Liaisons longue distance : le réseau électrique passe la vitesse supérieure

La prochaine fois que vous allumerez une ampoule, prenez donc le temps de vous demander d’où vient votre électricité. La réponse pourrait vous surprendre, car celle-ci aura peut-être parcouru des centaines, voire des milliers de kilomètres avant d’arriver chez vous.

De jour en jour, la production électrique devient plus renouvelable et plus interconnectée grâce au déploiement des réseaux sur de vastes étendues, à terre mais aussi en mer, où ils atteignent parfois des profondeurs impressionnantes.

Mais les choses n’ont pas toujours été ainsi.

Par le passé, le transport de l’énergie était sévèrement contraint par les technologies de câbles disponibles. Les pertes d’énergie étaient proportionnelles à la distance de transmission, ce qui entravait lourdement la transition vers des énergies renouvelables.

Mais grâce aux nombreux progrès réalisés dans la conception des câbles à courant continu haute tension (CCHT), les renouvelables prennent désormais le pas sur les énergies fossiles dans la production d’électricité.

CCHT : un facteur décisif pour l’avenir des renouvelables

Qu’elle soit implantée à terre ou en mer, l’exploitation des énergies renouvelables nécessite aujourd’hui des liaisons de transmission de plus grande capacité, capables de couvrir de plus grandes distances sans pertes en ligne, de plonger à de plus grandes profondeurs, et de résister à des environnements particulièrement hostiles.

C’est donc tout naturellement que le secteur se tourne vers les câbles de 525 kV CCHT à isolation en XLPE pour équiper les grands projets de renouvelables, et notamment pour l’exploitation commerciale de parcs éoliens offshore.

La transition vers les énergies renouvelables appelle de nouvelles méthodes d’équilibrage de la demande et la production d’électricité. Les interconnexions entre réseaux limitrophes illustrent bien l’approche contemporaine de cette problématique : à titre d’exemple, l’interconnexion entre les réseaux norvégien et allemand améliore la fiabilité des deux infrastructures en intégrant des sources d’énergie différentes et complémentaires.

Ce type de stratégie serait inenvisageable sans la mise en œuvre de systèmes CCHT, qui seront également essentiels pour la réalisation future d’interconnexions hybrides et de maillages entre les réseaux CCHT nationaux et les grands parcs éoliens en mer.

Certes, la complexité relative et le coût initial plus important des systèmes CCHT peuvent plaider pour le courant alternatif. Mais la minimisation des pertes, la facilité inégalée de pilotage des flux d’énergie et les capacités de démarrage au noir feront certainement pencher la balance en faveur des solutions CCHT.

Dans un rapport publié en janvier 2024, European offshore network transmission infrastructure needs, l’ENTSO-E estime qu’en 2050, 14 % des parcs européens de renouvelables en mer seront raccordés au moyen de liaisons hybrides multi terminaux.

4 percées décisives pour les technologies de CCHT

Détaillons maintenant quatre innovations qui sont au cœur des liaisons longue distance.

Les câbles sous-marins de 525 kV CCHT XLPE redéfinissent les limites des énergies renouvelables

La viabilité économique des projets d’énergies renouvelables repose sur la solidité et la fiabilité exemplaire des systèmes de câbles 525 kV. Ceci implique une exigence de qualité irréprochable à chaque étape de la chaîne de valeur, depuis la fabrication des câbles jusqu’à leur installation. Les fournisseurs de câbles ont su relever ce défi en agrandissant leurs sites de production, en construisant de nouvelles tours d’extrusion, en créant des laboratoires haute tension et en armant des navires câbliers de pointe.

Ce tour de force a largement sollicité, et amélioré, les processus existants d’évaluation de la maturité des technologies mobilisées. Le savoir-faire en matière de systèmes de câbles est au cœur même des projets de développement du Groupe Nexans, et constitue le point focal de ses procédures de contrôle qualité. En voici quelques exemples :

Développer les premiers accessoires sans SF6 du monde

En 2023, Nexans a mené à bien les premiers essais de type du monde pour un système de câbles 525 kV CCHT équipé d’accessoires sans SF6. L’absence de SF6 dans les accessoires haute tension présente de nombreux avantages, dont :

• la réduction de l’empreinte environnementale
• des besoins en maintenance allégés
• une fiabilité renforcée

La suppression du gaz SF6 dans les terminaisons de câbles réduit de 99 % leur potentiel d’émission de GES, et contribue à la transition vers des réseaux électriques plus durables.

