Les quatre points d'étranglement critiques de la chaîne d'approvisionnement en transformateurs

Il y a deux semaines, j'ai exposé le problème central auquel est confrontée notre transition énergétique : une pénurie de transformateurs sans précédent et qui va en s'aggravant. Il ne s'agit pas d'un simple problème d'offre et de demande, mais d'une crise structurelle enracinée dans quatre points d'étranglement très concentrés qui étranglent la production mondiale, à l'exception de la Chine. Pour se faire une idée de l'ampleur de la crise, les entreprises de services publics ont été confrontées à des délais d'exécution, à des étirements et à des augmentations de prix multipliés par deux depuis 2021.

1) Acier électrique à grains orientés (GOES) : Le syndrome du fournisseur unique

Pourquoi c'est important. L'acier électrique à grains orientés est le cœur technique de la plupart des transformateurs de distribution et de nombreux transformateurs de puissance ; ses propriétés magnétiques déterminent les pertes dans le noyau et l'efficacité. Sans lui, la production s'arrête. La norme finale du DOE d'avril 2024 a été révisée par rapport à la proposition de 2023 et permet à ~75 % des transformateurs de distribution de continuer à utiliser le GOES (avec ~25 % de métal amorphe), ce qui permet d'éviter un choc aigu à court terme.

Le problème. Les États-Unis restent exceptionnellement exposés : Cleveland-Cliffs/AK Steel est le seul producteur national de tôles magnétiques à grains orientés, de sorte que toute perturbation oblige les équipementiers à s'appuyer sur des laminoirs étrangers ou des noyaux semi-finis.

Les perspectives. La mise en service et la qualification des actifs sidérurgiques prennent du temps ; même avec des investissements dans les laminoirs nationaux et les lignes en aval, le goulot d'étranglement nord-américain des tôles magnétiques à grains orientés persistera probablement jusqu'en 2026-2027 avant de se résorber. (La règle finale du DOE a également étendu la conformité à cinq ans (une autre soupape de pression.)

2) Matériaux d'isolation : Le goulot d'étranglement silencieux et concentré

Pourquoi c'est important. Le système d'isolation carton cellulose/papier et aramides forme le squelette diélectrique qui prévient les pannes et régit finalement la durée de vie des transformateurs. La norme d'ancrage : La qualification du vieillissement thermique selon la norme UL 1446 prend généralement de 12 à 18 moisavant les approbations complètes des services publics et des équipementiers, ce qui ralentit l'intégration de nouveaux fournisseurs, même lorsque la capacité existe.

Le problème. Quelques acteurs mondiaux dominent des niches clés, par exemple Weidmann (composants cellulosiques/cartons pressés) et DuPont Nomex® (papiers aramides), et la production est à forte intensité de capital et d'assurance qualité. La qualification selon les normes UL 1446 et IEC 61857 est le véritable facteur limitant le taux de production.

Les perspectives. De nouvelles lignes sont en cours d'installation (par exemple, l'expansion du carton compact de Hitachi Energy à Mysuru), mais comme les cycles de qualification et d'approbation des clients sont lents et peu enclins à prendre des risques, l'isolation reste un goulot d'étranglement non trivial pendant environ 18 à 24 mois.

3) Cuivre : la contrainte macroéconomique sous-jacente à tout le système

Pourquoi c’est important. Le cuivre est le métal par défaut utilisé pour les enroulements et constitue un élément essentiel dans les nomenclatures de construction des réseaux électriques. Fait marquant : la Chine a produit environ 50 % du cuivre affiné mondial en 2019, ce qui souligne une concentration intermédiaire qui persiste encore aujourd’hui.

Le problème. L’Agence internationale de l’énergie (AIE) avertit d’un risque de déficit d’environ 30 % de l’approvisionnement en cuivre d’ici 2035 si d’importants investissements dans les mines, les fonderies et le recyclage ne sont pas réalisés, au moment même où de nouvelles charges, comme les centres de données d’IA, apparaissent. Une analyse récente de BloombergNEF (BNEF) indique que les centres de données à eux seuls pourraient générer en moyenne 400 000 tonnes par an de demande de cuivre au cours de cette décennie, atteignant un pic d’environ 572 000 tonnes en 2028, ce qui est significatif pour les marchés des transformateurs, des fils et des câbles.

