À mesure que les centrales éoliennes et solaires remplacent une partie des moyens de production synchrones, les réseaux électriques s’appuient davantage sur des convertisseurs électroniques. La plupart des onduleurs actuels suivent une tension et une fréquence déjà établies par le réseau. Les onduleurs dits « grid-forming », ou formateurs de réseau, sont conçus pour contribuer à établir ces références et à les maintenir face aux variations. Leur intérêt grandit avec l’intégration des énergies renouvelables, mais leur déploiement suppose de vérifier leur comportement à l’échelle du système, et pas seulement celui d’un équipement isolé.
Un onduleur grid-following ajuste son courant en fonction d’un signal de tension fourni par le réseau. Cette approche fonctionne bien lorsque ce signal est suffisamment robuste. À l’inverse, un convertisseur grid-forming régule sa tension de sortie et peut participer au réglage de la fréquence, selon les lois de commande retenues. Il ne produit pas d’énergie par lui-même : il transforme et pilote l’électricité fournie par une batterie, une installation renouvelable ou une autre source raccordée. Sa capacité à soutenir le réseau dépend donc à la fois de son électronique, de ses réglages et de l’énergie disponible derrière lui.
Cette distinction est importante dans les zones où la production repose fortement sur des ressources raccordées par convertisseurs. Les machines synchrones contribuent naturellement à la dynamique électromécanique du système ; les onduleurs, eux, doivent recevoir des consignes précises pour fournir des services comparables. Un convertisseur grid-forming peut répondre rapidement à un écart de fréquence ou à une variation de tension, et aider à coordonner plusieurs ressources sans attendre qu’une référence externe soit parfaitement stable. Cette aptitude peut renforcer la résilience locale, notamment dans des réseaux insulaires ou faiblement interconnectés. Elle ne garantit cependant ni un réseau stable dans toutes les conditions, ni une réserve d’énergie suffisante.
Le stockage par batteries constitue un cas d’usage important, car il peut fournir de la puissance dans les deux sens et réagir rapidement. Mais la puissance disponible ne se confond pas avec la capacité de stockage : une batterie presque vide, ou dont la réserve est mobilisée pour d’autres services système, ne peut soutenir durablement le réseau. Les exploitants doivent donc arbitrer entre équilibrage, gestion de l’état de charge et disponibilité lors des épisodes critiques. Des installations renouvelables peuvent aussi intégrer des commandes grid-forming, à condition que leur fonctionnement reste compatible avec la variabilité de la ressource et les limites de leurs équipements.
Le passage à l’échelle soulève des questions de coordination. Plusieurs convertisseurs proches peuvent interagir, notamment lorsque leurs réglages, leurs temps de réponse ou les caractéristiques du réseau diffèrent. Les études doivent examiner les défauts, les variations rapides de puissance, les changements de topologie et la coexistence avec des équipements plus anciens. Contrairement aux machines synchrones, les convertisseurs disposent généralement d’une capacité de courant limitée pendant un défaut ; les protections et les méthodes de détection doivent en tenir compte. Des essais en laboratoire, des simulations électromagnétiques et des démonstrations sur réseau permettent de repérer ces difficultés avant un déploiement étendu.
Les onduleurs grid-forming élargissent ainsi les moyens de flexibilité disponibles pour les réseaux électriques, sans se substituer à la planification, aux interconnexions ni aux autres réserves. Leur contribution dépend d’exigences communes, de réglages coordonnés et d’une connaissance fiable des ressources mobilisables. Pour les décideurs, l’enjeu consiste à définir les services attendus et à rémunérer une capacité réellement disponible, plutôt qu’à associer automatiquement une technologie à une performance garantie. Bien intégrés, ces convertisseurs peuvent aider à maintenir des réseaux alimentés par davantage d’énergies renouvelables ; leur efficacité se mesure toutefois dans les conditions concrètes d’exploitation.