Diminuer le coût par mégawatt

La transition vers les énergies renouvelables nécessitera le transport de plus grandes quantités d’électricité, sur de plus longues distances, au travers de réseaux interconnectés. Ceci réduira le coût par mégawatt (MW) de la production d’électricité, confortant la viabilité économique des grands projets commerciaux, et notamment des projets ambitieux d’interconnecteurs.

En guise d’illustration, l’emploi pour la transmission électrique d’un unique circuit haute tension plutôt que de deux circuits de tension plus faible réduirait considérablement les dépenses d’investissement associées aux projets d’infrastructure. Dans le même temps, cette solution améliorerait l’empreinte environnementale en diminuant la consommation de matériaux rares.

Les câbles de tensions plus élevées permettent également de maîtriser les pertes en ligne, inversement proportionnelles au nombre de kilovolts. En limitant les pertes d’énergie lors du transport, les sites de production de renouvelables deviendront encore plus compétitifs à l’avenir.

Les câbles électriques, vecteur essentiel de la transition vers une énergie renouvelable

La transition vers les énergies renouvelables est indissociable des objectifs mondiaux pour le climat, et les câbles haute tension en sont un vecteur essentiel.

Des progrès remarquables ont été réalisés dans la technologie des systèmes CCHT. Désormais capables de transporter les énergies renouvelables à des puissances plus élevées, sur de plus longues distances et avec des pertes moindres par MW, les câbles CCHT faciliteront grandement la viabilité économique des projets de production à grande échelle d’énergies renouvelables, et tout particulièrement de l’éolien en mer.

Saviez-vous que 80 % des fonds marins de la planète sont situés à des profondeurs inexploitables pour l’éolien offshore conventionnel ?

À mesure que l’énergie éolienne prend une importance croissante dans la production d’une électricité durable pour des millions d’utilisateurs, la maîtrise des vents puissants et réguliers qui soufflent loin du littoral devient également un enjeu majeur. Or les progrès réalisés dans la conception des câbles dynamiques haute tension (HT), essentiels à l’exportation de l’énergie des parcs en mer vers les équipements à terre, ouvrent depuis peu des possibilités inédites pour l’exploitation commerciale de l’éolien en mer.

Maîtriser la puissance du vent dans des zones précédemment inatteignables

L’éolien offshore recèle un potentiel immense et jusqu’ici inexploité. En effet, si la production actuelle d’électricité offshore est dominée par les parcs dits « posés », près de 80 % du potentiel mondial de production se situe dans des eaux de plus de 60 mètres de profondeur, ce qui présente des défis considérables pour l’ensemble du secteur du transport électrique.

Néanmoins, depuis trente ans l’éolien en mer joue un rôle de premier plan dans la décarbonation de notre énergie. Et d’après les prévisions du cabinet de conseil McKinsey, la capacité totale de production offshore, qui s’élevait à 40 gigawatts (GW) en 2020, devrait atteindre 630 GW en 2050.

Les eaux profondes étant présentes au large de la plupart des littoraux de la planète, la technologie des turbines flottantes est primordiale afin d’élargir l’accès à l’énergie éolienne dans les régions côtières, et de tracer ainsi pour de nombreux pays et zones géographiques une trajectoire viable vers la décarbonation de l’électricité. Cependant, le transport de cette énergie vers la terre ferme requiert des câbles HT dynamiques particulièrement robustes, capables de résister à l’environnement hostile de la mer.

Depuis la mer jusqu’à la terre : les percées technologiques qui conditionnent l’avenir des parcs éoliens flottants

L’un des principaux avantages d’une implantation plus éloignée des côtes tient tout simplement à la puissance des vents au large. Des vents plus forts et plus constants constituent une source d’énergie plus fiable.

Grâce aux dernières avancées dans la conception des câbles dynamiques HT, des turbines flottantes et des sous-stations électriques, la transformation de ces vents soutenus en énergie durable est désormais à notre portée.

Et c’est en s’appuyant sur ces innovations que des parcs éoliens flottants à grande échelle seront mis en service avant la fin de cette décennie au large de la côte ouest des États-Unis, comme des littoraux français et sud-coréen.

Cette révolution est d’ores et déjà en marche. Le premier projet attribué d’éolien flottant est situé en France, au large du sud de la Bretagne. Une fois achevé, ce projet colossal constituera le plus grand parc éolien offshore du monde : d’une capacité de 250 MW, ce site doublera à lui seul la capacité d’énergie éolienne actuellement installée en mer sur le continent européen.

