Énergie
Transformateurs statiques : l’avenir de l’électrification des réseaux ?
Securities.io applique des normes éditoriales rigoureuses et peut percevoir une rémunération pour les liens vérifiés. Nous ne sommes pas un conseiller en investissement agréé et ceci ne constitue pas un conseil en investissement. Veuillez consulter notre divulgation de l'affiliation.
Lorsque l'on parle de l'électrification de notre économie et de nos industries, on pense surtout aux véhicules électriques, aux batteries, aux chargeurs rapides, aux énergies renouvelables, etc.
Mais au final, toutes ces nouvelles technologies reposent encore sur des conceptions assez anciennes pour la transformation de base de l'électricité à haute puissance produite par les centrales électriques et les fermes solaires aux niveaux utilisés dans les voitures, les maisons, les centres de données, les usines, etc.
La conception de base du transformateur moderne remonte à la fin du XIXe siècle, avec les premiers modèles commerciaux développés par William Stanley Jr. et perfectionnés par la suite au fur et à mesure de l'expansion des réseaux électriques à courant alternatif, sous l'impulsion de Westinghouse et de Nikola Tesla. Le principe fondamental — l'induction électromagnétique au moyen de noyaux de fer et d'enroulements de cuivre — est resté globalement inchangé pendant plus d'un siècle.
Cette conception était suffisante à l'époque où la seule fonction des transformateurs était d'amener un courant standardisé du réseau au niveau approprié dans des conditions relativement stables et prévisibles.
Mais aujourd'hui, alors que le réseau électrique et la production d'électricité se décentralisent et que les exigences en matière de qualité du courant deviennent plus strictes, cela suffit à peine.
Heureusement, les progrès réalisés dans le domaine des matériaux issus de l'industrie des semi-conducteurs ouvrent la voie à un nouveau type potentiel de transformateur : les transformateurs à semi-conducteurs.
Le réseau électrique centenaire : comment fonctionnent les transformateurs traditionnels
Principes techniques fondamentaux des transformateurs traditionnels
Comme expliqué précédemment, un transformateur est un appareil qui reçoit un courant électrique à une tension donnée et le convertit en une autre tension, inférieure ou supérieure. La capacité et le courant transformé d'un transformateur classique sont déterminés par le nombre de spires de cuivre ou d'aluminium entourant le noyau de fer. Des composants supplémentaires, tels que des disjoncteurs, des traversées isolantes, des fusibles et d'autres éléments, assurent le fonctionnement sûr du transformateur.
Bien que rigides et encombrantes, ce sont des machines très robustes qui peuvent être utilisées pendant des décennies, voire un siècle entier. C'est aussi un secteur d'activité important. avec un marché de 69 milliards de dollars en 2025, et devrait croître de 7.97 % par an jusqu'en 2034 pour atteindre 135.9 milliards de dollars.
Néanmoins, les transformateurs actuels restent des dispositifs relativement rudimentaires, utilisant des technologies anciennes datant du début du XXe siècle. À mesure que notre dépendance à l'électricité pour les transports, la connectivité et d'autres applications modernes s'accroît, cela peut poser problème, d'autant plus que le réseau électrique ne repose plus uniquement sur quelques centrales électriques gigantesques, mais sur des sources d'énergie renouvelables plus intermittentes et décentralisées.
« Un transformateur à l'ancienne, en acier, cuivre et huile, ne dispose d'aucun système de surveillance ni de contrôle. En cas de surtension ou de mise hors service d'une centrale électrique, cela peut représenter un risque. »
Fonctionnement des transformateurs statiques (SST)
C’est dans cette optique que les ingénieurs cherchent à réinventer les transformateurs. Au lieu du cuivre et du fer, ils se sont tournés vers de nouveaux matériaux utilisés dans les véhicules électriques et les semi-conducteurs, tels que le carbure de silicium et le nitrure de gallium.
Une autre différence fondamentale de conception réside dans le fait que les transformateurs statiques (SST) ne sont pas constitués d'un seul bloc massif de fer et de cuivre, mais de nombreux modules plus petits assemblés. De ce fait, leur capacité peut être facilement modifiée et tout élément défectueux peut être aisément remplacé.
