Les systèmes supraconducteurs : une révolution pour les réseaux énergétiques de demain

Plusieurs contraintes systémiques entravent la modernisation efficace des réseaux urbains :

• Contraintes d’espace : les systèmes de câblage conventionnels nécessitent un espace conséquent ainsi que des équipements spécialisés. Or, les couloirs souterrains sont déjà saturés par les infrastructures existantes, rendant ainsi complexe la pose de nouveaux câbles.
• Coûts croissants : les restrictions environnementales, l’acquisition de terrains et les frais de location peuvent ajouter des centaines de milliers de dollars au coût des projets.
• Goulots d’étranglement du réseau : les contraintes environnementales et de proximité limitent considérablement le raccordement de nouvelles sources d’énergie renouvelables, faisant ainsi obstacle à la transition énergétique qu’ils doivent justement faciliter.
• Acceptabilité sociale limitée : les travaux de construction nécessaires à l’installation de nouveaux câbles s’accompagnent souvent de nuisances sonores, d’embouteillages et de préoccupations environnementales, ce qui entraîne une opposition citoyenne croissante.
• Le constat est sans appel : pour réussir la transition énergétique, il faut repenser radicalement les infrastructures électriques à l’aide de technologies innovantes qui permettent d’équilibrer la demande croissante, la résilience du système et la qualité de vie urbaine. C’est là qu’interviennent les systèmes supraconducteurs.

Les câbles HTS : une transmission sans résistance

La technologie des supraconducteurs à haute température (HTS) tire sa puissance transformatrice de sa propriété fondamentale : la supraconductivité. Avec une résistance électrique pratiquement nulle, ces câbles peuvent transporter des courants extrêmement élevés dans des sections beaucoup plus petites que les conducteurs en cuivre ou en aluminium. À titre d’exemple, un seul câble de 17 centimètres de diamètre peut supporter jusqu’à 3,2 gigawatts à haute tension. Cela équivaut à la production d’environ trois réacteurs nucléaires – et plusieurs centaines de mégawatts en souterrain à moyenne tension. Cette capacité permet d’alimenter de grandes villes sans avoir à ajouter de nouvelles lignes haute tension.

Cette absence de génération de chaleur élimine le besoin de larges dégagements thermiques et de systèmes de ventilation. Les systèmes HTS peuvent ainsi être installés dans de simples tranchées plutôt que dans des tunnels construits spécialement à cet effet. Leur encombrement réduit signifie que les couloirs nécessaires sont jusqu’à dix fois plus étroits que pour les systèmes conventionnels. Ils ne génèrent également aucune interférence électromagnétique et n’émettent aucun champ magnétique externe. Des atouts qui les rendent sûrs pour les autres infrastructures dans ces espaces confinés.

Au-delà des avantages liés à leur installation, les systèmes HTS offrent une grande flexibilité opérationnelle. Un système conventionnel de 400 kilovolts (kV) peut être remplacé par un système supraconducteur de 132 ou 275 kV. Cette substitution se fait sans perte de capacité et à moindre coût, principalement grâce à l’économie réalisée sur les gros transformateurs de 400 kV dans la sous-station. De plus, le système de câbles, y compris les systèmes auxiliaires, étant modulaire, la même conception de câble fonctionne aussi bien pour les réseaux urbains compacts que pour le transport à longue distance.

 Les SFCL : une protection instantanée contre les défauts

Les propriétés supraconductrices peuvent également être utilisées pour atténuer les surintensités, presque instantanément. Les limiteurs de courant de défaut supraconducteurs (SFCL) offrent une protection essentielle contre les courants de défaut qui peuvent endommager des équipements critiques tels que les transformateurs et les appareillages de commutation. En cas de court-circuit ou de défaut, les SFCL limitent instantanément et automatiquement les courants excessifs sans intervention mécanique ni perturbation de tension. Les SFCL exploitent les propriétés intrinsèques des supraconducteurs. En quelques millisecondes, ils passent d’un état sans résistance à un état résistif. Ils limitent ainsi le courant de défaut avant qu’il n’endommage les équipements sur la même branche. Les SFCL peuvent s’intégrer à n’importe quel système électrique. Ils améliorent la fiabilité du réseau et optimisent la protection des infrastructures. Ils réduisent également le vieillissement des équipements causé par le stress thermique.

La preuve par l’exemple : des applications réussies

Plusieurs projets opérationnels démontrent la maturité technologique et le potentiel transformateur des systèmes supraconducteurs dans divers environnements urbains. En voici trois exemples :

Ces réalisations concrètes démontrent que les supraconducteurs sont passés d’une technologie expérimentale à une solution industrielle, capable de transformer le transport et la distribution d’électricité en milieu urbain.

Construire le réseau électrique de demain

Avec des projets opérationnels qui prouvent leur fiabilité et des villes confrontées à une pression croissante pour s’électrifier rapidement, les systèmes supraconducteurs représentent plus qu’une simple mise à niveau. Ils constituent un changement fondamental dans la manière dont les réseaux urbains peuvent être conçus et déployés.

Plutôt que de lutter contre les contraintes d’espace et la résistance des communautés avec des solutions conventionnelles, les services publics peuvent désormais construire des réseaux plus petits, plus silencieux et plus efficaces qui soutiennent réellement la transition énergétique qu’ils sont censés permettre. Les systèmes supraconducteurs offrent aux villes un moyen pratique de répondre à la demande croissante en électricité tout en atteignant leurs objectifs de décarbonation : une infrastructure prête pour l’avenir, pour une énergie urbaine résiliente et durable.