Mais pour que ce projet soit couronné de succès, l’énergie produite devra encore être acheminée à terre, où elle sera ensuite transportée et consommée. Et c’est ici que les câbles d’exportation HT dynamiques jouent un rôle déterminant : la mise au point de câbles capables de résister aux contraintes des eaux profondes aura constitué un véritable tour de force, qui a nécessité de longues années de développement !

Relever les défis de l’avenir

Le secteur du oil & gas a accumulé une longue expérience dans la mise en œuvre d’équipements électriques sous-marins moyenne tension (MT), dont tous les enseignements sont mobilisés aujourd’hui pour concevoir les sous-stations des infrastructures éoliennes en mer. Cependant, les systèmes HT sont tout autre chose !

Les tensions plus élevées et les dimensions plus vastes des équipements sous-marins HT s’accompagnent de nombreuses difficultés supplémentaires en matière de conception et de manutention à terre, ainsi que d’exigences encore plus rigoureuses pour les plages de tolérance et l’étanchéité.

Tous les systèmes HT sous-marins, y compris les câbles, les éventuelles sous-stations et leurs connecteurs, doivent subir des essais méticuleux et suivre de longs processus de qualification. Il est fréquent que de nouveaux modes de défaillance apparaissent à mesure que nous approfondissons notre compréhension des équipements sous-marins à haute tension.

Lorsqu’elle sera devenue réalité, l’installation de sous-stations ou de convertisseurs sous-marins sur les planchers océaniques changera radicalement la donne. Elle ouvrira l’accès à de vastes gisements d’énergie inexploités à ce jour, tout en améliorant l’efficacité des infrastructures existantes. Cette percée marquera une étape majeure dans la transition vers l’énergie durable du futur, notamment en améliorant de manière significative la rentabilité de l’exportation de l’électricité offshore, ce qui diminuera les coûts de production et facilitera l’optimisation des ressources.

L’essor à venir des parcs éoliens flottants

Le grand large recèle des ressources abondantes, et d’une incontestable utilité dans la transition mondiale vers une électricité décarbonée. L’implantation de parcs éoliens flottants dans des eaux toujours plus lointaines et plus profondes est appelée à jouer un rôle de premier plan dans la lutte contre le changement climatique.

L’amélioration significative des performances des câbles dynamiques HT sera déterminante pour la viabilité commerciale des parcs éoliens flottants. À ce titre, le câble Nexans de 145 kV qualifié pour une profondeur de 1300 m constitue une avancée technologique majeure, qui ouvre des possibilités nouvelles pour des projets en eaux profondes et dans des environnements marins hostiles. Cette innovation sera décisive pour l’avenir commercial de l’éolien flottant.

Dans un rapport publié en août 2023, le Global Wind Energy Council (GWEC) anticipe une forte croissance du secteur de l’éolien flottant avant la fin de la décennie, avec une capacité installée estimée à 11 gigawatts (GW) en 2030 et à 26 GW en 2032.

Dès 2031, l’éolien flottant représentera chaque année plus de 10 % des nouvelles installations éoliennes en mer. Ce poids relatif est d’autant plus remarquable lorsqu’il est rapporté à l’expansion rapide de l’éolien offshore dans son ensemble.

Cet essor contribuera fortement à l’intégration de l’électricité décarbonée dans nos infrastructures, accompagnant ainsi la réduction mondiale des émissions de CO2 et la transition vers une énergie plus propre.

Une transformation monumentale est à l’œuvre dans le secteur des réseaux électriques. Poussés par la transition énergétique, de vastes parcs éoliens offshore émergent à travers le monde, promesses d’un avenir plus durable.

Connecter ces parcs isolés au réseau continental requiert l’intervention d’un héros incontournable, mais souvent oublié : le câble électrique sous-marin.

Il faut voir ces câbles comme les artères silencieuses du secteur de l’énergie qui transportent assez d’électricité pour éclairer des villes entières. Leur importance est indéniable : la moindre défaillance sur un câble à haute tension peut mettre en péril la sécurité énergétique.

Ces géants sous-marins s’étendent sur des centaines de kilomètres et sont confrontés à des défis bien particuliers. Contrairement à leurs homologues aériens, ils sont majoritairement invisibles, ce qui rend le travail de maintenance proactive à la fois essentiel et complexe.

Pourtant, récemment, une déclaration émanant de six pays de la mer du Nord et de l’OTAN a souligné l’importance de la sécurité et de la robustesse des infrastructures.

