Un réseau unique en son genre

Après la visite, on en oublierait presque que le monde du travail est confronté à des problèmes de pénurie de main d’œuvre spécialisée. Toujours est-il que les remèdes, du moins partiels, à ce problème y sont disponibles. C’est d’ailleurs communiqué de manière éloquente : « Les ingénieur-e-s et architectes de demain se forment à Fribourg ». L’expérience de la formation professionnelle n’y est plus à prouver. Depuis la première École des métiers en 1896 et ses 12 apprentis tailleurs de pierre et mécaniciens, la barre des 1000 étudiants a été franchie à la HEIA-FR en 2015.
Parmi les compétences que l’on peut y développer, figurent la conception des installations pour la production, le transport et la distribution du courant électrique. L’enseignement dispensé débouche sur un Bachelor of Science HES-SO en Génie électrique.

Le réseau électrique fribourgeois reproduit en laboratoire

Dans les locaux abritant les laboratoires d’électricité se trouve une pépite qui fait la fierté de l’école et surtout du personnel qui en a la charge. Il s’agit d’un banc technique installé dans les années 1990, époque à laquelle les bâtiments actuels ont été construits. Cette installation, appelée mini-réseau, est une sorte de « maquette » du réseau haute tension fribourgeois. Elle en reprend les éléments principaux, depuis les lieux de production tels que Schiffenen et Hauterive, les transformateurs et les lignes, la protection et le contrôle-commande ainsi que la communication postes et SCADA. L’installation est également équipée avec la dernière génération d’appareils, travaillant avec la norme CEI 61850.
Les conditions et paramètres existants en réalité sont reproduits à petite échelle grâce à des montages électriques savamment étudiés. Cet émulateur analogique, d’une haute complexité, est un instrument unique en Suisse. Ce qu’on y simule et observe est bien entendu transposable à n’importe quel autre réseau.

Plus actuel que jamais
La miniaturisation des différents réseaux et le choix des solutions destinées à simuler les phénomènes apparaissant dans la pratique ont été réalisés quasiment à la perfection. Andéol Demierre, collaborateur scientifique en charge du mini-réseau de la HEIA-FR, confirme avec un sourire humble mais très persuasif, que les mesures et observations faites sur l’émulateur correspondent vraiment à la réalité du terrain.
L’actualité toute récente tourne beaucoup autour des problèmes de production et d’approvisionnement énergétique. La menace de coupures d’électricité récurrentes en raison d’une production insuffisante n’est pas écartée. Les ingénieurs et techniciens concernés par ces situations inhabituelles trouvent un outil idéal à l’HEIA-FR pour étudier, tester des situations et observer les phénomènes résultants sans pour autant interférer sur le comportement des vrais réseaux gérés au quotidien.

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« Nous réalisons des essais que l’on ne peut faire nulle part ailleurs. »

Mieux comprendre les nouvelles donnes

André Kneuss, responsable de la filière Génie électrique, fait remarquer que la raison d’être du mini-réseau a beaucoup gagné en importance, en raison des profonds changements qui sont en train de s’opérer sur le marché de la production d’électricité. Avec l’augmentation de la production dite décentralisée (solaire ou éolienne), les consommateurs deviennent également producteurs. Cette nouvelle donne impacte de différentes manières la stabilité en fréquence et en tension des réseaux. La discontinuité et le caractère aléatoire ou temporaire de la production ainsi que la diminution de l’inertie du réseau figurent parmi les causes. Il existe donc un fort besoin de collecter des informations et du savoir pour la bonne gestion des réseaux.

André Kneuss explique : « Compte tenu du haut niveau de nos équipements, nous réalisons, en partenariat avec des fournisseurs d’équipements et des gestionnaires de réseaux, des essais que l’on ne peut faire nulle part ailleurs. Nous sommes également sollicités pour des cours de formation continue ».

Modernisation en profondeur

Cet excellent outil didactique de la HEIA-FR a subi une profonde cure de rajeunissement et a été perfectionné, notamment grâce à l’ajout de nouveaux appareils dits IED (Intelligent Electronic Devices). Ceux-ci sont utilisées dans la pratique pour l’aide à la gestion des réseaux et servent ici aux processus de simulation.

Andéol Demierre connait le mini-réseau sur le bout des doigts. Il a d’ailleurs fait remarquer qu’il lui a fallu plusieurs années après sa prise de fonction en tant que collaborateur scientifique, pour connaître toutes les finesses de cet émulateur. Il a pris une part importante dans sa mise à jour et précise : « Les travaux de modernisation ont également abouti à l’installation d’écrans de supervision ainsi qu’à la mise en place des réseaux informatique et de télécommunication permettant aux IED de communiquer entre eux et de gérer l’ensemble du réseau électrique à l’image de ce qui se fait en réalité ».

L’effet Wago

Parmi les produits high-tech nouvellement mis en place, on trouve les contrôleurs Wago PFC 200. Ils ont pour mission de gérer l’ensemble des mesures et informations transmises par les appareils et de transmettre les ordres pertinents. Andéol Demierre se félicite du travail d’optimisation accompli et confirme la pertinence des choix réalisés. Il apprécie la fiabilité des contrôleurs PFC 200, leur facilité de mise en œuvre et se dit très satisfait du support technique apporté par Wago. Il affiche un motif de satisfaction supplémentaire : « Grâce aux contrôleurs, nous avons pu retirer plusieurs kilomètres de câbles de nos armoires électriques ».

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« On peut se permettre de tout faire avec ce réseau »
Andéol Demierre

Démonstration convaincante

En réalisant des manipulations sur le mini-réseau, les étudiants de la HEIA-FR sont placés devant les conditions réelles de fonctionnement d’un réseau de transport électrique. Ils peuvent réaliser des expérimentations à souhait et les pousser dans des situations limites pour en tirer des conclusions.
A titre d’illustration, Andéol Demierre a simulé la mise à l’arrêt de la production d’un barrage puis son réenclenchement non synchrone avec le réseau. Les fortes vibrations et les émissions sonores du moteur faisant office de turbine sur le mini-réseau ne laissaient planer aucun doute : manipulation à éviter dans la pratique.

Le constat du collaborateur scientifique résume parfaitement l’utilité de l’émulateur : « On peut se permettre de pratiquement tout faire avec ce réseau ».
Avec les nouvelles technologies mises en place par le professeur Patrick Favre-Perrod et son équipe, un pas gigantesque a été franchi pour faire correspondre la « maquette » à la réalité du moment et à cumuler des enseignements précieux.