La politique ne suffira pas à elle seule à résoudre le problème intermédiaire. Le tarif douanier américain de la Section 232, fixé à 50 % sur les importations de produits semi-finis et dérivés riches en cuivre (en vigueur à partir du 1er août 2025), a modifié la dynamique des prix et des flux, mais exempte les minerais, concentrés, cathodes et anodes. Par conséquent, cette mesure ne crée pas à elle seule une capacité de raffinage dans les pays occidentaux.

Perspectives.
Une pénurie structurelle est à prévoir jusqu’à la fin des années 2020 et au cours des années 2030, sauf si la construction de nouvelles mines et fonderies s’accélère et si la capacité de recyclage augmente, sachant que ces projets nécessitent des délais de mise en œuvre très longs.

4) On-Load Tap Changers (OLTCs) : Un oligopole dans un composant essentiel

Pourquoi c'est important. Les OLTC régulent la tension sous charge, ce qui est vital pour la stabilité du réseau à mesure que les énergies renouvelables variables et les charges des centres de données prolifèrent. Les données de terrain attribuent ~27 % des pannes de transformateurs aux défaillances des OLTC, ce qui rappelle leur criticité et les enjeux en termes de qualité/disponibilité.

Power vs. distribution, qu'est-ce qui utilise réellement les OLTC ?

• Transformateurs de classe puissance (transmission/sous-transmission) : Les OLTC sont standard et souvent indispensables pour maintenir les points de consigne dans des conditions dynamiques.
• Transformateurs de distribution : la plupart sont construits avec des DETC (changeurs de prises hors tension), généralement avec une plage de ±2 × 2,5% (±5%), réglés à l'installation et rarement déplacés. Les OLTC n'apparaissent que dans des conceptions spécifiques de distribution MV contrôlable (par exemple, les unités en résine coulée) ou dans les régulateurs de tension, et non par défaut.

Le problème. Le marché des OLTC est très concentré, notamment Maschinenfabrik Reinhausen (MR) et Hitachi Energy, avec Huaming en bonne place également, de sorte que les services publics/OEM s'appuient sur de courtes listes de fournisseurs qualifiés avec des exigences strictes en matière de fiabilité/QC. (Les normes IEC/IEEE 60214 et IEEE C57.131-2024 renforcent les performances exigeantes et les régimes de test.)

Les perspectives. Les ajouts de capacité sont en cours, mais les montées en puissance sont échelonnées, de sorte que l'allègement des délais d'approvisionnement sera progressif jusqu'à ~2027 plutôt que brusque.

Le résultat

La pénurie de transformateurs est le reflet d'un système énergétique plus large dont le matériel de base devient trop grand. Une poignée de fournisseurs et de pays exercent une influence sur quatre points d'étranglement : GOES, l'isolation, le raffinage/fusion du cuivre et les OLTC qui, ensemble, réduisent la production. Les solutions sont multiples : investissements ciblés (acier, composants, fonderie), accélération des autorisations et des normes/qualifications, conceptions normalisées qui réduisent les risques d'approvisionnement, et utilisation plus intelligente des remises à neuf/évaluations et de la surveillance de l'état pour optimiser les actifs installés.

Qu'est-ce qu'il faut surveiller (2026-2028), avec l'objectif quantique

• GOES : DOE conformité piste (5 ans) et tout NA/EU désengorgement ; maintenir la vigilance sur le risque de producteur unique aux États-Unis.
• Insulation : Points de preuve que les nouvelles lignes de carton comprimé/aramide qualifiées UL/IEC sont expédiées à grande échelle (par exemple, l'expansion de Mysuru).
• Cuivre : Détails de mise en œuvre et exclusions dans le cadre du tarif de 50 % au titre de l'article 232 ; surveiller les FID des raffineries/fonderies dans les Amériques ; se référer à la trajectoire de pénurie 2035 de l'AIE.
• OLTC : Augmentation de la capacité des fournisseurs par rapport aux retards et adoption du suivi de l’état pour réduire la part d’environ 27 % des défaillances.