C’est là qu’intervient le principe de surveillance.

Surveillance des câbles sous-marins : 3 défis majeurs

Toujours plus dépendants des sources d’énergie offshore, les opérateurs de réseau sont confrontés à des changements et à des défis. Voici quelques-unes des principales préoccupations :

1. La fin de la décentralisation

Traditionnellement, les données relatives à l’état des câbles étaient dispersées entre les salles de contrôle et les équipements locaux. Avoir une vision globale du système était ainsi quasi impossible. Imaginez dix médecins différents en train d’analyser votre état de santé, chacun avec ses propres rapports et interprétations.

Heureusement, la situation s’améliore. Nous assistons à une évolution vers des plateformes centralisées qui consolident les données provenant de sources différentes, offrant une vue complète et permettant une prise de décision plus rapide et plus éclairée.

2. Un déluge de données : Comprendre le bruit

Mais le chemin qui nous mène vers un système de surveillance vraiment robuste est parsemé d’embûches. Le volume de données générées par un réseau de capteurs représente l’une des principales difficultés. Imaginez être bombardé d’un flux de données continu provenant de mille capteurs différents… Comment identifier un imperceptible changement capable d’engendrer un dangereux incident ?

Une autre difficulté concerne la nature fragmentée de l’écosystème de surveillance. Les différents fournisseurs utilisent souvent des technologies propriétaires, ce qui rend difficile l’intégration des données provenant de divers systèmes de surveillance. Ceci crée un réseau d’informations enchevêtré qui entrave la réalisation d’une analyse efficace. La solution idéale réside dans des plateformes ouvertes qui s’intègrent parfaitement à diverses technologies de surveillance et qui offrent ainsi une vue unifiée de l’état du câble.

3. Les limitations imposées par des interconnexions plus longues

Les interconnexions sous-marines, ces câbles qui relient des réseaux éloignés par de vastes océans, posent un défi unique pour les techniques de surveillance traditionnelles.

Prenons par exemple l’ambitieux projet Great Sea Interconnector, un câble à haute tension qui s’étend sur une distance stupéfiante de 900 kilomètres pour relier les réseaux électriques de la Grèce et de Chypre.

À des distances aussi considérables, les méthodes de surveillance conventionnelles qui utilisent des fibres optiques souffrent d’une atténuation du signal : le message devient plus faible au fur et à mesure qu’il se déplace, ce qui rend plus difficile la détection des problèmes.

Pour relever ce défi, il est essentiel d’intégrer des technologies semblables à celles utilisées dans les câbles transocéaniques telles que des amplificateurs. Les amplificateurs augmentent la puissance du signal à intervalles réguliers le long du câble, garantissant ainsi une communication précise et fiable avec les systèmes de surveillance.

5 techniques avancées pour la surveillance des câbles sous-marins

Heureusement, le monde de l’ingénierie des câbles peut compter sur de nombreuses solutions. Voici quelques technologies de pointe qui jouent un rôle essentiel dans la protection des câbles électriques sous-marins.

La surveillance et révolution de l’intelligence artificielle (IA)

L’IA fait bien sûr partie des révolutions les plus prometteuses pour la surveillance des câbles sous-marins.

En effet, le volume de données générées par les systèmes de surveillance avancés peut être étourdissant. C’est là qu’intervient l’IA en aidant à :

• Filtrer le bruit et identifier les menaces : En analysant des modèles de données complexes, l’IA peut distinguer efficacement les bruits de fond et les menaces réelles. Cela permet aux opérateurs de concentrer leur attention sur les problèmes les plus critiques.
• Analyse prédictive : L’IA peut exploiter les données historiques et les relevés de capteurs en temps réel pour aider à identifier les problèmes potentiels avant même qu’ils ne surviennent. Cela permet de faire une maintenance préventive et de minimiser les temps d’arrêt.

Ce qui nous attend : Une surveillance optimisée par des innovations continues

Imaginez un poste de travail intuitif qui affiche des données en temps réel, analyse les modes de défaillance et propose des actions correctives pour toutes vos ressources câblées en un seul endroit : voilà, en substance, l’avenir de la surveillance des câbles.

Il est primordial d’avoir accès à des solutions complètes de surveillance des câbles. Avoir une approche centralisée simplifie non seulement la gestion des câbles, mais permet également aux opérateurs de prendre des décisions éclairées rapidement et efficacement.

