En prenant en compte la volonté récente de sortir du nucléaire, le déficit en énergie doit être compenser par d’autres sources, idéalement par des sources d’énergie renouvelables. Les centrales hydroélectriques sont des éléments importants du paysage énergétique suisse, contribuant à la hauteur de 60% de la production d’énergie annuelle. Alors que la stratégie énergétique suisse 2050 ne prévoit qu’une augmentation minime de 3% de la capacité de production de l’hydroélectrique, grâce aux technologies d’électronique de puissance, il y a un potentiel élevé d’améliorer l’efficacité énergétique des installations existantes, d’augmenter leur flexibilité opérationnelle et de faire progresser l’offre de services auxiliaires sur le marché de l’énergie.
Pour l’instant, la machine asynchrone à double alimentation est l’acteur principal des machines à vitesse variable, puisque le convertisseur de puissance, connecté au rotor, peut être dimensionné pour un tiers voire moins de la puissance nominale du générateur. D’autre part, les améliorations en électronique de puissance permettent de réaliser des convertisseurs d’une puissance plus importance et les machines synchrones alimentées par convertisseur sont présagées comme future solution, comme prouvé par la récente révision par KWO de Grimsel-2, installation de pompage-turbinage, et l’installation de 100MW de convertisseurs multi-niveaux ABB.
Une majorité de centrales de pompage-turbinage arrivent en fin de vie et la majorité des installations hydroélectriques actuelles demandent quelques améliorations au travers de retrofitting pour étendre et améliorer leur flexibilité opérationnelle dans le but d’offrir un temps de réponse plus rapide et fournir un meilleur support du réseau électrique.
Pour ces raisons, les objectifs de ce projet sont liés au drive de machine à vitesse variable avec générateur synchrone dans les installations de pompage-turbinage et le développement d’une plateforme d’émulation flexible en moyenne tension, où les performances et l’impact des topologies d’électronique de puissance novatrices peuvent être quantifiée. Les technologies d’électronique de puissance modernes permettent la réalisation de centrales de pompage-turbinage à vitesse variable au delà de 100MW par unité, et de nouvelles topologies de convertisseur, telles que les convertisseurs multi-niveaux (MMC) donnent la possibilité de réduire les contraintes sur l’installation, grâce à leur capacité à s'adapter à différents niveaux de tension et de puissance, comme retrouvé dans les installations typiques. Ces nouvelles technologies de conversion, d’autant plus soutenues par des outils avancés, tels que les systèmes temps réel ‘hardware-in-the-loop’, qui permettent une vérification rapide et efficace des régimes d’opération et modes d’exploitation des installations hydroélectriques, de façon sûre et rentable.