Les transformateurs SST diffèrent des transformateurs traditionnels sur quelques points techniques clés :
Glissez pour faire défiler →
| Caractéristique | Transformateur traditionnel | Transformateur statique (SST) |
|---|---|---|
| core Technology | Noyau de fer + enroulements de cuivre | semi-conducteurs de puissance (SiC/GaN) |
| Taille poids | Grand et lourd | Compact et modulaire |
| Conversion CA/CC | Nécessite un redresseur séparé | Capacité AC/DC intégrée |
| Intelligence du réseau | Revenu | Contrôle en temps réel et localisation des pannes |
| Flux bidirectionnel | Édition | Prise en charge bidirectionnelle complète |
| Coût relatif | Baseline | 5 à 10 fois plus élevé (étape actuelle) |
Résoudre la pénurie mondiale de transformateurs
Un autre problème avec les transformateurs traditionnels, c'est tout simplement qu'ils sont devenus très difficiles à trouver ces derniers temps.
Alors que la demande en capacité de réseau électrique ne cesse d'augmenter en raison de l'électrification et de la construction de centres de données de plusieurs gigawatts, les entreprises de services publics américaines s'efforcent de trouver suffisamment de transformateurs pour maintenir le réseau, voire l'améliorer.
Un facteur clé est le vieillissement du réseau électrique, et même un appareil aussi robuste qu'un transformateur peut nécessiter un remplacement tous les 50 à 70 ans environ. Plus de la moitié des transformateurs de distribution américains, soit environ 40 millions d'unités, sont déjà au-delà de leur durée de vie prévue.
Conjuguée à la hausse des prix des matières premières, notamment du cuivre, cette situation a entraîné une augmentation des prix des transformateurs de 45 % à 95 % depuis 2019, selon la catégorie.
« Les semi-conducteurs de puissance sont de moins en moins chers. Malheureusement, ce n'est pas le cas pour l'acier, le cuivre et le pétrole. Les prix des matières premières sont très volatils et ont généralement tendance à augmenter. »
Un autre facteur d'augmentation des coûts a été l'imposition de droits de douane sur l'acier étranger et d'autres métaux, souvent jusqu'à 50 % ou plus pour les pays fournissant la qualité de matériaux requise pour les transformateurs, comme la Chine ou le Brésil.
Enfin, les investissements dans l'augmentation de l'offre de transformateurs ont été insuffisants, et de nombreuses entreprises ont même fermé leurs portes au début des années 2000, en partie à cause du sous-investissement des compagnies d'électricité dans le réseau. Par conséquent, la chaîne d'approvisionnement des transformateurs, y compris la nuance d'acier spéciale requise (acier électrique), n'est tout simplement pas disponible en quantités suffisantes.
Cependant, les transformateurs statiques ne résoudront pas immédiatement le problème du coût des nouveaux transformateurs, même s'ils peuvent fournir une alimentation supplémentaire indispensable. En effet, pour l'instant, ils restent 5 à 10 fois plus chers que les transformateurs traditionnels.
Applications des transformateurs statiques : là où ils triomphent
Centres de données d'IA et infrastructure à haute puissance
Prises ensemble, ces différences de capacité entre les anciens transformateurs et les transformateurs à semi-conducteurs changent complètement la façon dont ils peuvent être utilisés.
Ils peuvent prendre en charge les tâches de nombreux dispositifs d'alimentation électrique actuellement utilisés, en lissant simultanément les niveaux de puissance, en convertissant le courant alternatif en courant continu (ou inversement), en se connectant à la fois au réseau et aux batteries, etc.
Cela a fait des systèmes de stockage d'énergie (SST) une option très intéressante pour les centres de données, confrontés à des problèmes d'alimentation électrique bien plus complexes que ceux des utilisateurs classiques. Par exemple, les SST permettent de se passer simultanément d'onduleurs (UPS), du raccordement au réseau électrique national, des parcs de batteries et de la production locale d'énergie renouvelable (autoconsommation).
Les transformateurs SST, plus compacts, permettent également un gain de place considérable dans les centres de données, libérant ainsi de l'espace pour davantage de baies de calcul ou de systèmes de support comme le refroidissement. Par conséquent, les coûts supplémentaires s'accompagnent d'économies substantielles pour des cas particuliers tels que les centres de données, qui nécessitent des performances bien supérieures à celles d'un simple transformateur traditionnel.
« Si vous additionnez le coût de tout ce que nous avons retiré, nous en sommes à 60 % à 70 % de ce coût. »
— Haroon Inam, cofondateur et PDG de DG Matrix, a déclaré à TechCrunch.