Nexans est à la pointe de ces innovations et a développé une solution qui n’est pas seulement une couche d’abstraction : c’est une plateforme de données polyvalente, avec des cadres numériques de pointe, un tableau de bord intuitif et des analyses harmonisées qui font entrer la gestion des données de câbles dans une nouvelle dimension. Elle intègre des informations provenant de diverses sources et présente une image claire de la santé du réseau.

Conçue pour évoluer, elle s’adapte parfaitement à la croissance du réseau. Cette solution offre des options flexibles avec un déploiement sur site ou un accès sur le cloud. La cybersécurité est une de nos priorités et la plateforme utilise les dernières technologies et processus de maintenance pour protéger les données critiques.

L’avenir de la transition énergétique dépend de ces gardiens silencieux du réseau que sont les câbles électriques sous-marins. Alors que nous exploitons l’énergie des parcs éoliens offshore, assurer une bonne surveillance des câbles devient indispensable. En relevant les défis de la gestion des données, de l’interprétation des signaux et de la fragmentation technologique, nous pouvons garantir la santé et la longévité de ces connexions sous-marines critiques.

Des technologies de surveillance innovantes peuvent aider ces discrets héros des fonds des mers à mener à bien leur mission, en veillant à ce que les lumières restent allumées et à ce que nos villes vibrent avec une énergie durable.

L’électrification joue un rôle de premier plan dans la transition mondiale vers le zéro émission nette, notamment lorsqu’elle est alimentée par des énergies renouvelables. Tandis que nous cheminons vers un avenir toujours plus électrifié, il importe de nous intéresser aux aspects environnementaux des câbles qui irriguent notre quotidien en énergie.

La demande de câbles sous-marins est en plein essor, car ceux-ci sont essentiels afin de transporter la production croissante d’électricité de manière sûre et efficace. Grâce à d’incessantes innovations technologiques, les câbles sous-marins transmettent des volumes toujours plus importants d’énergies durables à des profondeurs et sur des distances jadis inenvisageables ; mais au-delà de leurs performances, il est également essentiel de veiller à leur durabilité tout au long de leur cycle de vie.

Voyons de plus près quelles sont les innovations à l’œuvre derrière cette mutation du transport d’électricité.

Câbles sous-marins : un impératif de durabilité

Soulignons tout d’abord les deux problématiques principales qui demandent examen :

1. Les composants des câbles

L’empreinte environnementale de la fabrication des câbles résulte en premier lieu des matériaux qui les composent. L’électrification de notre futur comporte en effet un coût environnemental, et ces matériaux en sont le premier facteur déterminant.

À commencer par le conducteur, constitué de cuivre ou d’aluminium, qui canalise le flux électrique. Cet élément représente une part significative des émissions totales de GES des câbles sous-marins, essentiellement due à la grande quantité d’énergie que requièrent l’extraction et l’affinage des métaux. Le recours aux énergies renouvelables dans la production de ces matières premières est primordial afin de maîtriser leur impact environnemental.

2. Des usages raisonnés pour répondre à la finitude des ressources

Saviez-vous que les câbles électriques peuvent contenir jusqu’à 80 % de cuivre ?

Métal par excellence de l’électrification, le cuivre est indissociable de la production de câbles. En effet, les remarquables propriétés de ce matériau en font un excellent conducteur électrique, et sa perméabilité au flux d’électrons permet de minimiser efficacement les pertes d’énergies le long des lignes de transport.

Les besoins croissants de l’électrification poussent mécaniquement la demande mondiale de cuivre à la hausse. Celle-ci devrait atteindre 39 millions de tonnes à l’horizon 2030, alors qu’elle ne s’élevait qu’à 13 millions de tonnes en 1995 et à 29 millions de tonnes en 2020, ce qui pourrait avoir à terme une incidence négative sur la disponibilité des ressources. Par ailleurs, l’extraction et la métallurgie du cuivre soulèvent aussi des enjeux sociaux et environnementaux : les conflits d’usage avec d’autres industries telles que la pêche, ou avec les communautés d’accueil affectées par ces activités, peuvent limiter l’accès aux gisements potentiels.

Tournons-nous maintenant vers les solutions innovantes qui joueront un rôle clé pour atténuer l’empreinte environnementale des câbles sous-marins.

Tracer l’avenir de la durabilité : une révolution des esprits

Nexans se positionne en chef de file de cette transition. C’est ainsi que les fonderies du Groupe implantées au Canada, en France et au Pérou ont réutilisé près de 19 700 tonnes de chutes de cuivre en 2022. Nexans s’est également associé à Suez en 2008 pour créer la joint-venture RecyCâbles, devenue depuis le leader européen du recyclage et de la valorisation de câbles.

