcul : un onduleur de 10 kVA de puissance apparente fonctionne à cos φ = 0,90. Il peut alors fournir au maximum 9 kW de puissance active et met simultanément à disposition environ 4,4 kvar de puissance réactive. À cos φ = 1, il pourrait injecter la totalité des 10 kW.

Origine physique : inductive et capacitive

L'origine tient à la tension alternative elle-même. Les bobines, les moteurs, les selfs et les transformateurs établissent puis suppriment un champ magnétique à chaque demi-période. Le courant est alors en retard sur la tension. Ces équipements absorbent de la puissance réactive inductive. Pour les condensateurs, les batteries de condensateurs et les câbles, c'est l'inverse : le champ électrique fait que le courant devance la tension. Ces équipements fournissent de la puissance réactive, ils ont donc un effet capacitif. Le comportement de l'inductance et de la capacité vis-à-vis du réseau dépend uniquement de la position de phase. Un sens univoque n'apparaît que lorsqu'on définit un système de comptage fléché. Dans les règles de raccordement au réseau, on parle donc généralement, pour les installations de production, de fonctionnement sous-excité (l'installation absorbe de la puissance réactive et abaisse la tension) et de fonctionnement surexcité (elle fournit de la puissance réactive et relève la tension). Ces termes proviennent de la machine synchrone. Quiconque lit des indications telles que « cos φ 0,95 inductif » doit donc toujours vérifier de quel point de vue le comptage est effectué.

La différence entre puissance réactive et pertes est importante. Dans le cas idéalisé, la puissance réactive revient sans perte. Le courant supplémentaire qu'elle provoque échauffe toutefois les lignes et les transformateurs et augmente ainsi les pertes réseau. Les équipements sont dimensionnés pour le courant et la tension, donc pour la puissance apparente, et pas seulement pour la puissance active transmise. Un transformateur de puissance apparente nominale fixe transmet donc moins de puissance active lorsqu'une forte puissance réactive circule en même temps.

Énergie réactive et facturation

Il faut distinguer de la puissance réactive l'énergie réactive, c'est-à-dire la puissance réactive sur une période, mesurée en varh, kvarh ou Mvarh. Pour les clients commerciaux et industriels dont la puissance est mesurée, l'énergie réactive peut être facturée séparément lorsqu'elle dépasse une part franche fixée dans la grille tarifaire du gestionnaire de réseau. Chaque gestionnaire de réseau décide lui-même si cela se fait et à quel niveau. Les ménages ne paient en règle générale que l'énergie active en kilowattheures. Les entreprises industrielles réduisent généralement ces coûts par la compensation de puissance réactive, par exemple avec des batteries de condensateurs à proximité de gros moteurs.

Pourquoi la puissance réactive détermine la tension

Dans les réseaux haute et très haute tension, les impédances de ligne sont majoritairement inductives. L'ampleur de la chute ou de la hausse de tension sur un tronçon y dépend surtout du flux de puissance réactive. Plus on descend vers les réseaux moyenne et basse tension, plus la puissance active et la résistance ohmique jouent également un rôle. Pour les gestionnaires de réseau, cela a des conséquences pratiques : une installation photovoltaïque à l'extrémité d'un long départ basse tension relève la tension en cas de forte injection. Si elle absorbe alors de la puissance réactive en mode sous-excité, elle peut compenser en partie cette hausse. Le démarrage d'un gros moteur, en revanche, abaisse la tension.

La puissance réactive agit localement. On peut certes la transporter sur de longues distances, mais cela provoque des courants, des pertes et des chutes de tension supplémentaires. Le règlement européen établissant un code de réseau relatif au raccordement constate expressément que le besoin de capacité de puissance réactive dépend notamment du degré de maillage du réseau et du rapport entre injection et consommation. Un problème de tension dans le réseau de distribution ne peut donc en règle générale pas être résolu par une installation éloignée du réseau de transport. Souvent, le lieu compte plus que la simple quantité en Mvar.

Qui fournit la puissance réactive

Autrefois, une grande partie de la puissance réactive réglable provenait des générateurs synchrones des grandes centrales. Par leur excitation, ils peuvent absorber ou fournir de la puissance réactive. Lorsque les centrales conventionnelles fonctionnent moins souvent, le besoin demeure, mais les sources habituelles disparaissent. Elles sont remplacées par :

  • Les convertisseurs des installations éoliennes, photovoltaïques et de stockage par batteries. Un onduleur peut fournir de la puissance réactive dans la limite de sa puissance apparente. À pleine puissance active, il ne reste toutefois que peu de marge pour cela.

  • Les installations STATCOM, les SVC, les batteries de condensateurs et les selfs de compensation dans les postes de transformation.