Pour l'instant, les centres de données sont les premiers clients de cette nouvelle technologie, séduits par sa flexibilité et sa compacité. De plus, elle leur permet de s'affranchir des délais d'attente pour l'acquisition de nouveaux transformateurs. Enfin, elle offre une stabilité d'alimentation qui nécessitait jusqu'à présent des investissements considérables ; par exemple, les transformateurs de Heron Link peuvent alimenter les baies de serveurs pendant 30 secondes, le temps que les sources d'alimentation de secours prennent le relais.
Énergies renouvelables et stockage d'énergie sur le réseau
La plupart des centrales électriques ont été conçues pour fonctionner en courant alternatif (CA), car ce dernier était initialement produit par une turbine dans les centrales au charbon, au gaz ou hydroélectriques. Cependant, le photovoltaïque, qui devient une source d'énergie prédominante, produit naturellement du courant continu (CC), nécessitant des onduleurs pour le convertir en courant alternatif avant son injection dans le réseau.
Il en va de même pour les batteries, qui peuvent être connectées au réseau électrique alternatif, mais nécessitent du courant continu à la fois en entrée et en sortie.
Par conséquent, un transformateur à semi-conducteurs capable d'assurer à la fois les fonctions d'un onduleur et d'un transformateur peut finir par coûter le même prix que deux systèmes standard distincts.
Recharge des véhicules électriques et assistance bidirectionnelle
L'espace disponible et l'emprise au sol globale de l'installation peuvent constituer des facteurs limitants pour les stations de recharge pour véhicules électriques. À cet égard, la densité des bornes de recharge à faible consommation pourrait se transformer en avantage concurrentiel.
Tout comme les parcs de batteries, ils bénéficieront également de leur capacité à modifier la tension tout en assurant la fonction d'un onduleur AC-DC.
Enfin, un transformateur à semi-conducteurs dans une station de recharge pourrait permettre de les transformer en unités de stockage supplémentaires, car le même dispositif pourrait alterner entre puiser de l'énergie sur le réseau et lui en fournir.
Pour l'instant, les conducteurs de véhicules électriques ne semblent guère intéressés par ce rôle de « batterie mobile ». Mais à l'avenir, les flottes de voitures autonomes pourraient vraisemblablement accroître leur rentabilité en « louant » leur capacité de stockage aux moments critiques et en utilisant les bornes de recharge et les stations de stockage d'énergie pour réinjecter de l'énergie dans le réseau aux heures de pointe.
Cette tendance va également se généraliser à mesure que les batteries des véhicules électriques deviendront plus durables, avec une dégradation minime voire inexistante due à des cycles de charge-décharge plus fréquents.
L'avenir du réseau électrique intelligent
Pour l'instant, les SST sont tout simplement trop chères et trop nouvelles pour que les entreprises de services publics les intègrent à leur réseau électrique.
Toutefois, à long terme, elles pourraient transformer radicalement la gestion des réseaux électriques. Elles permettraient notamment de réduire les coûts de transport et de distribution, l'un des principaux facteurs d'inflation des factures d'électricité.
En effet, les transformateurs à semi-conducteurs peuvent réagir aux conditions changeantes, permettant ainsi aux gestionnaires de réseau d'acheminer plus d'énergie par les mêmes lignes, réduisant le besoin de nouvelles lignes malgré la consommation d'énergie croissante.
« On peut en réalité rendre l'infrastructure plus abordable car on fait transiter davantage de kilowattheures par les mêmes poteaux et câbles. C'est là que l'intelligence, en remplacement d'objets mécaniques passifs conçus il y a 100 ans, peut faire toute la différence. »
Il convient de noter que la production en série du carbure de silicium et d'autres semi-conducteurs destinés aux applications de puissance n'a débuté qu'il y a moins de dix ans, grâce à l'essor des véhicules électriques. Il est donc logique que leur coût diminue progressivement à mesure que des méthodes de fabrication plus efficaces se développent et que l'industrie réalise des économies d'échelle.
Il s'agira très probablement de l'étape nécessaire pour que les entreprises de services publics commencent à installer à grande échelle des transformateurs statiques, ce qui créera alors une deuxième vague d'économies d'échelle.