Voici trois exemples concrets d’innovations qui ouvrent de nouvelles perspectives prometteuses :

Remplacement du SF₆ et terminaisons GIS

Le remplacement du SF₆ comme isolant dans les terminaisons de câbles par des gaz isolants alternatifs (comme le g³ de GE) ou par des solutions sèches est essentiel. Cela permettrait de réduire le potentiel de réchauffement global (PRG) de plus de 99 % en cas d’émission accidentelle de gaz. Les fabricants de convertisseurs développent également des appareillages de commutation utilisant un gaz alternatif au SF₆, de sorte que ce gaz puisse être remplacé dans l’ensemble des systèmes de câbles à courant continu haute tension (CCHT).

L’utilisation de terminaisons GIS présente un double avantage : elle permet d’une part de réduire considérablement l’espace nécessaire dans les stations de conversion offshore, ce qui se traduit par une diminution notable de la taille de la plateforme du convertisseur et, par conséquent, de l’acier utilisé pour sa construction.

Le projet OceanGrid

Les programmes de recherche et d’innovation façonnent aujourd’hui les interconnexions durables et économiquement viables de demain. Le projet OceanGrid travaille en particulier au développement d’un nouvel alliage d’aluminium pour l’exploitation rentable de parcs éoliens offshore en Norvège, à l’horizon 2030-2050.

La plateforme AluGreen

Au sein de la plateforme AluGreen, Nexans étudie des solutions innovantes pour valoriser les conducteurs en fin de vie en les intégrant dans la fabrication de câbles sous-marins neufs. AluGreen mobilise toute la chaîne de valeur de l’aluminium en Norvège pour faire émerger des modèles économiques pleinement circulaires.

Le monde poursuit son inexorable électrification, et les câbles qui canalisent cette énergie nouvelle nécessitent une mise à niveau de leur durabilité.

Les câbles sous-marins jouent un rôle critique dans le transport efficace des énergies renouvelables produites en mer. Cependant, leur propre empreinte environnementale ne doit pas être négligée.

Les méthodes de production et les matériaux traditionnels soulèvent d’importants défis, mais en améliorant les processus de recyclage et en développant des technologies novatrices, l’innovation technique nous montre la voie vers un avenir plus durable.

Les sources renouvelables d’électricité sont devenues un facteur déterminant de l’équation énergétique. Le rythme annuel de création de nouvelles capacités de renouvelables s’est pratiquement accru de moitié en 2023 pour atteindre près de 510 gigawatts (GW), soit le taux de croissance de plus élevé des deux dernières décennies, ce qui marque une étape importante dans la décrue des énergies fossiles. La transition vers les énergies renouvelables est cruciale pour réduire nos émissions de gaz à effet de serre, et pour limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C, conformément à l’accord de Paris.

Mais alors même que les énergies renouvelables ont représenté une part record de 30 % de l’électricité produite dans le monde en 2023, la poursuite de cet essor dépend toujours plus fortement des interconnexions entre réseaux.

Les interconnexions forment un dispositif optimal pour assurer notre sécurité énergétique à l’échelle des régions et des continents :

• Au sein des réseaux interconnectés, l’énergie est aisément transportée des régions où elle est excédentaire vers celles qui présentent un déficit de production. Ces échanges favorisent la sécurité énergétique globale, en diminuant la dépendance aux énergies fossiles dans les régions dont la production de renouvelables ne peut satisfaire la demande locale.
• En équilibrant la demande et la production dans l’ensemble des réseaux interconnectés et en redirigeant les surplus vers les régions où la demande est la plus élevée, les prix de l’énergie sont maintenus à un niveau stable, ce qui encourage aussi les investissements futurs dans la production de renouvelables.
• Les interconnexions ne relient pas seulement les réseaux de régions contiguës, mais aussi ceux de continents entiers, ainsi que les territoires insulaires et les sites offshore de production d’énergies renouvelables. Les zones d’eaux profondes ont longtemps constitué un obstacle à ces liaisons, ce qui n’est plus le cas aujourd’hui grâce aux progrès réalisés dans la conception des câbles, aux nouveaux matériaux et alliages mis en œuvre, et à la mise au point de méthodes innovantes d’installation et de maintenance.

