«En électricité, il faut toujours avoir un coup d’avance»

Nous avons tellement l’habitude d’avoir en permanence de l’électricité, qu’on en oublie toute la complexité des systèmes qui permettent cet exploit. Chercheur au sein de l’institut ENERGY de la HEIA-FR, Patrick Favre-Perrod éclaire nos lanternes. 

Les chercheurs de notre école sont passionnés. L’intérêt qu’ils ont pour leur domaine remonte parfois à l’adolescence, à ce moment où la curiosité est en éveil maximal. Patrick Favre-Perrod raconte: «A l’adolescence, les garçons s’intéressent soit aux voitures, soit au train. Moi j’étais plutôt train. J’ai choisi l’électricité parce que j’étais impressionné par la puissance que l’on trouve dans tous les appareils électriques, les centrales, les moteurs. Je voulais en savoir plus.» Avec les années, la passion et la volonté de la partager n’ont pas faibli: en 2013, il rejoignait ainsi l’équipe de la HEIA-FR, persuadé que l’école était le bon endroit pour poursuivre ses recherches et faire de l’enseignement.

Après avoir obtenu sa thèse, Patrick Favre-Perrod a travaillé dans l’industrie des composants de puissance, en Angleterre, chez Areva (aujourd’hui General Electric). «À ce moment-là, la grande innovation était l’électronique de puissance appliquée au réseau, tout ce qui concerne le courant continu, ce qui, en gros, avait cessé d’exister lorsqu’Edison avait perdu son combat contre Tesla.» Ces deux personnages, explique-t-il, sont au cœur du mythe fondateur du génie électrique: «Tesla représentait le courant alternatif et Edison le courant continu. Il a fallu attendre 100 ans et le milieu des années 2000-2010, pour la «renaissance» du courant continu, afin de raccorder l’éolien offshore avec des liaisons à longue distance dans des tunnels.»

Il travaille ensuite à Berlin, pour Siemens, sur des postes blindés isolés au gaz SF6. «Ce gaz permet de faire des installations super-compactes pour répondre aux augmentations de consommation, comme celles qui se produisent en Asie. En remplaçant un poste classique par un poste blindé, vous pouvez multiplier par 4 ou 5 la densité de puissance. Mais le marché européen voulait se débarrasser de ce gaz nocif. C’était une problématique intéressante. Il fallait remplacer ce gaz par d’autres solutions».

Développer des solutions très flexibles

Pour Patrick Favre-Perrod, la notion d’approche système est au cœur de l’électricité: «Depuis son apparition, les consommateurs ont toujours eu accès à l’électricité en continu. Mais derrière cette permanence, tout a changé depuis les débuts. Les consommateurs finaux ne le voient pas, ou très peu, mais l’évolution est constante et il faut toujours avoir un coup d’avance.» Il exemplifie avec la transition énergétique: «On en parle vraiment depuis 5 ans dans le grand public, mais 80 à 90% des dispositifs installés aujourd’hui ont été planifiés et mis en service au moment où Doris Leuthard disait qu’on allait construire entre deux et quatre nouvelles centrales nucléaires. Les conditions-cadres évoluent plus vite que les infrastructures. Il faut donc avoir en permanence l’intelligence de développer des solutions qui ont assez de flexibilité pour servir dans une direction ou dans une autre, en fonction des changements politiques et sociaux. Le même défi se pose avec les technologies mises en œuvre: si on met aujourd’hui en service une nouvelle solution smart qui n’est bonne que pour les défis identifiés à ce jour, elle ne suffira pas. Elle doit être utilisable même si l’on fait un virage à 180° pour revenir au fossile, ce que nous n’espérons bien sûr pas.»

Une vocation de chercheur et d’enseignant

En Angleterre et en Allemagne, Patrick Favre-Perrod a des aspirations qu’il ne peut pas combler dans l’industrie. «Je percevais des champs liés à mes activités, mais que je ne pouvais pas explorer. J’avais une attraction naturelle pour une école comme la HEIA-FR, tant pour ses activités de recherche que pour la formation.» En 2013, il devient donc professeur à Fribourg.