Conclusion sur le marché des transformateurs statiques
Les transformateurs statiques constituent une technologie encore très récente, à la recherche de leur première application à grande échelle. Ils semblent la trouver progressivement dans les centres de données et, de plus en plus, dans les parcs photovoltaïques.
La prochaine étape consistera à augmenter la production et à démontrer en situation réelle que cette conception de transformateurs peut être plus efficace, plus fiable et/ou, en fin de compte, moins coûteuse que les conceptions traditionnelles plus établies.
Quelques startups ont fait pression en faveur des SST, notamment Pouvoir du héron, fondée par un ancien cadre de Tesla, Matrice DG, axés sur les centres de données, et Ampèreluette, basée à Singapour mais disposant également de capacités aux États-Unis.
Il reste à voir si ces start-ups, ou les géants établis de l'industrie électrique, finiront par dominer ce marché, la réactivité des entreprises traditionnelles de transformateurs face à cette évolution technologique étant probablement le facteur clé à surveiller pour les investisseurs.
Investir dans les transformateurs statiques : Eaton (ETN)
(ETN )
Eaton est un fournisseur majeur d'équipements électriques, occupant la première place aux États-Unis dans les domaines des équipements de conversion de puissance, des équipements électriques basse et moyenne tension, ainsi que des systèmes hydrauliques et des pompes à carburant pour l'aérospatiale.
Elle a généré 24 milliards de dollars de revenus en 2025, avec une croissance organique des ventes de 8 % ; le continent américain représente le segment le plus important de l'entreprise, les centres de données étant récemment devenus son principal segment de clientèle (près d'un quart de tous les revenus).
Cela place l'entreprise dans une position idéale pour tirer profit de la tendance à l'électrification, à la construction de centres de données, à la réindustrialisation (notamment des usines de semi-conducteurs) et au développement des énergies renouvelables, au point que l'objectif déclaré de l'entreprise est :
« Nous serons la première entreprise mondiale de gestion de l'énergie. »
Pour concrétiser cette ambition, l'entreprise a investi 1 milliard de dollars afin d'ajouter 2 millions de pieds carrés à sa capacité de production.
En outre, la société gérait également une section « mobilité », répondant à la demande en matière de transmissions et d'embrayages pour camions commerciaux (n° 1 en Amérique) et de mobilité électrique.
Au total, 90 % de la rentabilité de l'entreprise en 2025 provenait des segments électrique et aérospatial.
Le segment aérospatial comprend la fourniture de composants clés pour des avions civils et militaires tels que le F-35, le Boeing KC-46A, le Sikorsky CH-53K, le Boeing 777X, le Boeing B737MAX, l'Airbus A350, l'Airbus A320NEO, etc. Il fournit également des composants pour des applications spatiales à SpaceX, Blue Origin, Ariane Group, Amazon, Eutelsat Group, etc.
Reflétant la demande croissante d'équipements électriques, le carnet de commandes d'Eaton n'a cessé de croître tout au long des années 2020 pour atteindre un niveau record en 2025.
En août 2025, Eaton a acquis la société de transformateurs à semi-conducteurs Resilient Power Systems pour 86 millions de dollars.
La start-up avait conçu des stations de recharge pour véhicules électriques ultra-compactes qui se connectent directement au réseau de distribution existant, tandis qu'Eaton entrevoit de nouvelles perspectives de croissance dans les centres de données et le stockage d'énergie, où ses relations existantes pourraient permettre de conclure plus rapidement de nouveaux accords.
« Nous sommes ravis de rejoindre Eaton et sommes convaincus que la mise en commun de nos équipes, de nos compétences et de notre technologie de pointe favorisera notre croissance continue sur de nouveaux marchés et produits, notamment les centres de données. Nos transformateurs statiques ultra-compacts permettent d'améliorer l'efficacité énergétique, d'accélérer la mise sur le marché des projets et de garantir la fiabilité du réseau électrique. »
— Tom Keister, cofondateur et directeur général de Resilient
Étant donné que la plupart des sociétés SST sont encore cotées en bourse à titre privé, la fusion de la technologie de Resilient Power Systems et de la vaste expérience, du réseau de vente et de la capacité de production d'Eaton semble être un bon moyen pour les investisseurs de s'exposer au secteur de la transformation énergétique dans son ensemble, sans risque de perturbation lié à l'arrivée de cette nouvelle technologie sur le marché, et d'en bénéficier au contraire.
Dernières nouvelles et développements concernant l'action Eaton (ETN)