1. Interconnexions en eaux profondes

L’interconnexion des réseaux atteint non seulement des profondeurs impressionnantes, mais leur capacité est également passée de centaines de mégawatts à des gigawatts.

À ce jour, le système de câbles haute tension le plus profond installé est l’interconnecteur SaPeI, qui s’étend sur 435 kilomètres, reliant la Sardaigne et l’Italie continentale, atteignant une profondeur de 1 640 mètres sous le niveau de la mer.

Un exemple révélateur de cette révolution est le projet Tyrrhenian Links, actuellement en construction. Il reliera la Sicile à la Sardaigne et à la péninsule italienne. Il sera installé à une profondeur record de 2 200 mètres, pour une capacité de transport de 1000 MW. Tout cela est rendu possible grâce aux progrès des systèmes à courant continu haute tension (CCHT), qui peuvent acheminer des quantités d’énergie plus importantes sur de longues distances.

Si cette technologie est déjà disponible pour les eaux peu profondes, des défis techniques se posent lorsque la profondeur de l’eau augmente.

2. Les câbles sous-marins à isolation au papier imprégné : une fiabilité remarquable à l’épreuve des décennies

La première utilisation commerciale des câbles CPI remonte à 1954, avec la liaison CCHT entre l’île de Gotland et la Suède continentale. Depuis cette date, les câbles CPI sont la solution préférentielle pour tous les projets d’interconnexion CCHT sous-marine de plus de 500 kV, couvrant de longues distances à des profondeurs extrêmes.

En deux mots, un câble CPI est un type de câble spécifiquement conçu pour des applications sous-marines. Pour simplifier :

• Composition : les câbles CPI sont constitués de multiples couches de ruban en papier de haute densité, enroulées autour du conducteur. Ces rubans sont ensuite imprégnés avec un composé d’une viscosité très élevée. Le composé revêt une importance cruciale, car ce liquide épais ne doit jamais migrer, même en cas de dégradation physique du câble.
• Application : ces câbles sont utilisés pour transporter de grandes quantités d’électricité sur de longues distances, en milieu sous-marin. Ils sont particulièrement précieux pour les applications dépassant les 500 kV CC, et pour couvrir de longues distances.

Les câbles CPI présentent trois avantages indéniables dans le cadre d’applications sous-marines :

1. Fiabilité : les composés à viscosité élevée empêchent toute fuite de courant, y compris lorsque le câble est endommagé, ce qui les rend plus fiables en milieu sous-marin par comparaison aux conceptions antérieures.
2. Durabilité : certains câbles installés il y a plusieurs décennies sont encore en service aujourd’hui, ce qui témoigne d’une durée de vie remarquable.
3. Tolérance aux grandes profondeurs : lorsque leur conception intègre les caractéristiques appropriées, ils peuvent être mis en œuvre à des profondeurs d’eau extrêmes.

En substance, le câble CPI est une technologie éprouvée et reconnue pour le transport efficace de grandes quantités d’énergie en milieu sous-marin, ce qui en fait aussi un gisement clé d’innovations dans ce domaine.

Le projet Great Sea Interconnector s’apprête à repousser encore les limites de profondeur des câbles sous-marins. Il reliera Israël, Chypre, et la Grèce en passant la Crète, à une profondeur atteignant 3000 m par endroits. La liaison de 900 km entre Chypre et la Crète sera réalisée par un câble bipolaire de 1000 MW qui facilitera les échanges d’électricité entre les deux pays et contribuera ainsi à leur sécurité énergétique.

3. De nouveaux principes de conception pour surmonter les inconvénients des câbles sous-marins

La principale difficulté de mise en œuvre de la technologie CPI réside dans le risque d’élongation du système d’isolation au cours de l’installation ou du relevage du câble.

Plusieurs approches permettent de pallier ce phénomène, que ce soit en se focalisant sur la conception des câbles, sur les conducteurs, sur les matériaux employés ou sur les méthodes d’installation.

Par ailleurs, des câbles extrudés d’une capacité de plus de 500 kV sont en cours de développement. L’extrusion présente l’avantage majeur d’une tolérance plus élevée à l’élongation que celle des câbles CPI, mais elle exige que le conducteur soit parfaitement étanchéisé en cas de dégradation du câble : à 3000 m de profondeur, la pression hydraulique est si importante que l’eau peut facilement s’infiltrer sur des dizaines de kilomètres le long du câble, entraînant des coûts de réparation très élevés.

