Penseur flexible : cet ingénieur de recherche de GE contribue à moderniser le réseau électrique

Ayant grandi au Sénégal, Ibrahima Ndiaye a passé beaucoup de temps à démonter des radios, à réparer des téléviseurs et à apprendre les mathématiques auprès de son père, professeur dans un collège local. Il a ensuite étudié le génie électrique au Maroc, a obtenu son doctorat au Canada et a atterri il y a dix ans à GE Research, à Niskayuna, New York.

Sa première tâche a été de chercher des moyens de moderniser le réseau électrique, ces immenses réseaux électriques avec des millions de branches qui vont des centrales électriques aux maisons et aux entreprises et qui transportent l'électricité parfois à travers des pays entiers. Pour Ndiaye, le transformateur omniprésent était un bon point de départ. Il existe peu d’éléments du réseau plus importants que le transformateur. Sa fonction de base est d'augmenter la tension au niveau de la centrale électrique pour une transmission efficace sur des fils à haute tension. À l’autre extrémité, parfois à des centaines de kilomètres, une autre série de transformateurs abaisse la tension afin qu’elle puisse être acheminée en toute sécurité vers votre prise murale.

Mais voici le problème : le transformateur est essentiellement un fossile vivant datant de l'aube de l'électricité, sa conception étant pour l'essentiel la même. Ndiaye veut changer ça. Il est à la tête du développement d'un nouveau type de transformateur « flexible » qui pourrait aider à protéger le réseau contre des imprévus tels que des pannes de lignes électriques ou des conditions météorologiques extrêmes, à prévenir de graves pannes et à rétablir l'électricité plus rapidement lorsqu'elles se produisent, et à aider les opérateurs à mettre davantage d'énergies renouvelables en ligne. . Dans le même temps, cela pourrait également rendre le réseau moderne moins coûteux à construire et à entretenir.

L'année dernière, GE et Prolec GE, filiale d'une coentreprise à parts égales entre GE et la société privée Xignux, ont piloté avec succès ce qui est considéré comme le premier transformateur de puissance flexible au monde à Columbia, dans le Mississippi, sur un site exploité par Cooperate Energy. , un service public local. L'Office of Electricity du Département américain de l'énergie a financé le projet. Les ingénieurs du site ont pu faire subir à l'appareil un certain nombre de tests et d'exercices sur le terrain pour valider avec succès ses performances. Cette technologie fait partie d'un portefeuille complet de technologies matérielles et logicielles de réseau que GE progresse pour contribuer à transformer le réseau et à le faire entrer dans le 21e siècle. (À partir de 2024, Ndiaye fera partie d'un groupe de chercheurs alignés sur le nouveau centre de recherche avancée de la société GE Vernova, l'un des trois laboratoires de recherche de pointe créés par GE Research une fois les spins de l'entreprise terminés.*)

« La conception flexible du transformateur est née de la nécessité de disposer d'un appareil un peu plus polyvalent », explique Ndiaye. « Aujourd’hui, les transformateurs coûtent très cher et leur acquisition prend beaucoup de temps. »

Équilibrer le réseau

Il est difficile de surestimer l’importance du réseau électrique lorsqu’il s’agit d’atteindre les objectifs de zéro émission nette au cours des décennies à venir. Les pays abandonnent le charbon au gaz naturel, ajoutent le stockage hydroélectrique, érigent des éoliennes et étudient la prochaine génération de réacteurs nucléaires. Un élément commun à tous ces efforts est le réseau électrique. Et malgré leur taille massive, ils doivent toujours maintenir un équilibre délicat entre l’offre et la demande pour empêcher le système de s’effondrer.

Cet exercice d’équilibre était déjà assez difficile lorsque l’électricité passait dans un sens des centrales électriques conventionnelles avec une production prévisible vers les consommateurs. L'ajout de charges énergivores et très variables comme les véhicules électriques et de sources d'énergie dépendantes des conditions météorologiques comme les parcs éoliens et solaires au push-pull, y compris les propriétaires équipés de panneaux sur le toit qui peuvent désormais revendre l'électricité au réseau, élève cette complexité à un niveau élevé. nouveau niveau.

« Le réseau est le plus grand système industriel construit par l'humanité », déclare Vera Silva, directrice de la technologie de l'unité Grid Solutions de GE Renewable Energy. Selon elle, le réseau moderne doit « faciliter l’accès » à toutes ces sources tout en garantissant « que le système fonctionne comme une horloge suisse ».

Garder tout en équilibre et fonctionner – à une époque où des phénomènes météorologiques anormaux peuvent soudainement mettre à genoux des parties du système électrique – est encore plus impressionnant lorsque l’on réalise qu’une grande partie de la technologie qui constitue l’épine dorsale du réseau a été inventée plus qu’un il y a un siècle.