SCARLET, Câbles supraconducteurs pour la transition énergétique européenne

1 GW

capacité cible par liaison

Partenariat

15 partenaires

Marché

Superconductivity

Localisation

7 pays en Europe

SCARLET project

Nexans rejoint un consortium européen de 15 partenaires pour porter les systèmes de câbles supraconducteurs HTA à l’échelle industrielle, permettant le transport de gigawatts avec des pertes quasi nulles.

Du démonstrateur à la maturité industrielle pour les réseaux supraconducteurs

La transition énergétique européenne impose une transformation profonde des modes de transport de l’électricité. Face à la montée en puissance des énergies renouvelables et à la complexification des flux, les câbles conventionnels atteignent leurs limites physiques et économiques.

Financé dans le cadre du programme Horizon Europe de l’Union européenne, SCARLET (« Superconducting Cables for Sustainable Energy Transition ») est une initiative phare de recherche et d’industrialisation. Il réunit 15 partenaires issus de 7 pays autour d’un objectif commun : concevoir, fabriquer et qualifier des systèmes de câbles supraconducteurs à l’échelle du gigawatt, en vue d’un déploiement commercial.

Le projet ambitionne un changement de paradigme dans le transport d’électricité : passer du courant continu à très haute tension (CCHT) vers des câbles supraconducteurs en courant continu à moyenne tension (CCMT), capables de transporter des puissances équivalentes dans un encombrement physique bien moindre. Un seul câble HTS de 17 cm de diamètre peut transmettre jusqu’à 3,2 GW — une performance hors de portée des câbles conventionnels dans des couloirs contraints.

SCARLET couvre l’intégralité du cycle de vie du système : de la fabrication des conducteurs et de l’ingénierie cryogénique jusqu’aux essais de type, à la protection du réseau et à l’évaluation technico-économique. À l’issue du projet, les systèmes de câbles HTS terrestres et sous-marins auront atteint la dernière étape de qualification avant installation commerciale.

L’initiative répond également à un besoin stratégique majeur : alors que la capacité éolienne offshore s’accélère et que les réseaux urbains approchent de la saturation, les câbles supraconducteurs ouvrent une voie techniquement et économiquement viable là où les solutions CCHT conventionnelles ne peuvent pas toujours s’imposer.

SCARLET - consortium of 15 partners

Câble HTS terrestre (LN₂, 70 K)

Conception, fabrication, essais de type et démonstration à pleine échelle d’un système de câble supraconducteur HTS noté ±50 kV / 10 kA, équivalent à 1 GW par liaison bipolaire.

Câble HTS sous-marin (éolien offshore)

Conception de systèmes de câbles supraconducteurs CCMT longue distance pour applications offshore, incluant cryostats renforcés, jonctions, gestion du retrait thermique et sous-stations de refroidissement distribuées.

Câble MgB₂ en hydrogène liquide (20 K)

Développement de câbles supraconducteurs MgB₂ refroidis à l’hydrogène liquide, permettant le transport simultané d’énergie électrique et d’hydrogène propre, un nouveau paradigme pour la logistique des énergies renouvelables.

Protection du réseau & conception système

Conception et essais d’un limiteur de courant de défaut supraconducteur résistif (LCDS-R) à fort courant, modélisation complète du système électrique, analyse des cas d’usage et contribution à la normalisation.

Pourquoi les câbles conventionnels ne suffisent plus

La transition énergétique n’est pas seulement un défi de production — c’est un défi de réseau. Transporter des volumes croissants d’énergie renouvelable soulève des problèmes techniques, économiques et spatiaux que les solutions conventionnelles ne sont pas en mesure de résoudre.

  1. Saturation des couloirs d’infrastructure
    Les couloirs urbains et côtiers sont encombrés. Les câbles HTA et CCHT conventionnels nécessitent d’importantes servitudes de passage, rendant le renforcement du réseau en zone dense de plus en plus difficile et coûteux.
  2. Le coût des stations de conversion offshore
    Les câbles CCHT pour l’export de l’éolien offshore requièrent des plateformes de conversion volumineuses et coûteuses en mer et à terre. Pour les parcs éloignés ou en eaux profondes, cette infrastructure peut représenter une part déterminante du coût total du projet.
  3. Les pertes en ligne à grande échelle
    Les câbles conventionnels dissipent de l’énergie électrique sous forme de chaleur sur de longues distances. À mesure que les distances et les volumes augmentent, les pertes résistives pèsent sur l’efficacité du système et son bilan carbone.
  4. Passage à l’échelle industrielle
    La technologie supraconductrice a été validée en projets pilotes. Le verrou à lever est celui de la fabrication industrielle à l’échelle kilométrique et à capacité multi-GW, précisément l’objectif de SCARLET.
  5. Absence de normes et d’essais de type
    Aucune procédure d’essai de type établie n’existe pour les câbles supraconducteurs en courant continu ni pour les systèmes cryogéniques LH₂. Sans filières de qualification certifiées, les achats commerciaux et la souscription d’assurances restent bloqués.
  6. Incertitude technico-économique
    Les gestionnaires de réseau et les développeurs de projets manquent de données validées pour comparer les solutions supraconductrices aux alternatives conventionnelles à l’échelle système. Les évaluations menées dans SCARLET visent à combler ce manque.