  • Les compensateurs synchrones rotatifs : machines synchrones sans entraînement, qui fournissent en plus de la puissance de court-circuit et de la réserve d'inertie instantanée.

  • Les transformateurs à régleur en charge, qui ne produisent pas eux-mêmes de puissance réactive, mais modifient le niveau de tension et influencent ainsi les flux de puissance réactive.

La façon dont les gestionnaires de réseau coordonnent ces sources est décrite par la gestion de la puissance réactive. Il existe pour cela plusieurs méthodes de régulation : cos φ fixe, courbes caractéristiques telles que cos φ(P) ou Q(U) et consignes télécommandables.

Cadre juridique dans l'UE et en Allemagne

Dans l'UE, le règlement (UE) 2016/631 (Requirements for Generators, RfG) fixe des exigences minimales pour les installations de production d'électricité. Les exigences sont échelonnées selon les types d'installations A à D. Pour les installations non synchrones de type C, l'article 21 contient notamment des dispositions sur la capacité de puissance réactive ainsi que sur la régulation de la tension, de la puissance réactive et du facteur de puissance. Les plages exactes sont fixées par le gestionnaire de réseau compétent dans le cadre du règlement.

En Allemagne, les règles techniques de raccordement du VDE FNN mettent en œuvre ces exigences, séparément par niveau de tension : VDE-AR-N 4105 pour la basse tension, 4110 pour la moyenne tension, 4120 pour la haute tension et 4130 pour la très haute tension. S'y ajoutent les conditions techniques de raccordement des gestionnaires de réseau. Selon la note du FNN de 2014, la VDE-AR-N 4105 exige des installations de production en basse tension, selon leur taille, un facteur de déplacement de 0,95 ou 0,90 de sous-excité à surexcité. Depuis le 1er janvier 2012, ces installations sont livrées avec la courbe caractéristique cos φ(P) activée. Les seuils de puissance exacts dépendent de la version en vigueur de la norme. Le réglage applicable dans un cas particulier est indiqué par le gestionnaire du réseau de raccordement.

Depuis le 27 novembre 2020, le § 12h EnWG oblige en principe les gestionnaires de réseau à acquérir de manière transparente, non discriminatoire et fondée sur le marché le service système non lié à la fréquence « services de régulation de la tension ». Par la décision BK6-23-072 du 25 juin 2024, la Bundesnetzagentur en a fixé les modalités. La décision s'adresse aux gestionnaires de réseau de transport responsables de zone de réglage et aux gestionnaires de réseau de distribution disposant d'un réseau haute tension. Les exploitants de réseaux basse et moyenne tension sont exemptés de l'obligation. L'autorité justifie cela par le faible volume de marché et les coûts de transaction élevés. Les capacités de puissance réactive déjà obligatoires via les TAR ou les TAB ne sont pas acquises par le marché. Si un gestionnaire de réseau soumis à l'obligation a un besoin, il doit engager une procédure pour au moins une région d'approvisionnement au plus tard douze mois après la décision. TenneT a annoncé que les gestionnaires de réseau de transport introduiraient pour la première fois le marché de la puissance réactive en 2025.

Interprétations erronées typiques

  • « La puissance réactive est du courant inutile » : la puissance réactive n'est pas un kilowattheure consommé en plus. Elle provoque toutefois un courant supplémentaire qui génère des pertes et occupe de la capacité de transport. En même temps, elle est indispensable pour maintenir la tension.

  • « La puissance réactive peut se négocier de manière centralisée comme des quantités d'électricité » : comme elle est si étroitement liée à la tension et aux impédances du réseau, elle agit de façon spatialement limitée. L'acquisition fondée sur le marché est donc elle aussi organisée par régions.

  • « La puissance réactive maintient la fréquence » : la fréquence dépend avant tout de l'équilibre entre la puissance active produite et consommée, voir maintien de la fréquence. La puissance réactive agit en premier lieu sur la tension. Les deux sont liées en exploitation, mais ce sont des tâches différentes.

  • « cos φ et facteur de puissance sont la même chose » : cela n'est vrai que pour des grandeurs purement sinusoïdales. En présence d'harmoniques, les deux valeurs divergent.

La puissance réactive montre qu'on ne peut pas comprendre un réseau électrique uniquement à partir de quantités d'énergie. Le réseau doit maintenir les tensions dans la plage admissible, limiter les courants et régler localement les états électriques. La puissance réactive n'est pas une quantité d'électricité utilisable. Elle est une condition pour que la puissance active puisse être transmise de manière fiable. Dans un système électrique comptant de plus en plus de convertisseurs, la qualité de ce résultat dépend de plus en plus des règles de raccordement, de la technique de régulation et des procédures d'acquisition.

Sources

Autres entrées du glossaire

Edited by eCMS on 11.11.2026 16:08

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