«Dans l’industrie, on fait de la recherche orientée produit en choisissant toujours des options liées à des dates de réalisation et à des retours financiers. On ne tient pas compte de ce qui va au-delà. Les questions plus générales sont laissées aux écoles.» En intégrant la HEIA-FR, Patrick Favre-Perrod veut aussi contribuer à la formation des spécialistes: «Nous manquons d’ingénieurs qualifiés en Allemagne ou en Suisse. De grandes questions se posent en termes de ressources humaines dans notre secteur, également pour ceux qui sont déjà engagés dans la pratique, mais qui doivent actualiser leurs connaissances. La formation continue est très importante.» Il a ainsi créé trois CAS:

  • Génie ferroviaire - installations électriques
  • Génie ferroviaire - installations de sécurité
  • CAS en Énergie électrique - Gestion du réseau

«Le système électrique a tellement de dimensions qu’à certains moments, une partie d’entre elles est laissée de côté pour réapparaître plus tard. Il est donc très important de se former régulièrement.»

Des liens étroits avec l’industrie

Le groupe de recherche de Patrick Favre-Perrod est constitué de huit personnes pour six équivalents plein-temps. Il s’est spécialisé dans la protection des réseaux, dans la communication et dans les services système. L’institut collabore avec les principaux équipementiers, qui mettent à sa disposition des appareils de protection de dernière génération. «Nous avons développé un super réseau avec des équipementiers qui nous fournissent des appareils de protection de dernière génération que nous utilisons presque comme un vrai client. Nous avons une grande variété de fonctionnalités, nous sommes comme une vitrine de ce qu’un utilisateur pourrait faire des produits. Nous travaillons aussi à la sécurité informatique des appareils, en collaboration avec iSIS. Ça attire aussi des collaborations avec l’industrie.»

Dans le domaine des services systèmes, l’institut expérimente des solutions pour que l’équilibre entre l’offre et la demande ne dépende plus des centrales à gaz et à charbon, mais puisse reposer sur la production renouvelable décentralisée. Les chercheurs travaillent dans le domaine de la simulation pour trouver de nouvelles «tactiques» d’équilibrage dans un réseau complexifié par la multiplication des productions d’énergies renouvelables. «Si on favorise en Suisse une énergie propre, mais qu’on doit acheter des services réseau basés sur du charbon ou du gaz en Allemagne, nous avons un problème. À la seconde où nous parlons, un panneau solaire tombe en panne, une éolienne s’arrête, un consommateur augmente soudain sa demande. Il faut donc un service pour rééquilibrer le réseau. Pour l’instant, tous les fournisseurs de service système sont des fournisseurs classiques et nous devons donc travailler à obtenir la même dynamique avec les énergies renouvelables et cela demande beaucoup d’études, car il faut travailler avec plus d’éléments. Il faut une tactique plus raffinée pour aller chercher un peu plus d’énergie chez chacun, pour combler le manque. Ça demande beaucoup de simulation, avec des modèles plus compliqués. Ces simulations montrent qu’il est possible de résoudre la problématique sans recours à la centrale à charbon pour les services systèmes. Une fois ceci démontré, nous faisons valider notre approche par Swissgrid qui nous a confié ce mandat. C’est un sujet de recherche qui sert vraiment toute la branche.»

Se profiler dans les services à haute valeur ajoutée

Si tout semble aller pour le mieux pour le groupe de recherche, Patrick Favre-Perrod reste prudent: «Il n’y a jamais eu moins d’argent pour les réseaux que maintenant. Auparavant, l’énergie était bon marché avec le nucléaire ou le fossile. Mais maintenant que l’énergie renouvelable coûte cher, on économise sur la gestion et sur la maintenance. Ce qui a des conséquences sur les budgets attribués à la recherche. La crise du coronavirus va aussi provoquer des pertes chez les distributeurs. Elles auront certainement des conséquences sur leurs investissements dans la recherche. Il faut aussi voir que les équipementiers primaires, – ABB, Siemens… – se désengagent. ABB vend à Hitachi son secteur puissance. Siemens va faire une entrée en bourse avec leur secteur énergie. Il y a aussi un déplacement en direction de l’Asie. Nous devons donc nous renouveler et entrer dans des processus plus complexes, en faisant de l’ingénierie système, des outils informatiques de gestion. Ce sont les parties qui ne seront pas externalisées et qui resteront en Europe. Nous devons chercher les services à forte valeur ajoutée.»

Répertoire des compétences HES-SO

6 avril 2020
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