Les données qui définissent l’ambition de SCARLET

3.2 GW

Puissance transmissible par un seul câble HTS de 17 cm de diamètre
Démontré dans le cadre du projet Best Paths ; référence technique de départ pour SCARLET

 

1 GW

Puissance cible par liaison bipolaire, pour les câbles HTS terrestres et MgB₂
Équivalent à la puissance installée d’un grand parc éolien offshore

 

±50 kV

Tension de fonctionnement des câbles CCMT HTS, contre 320 kV et plus pour le CCHT conventionnel
Permettant des sous-stations compactes sans convertisseur offshore

 

10 kA

Intensité nominale, permettant une capacité en gigawatts à moyenne tension
Bien au-delà de ce que peuvent transporter les câbles XLPE conventionnels par conducteur

 

~90 GW

Capacité de transport totale estimée que le consortium ambitionne de débloquer à la commercialisation
L’équivalent de plusieurs couloirs d’export éolien offshore à l’échelle du GW

 

30+ ans

Expérience de Nexans en fabrication HTS, socle de son rôle de pilote dans le projet
De LIPA (138 kV CA) à Best Paths (320 kV CC, 10 kA)

Au cœur de l’ingénierie des systèmes de câbles supraconducteurs européens

Nexans n’est pas un contributeur périphérique de SCARLET, il en est l’un des piliers techniques centraux. Seul participant à combiner plus de trois décennies d’expérience en fabrication de câbles HTS et la capacité industrielle de produire des câbles supraconducteurs de longueur kilométrique, Nexans s’est naturellement imposé comme pilote des lots les plus exigeants sur le plan technique.

Le rôle de l’entreprise couvre l’intégralité du cycle de vie du système câble : de la conception électromagnétique et thermique du conducteur HTS à l’ingénierie des enveloppes cryogéniques pour les environnements terrestres et sous-marins, jusqu’aux essais de type et au développement de nouveaux accessoires permettant le refroidissement distribué sur des tracés étendus. Nexans fournit également les enveloppes cryogéniques, la gaine isolée sous vide qui maintient l’environnement cryogénique, pour le câble MgB₂ développé par d’autres partenaires du consortium.

Au-delà des livrables physiques, Nexans contribue activement à l’élaboration du cadre réglementaire et normatif, en soumettant des recommandations d’essais de type pour les câbles supraconducteurs en courant continu et en participant à la construction du référentiel de certification pour les systèmes cryogéniques LH₂, sans lesquels le déploiement commercial resterait bloqué.

Lots de travaux pilotés

Pilote WP — HTS terrestre
Conception du système câble HTS CCMT à 50 kV CC / 10 kA

 

Nexans pilote la conception complète, la modélisation, la fabrication et les essais du système de câble supraconducteur HTS terrestre. Ce lot comprend :

  • Modélisation électromagnétique et thermique de la nappe conductrice HTS
  • Fabrication d’un prototype à pleine échelle à ±50 kV, 10 kA
  • Essais de type pour qualifier le système en vue d’achats commerciaux
  • Conception des jonctions, des extrémités et des accessoires pour une installation kilométrique
  • Développement d’accessoires de refroidissement distribué pour les tracés longue distance.

 

Pilote WP — HTS offshore
Système câble HTS offshore longue distance à 50 kV CC / 10 kA

Nexans pilote la conception des systèmes de câbles HTS offshore pour l’export des parcs éoliens, en répondant aux contraintes spécifiques des environnements marins :

  • Conception du cœur adaptée aux grandes longueurs offshore et aux chargements dynamiques
  • Conception et essais de cryostats renforcés pour la pression et le mouvement en mer
  • Gestion des jonctions et du retrait thermique en cycle cryogénique marin
  • Architecture des sous-stations de refroidissement pour les réseaux de refroidissement offshore distribués
  • Faisabilité de l’élimination des plateformes de conversion offshore face au CCHT conventionnel.

Ce que Nexans produira dans le cadre de SCARLET

Les réseaux supraconducteurs peuvent faciliter l’intégration à grande échelle des énergies renouvelables, parcs éoliens offshore et centrales solaires éloignées et contribuer à la transition vers une société bas-carbone, tout en participant à la construction d’un réseau électrique futur plus résilient.

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Yann Duclot

Directeur des Unités d’Accélération, Nexans

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