Nexans est un acteur engagé de la révolution en cours dans le secteur du transport de l’électricité. De fait, le Groupe y joue un rôle de premier plan depuis de longues années : c’est en 1977 que Nexans a déployé pour la première fois des câbles CPI CCHT, afin de réaliser l’interconnexion sous-marine du Skagerrak entre le Danemark et la Norvège, et ce même câble est encore en service près de 50 ans plus tard. Nexans dispose aujourd’hui d’une solide expertise dans la fabrication, l’installation et la réparation de systèmes CCHT en eaux profondes, qui couvre à la fois les technologies CPI et extrudée.

Le Groupe réalise actuellement le projet le plus monumental qu’il ait jamais entrepris avec le Great Sea Interconnector, qui sera l’interconnexion sous-marine la plus longue et la plus profonde du monde. Ce projet colossal symbolise le passage dans une nouvelle ère des interconnexions, au prix d’une gigantesque mobilisation de ressources et d’une maîtrise sans faille des processus logistiques.

Le succès de la transition vers un avenir durable dépendra de la force et de la portée des interconnexions, et donc de la capacité d’innovation qui est indissociable des réseaux en eaux profondes. Ceux-ci sont les fils invisibles qui forment l’étoffe de l’énergie mondiale. Si leur développement se heurte encore à certains obstacles, les solutions sont toujours à notre portée.

Les réseaux en eaux profondes sont bien plus que de simples câbles jetés sur les fonds marins : ils forment les lignes de force d’un paysage énergétique plus sûr. Ils sont aussi la manifestation tangible d’un engagement collectif en faveur d’un avenir durable, animé par le potentiel infini des énergies renouvelables.

Plus vite, plus haut, plus fort — ensemble : la devise olympique pourrait aisément s’appliquer aux profondes mutations en cours dans le secteur de la transmission et de la distribution de l’électricité.

Tandis que la décarbonation de l’énergie devient une priorité au niveau mondial, une approche unifiée s’impose pour atteindre l’objectif de zéro émission nette à l’horizon 2050. Cette ambition implique en effet d’abandonner la combustion des énergies fossiles, et de transformer les réseaux électriques afin d’y intégrer des énergies renouvelables et intermittentes.

Le monde décarboné et électrifié de demain exige un réseau rénové, bien différent des infrastructures bâties après la Seconde Guerre mondiale sur lesquelles nous comptons encore aujourd’hui, et dont la modernisation sera impérative pour la décarbonation de l’électricité. L’émergence de nouvelles technologies de stockage jouera également un rôle crucial ; mais les interconnexions entre réseaux électriques seront tout aussi essentielles pour la transition vers les énergies renouvelables, car elles conditionnent la fiabilité et la stabilité des systèmes.

Selon un récent rapport de l’Agence Internationale de l’Énergie, près de 80 millions de kilomètres de réseaux devront être créés ou rénovés d’ici 2040 — soit l’équivalent de la totalité des réseaux existants à ce jour — pour que les États soient en mesure d’atteindre leurs objectifs climatiques et d’assurer leur sécurité énergétique. En tenant compte uniquement de l’éolien offshore en Europe, il faudra ajouter entre 48 000 et 54 000 km de longueur de câbles haute tension d’ici 2050 pour atteindre les objectifs de l’éolien offshore des pays européens, selon le rapport TYNDP de l’ENTSO-E publié en janvier 2024.

Si les interconnexions mobilisent les experts depuis de longues décennies, deux paramètres majeurs les placent aujourd’hui au centre des débats : l’intensification du recours aux énergies renouvelables, et la vulnérabilité des réseaux existants face au changement climatique.

En substance, les interconnexions sont les liaisons établies entre différents réseaux dits synchrones, car ils opèrent sur une même fréquence électrique. Ces liaisons permettent les transferts d’énergie depuis les zones géographiques dont la production est excédentaire, vers celles dont la demande dépasse les capacités de production locales. La maîtrise de ces flux régionaux minimise les risques de panne de courant, et favorise la fiabilité et la stabilité des infrastructures.

En outre, les interconnexions raccordent les îles et les continents aux zones où les énergies renouvelables sont abondantes, réduisant progressivement notre dépendance aux énergies fossiles. Les liaisons entre la Crète et la Grèce, entre Majorque et l’Espagne ou entre la Tasmanie et l’Australie illustrent bien cet avantage des interconnexions, qui affranchissent ces régions insulaires des modes plus polluants de production électrique en y favorisant le développement des renouvelables.

Voici cinq innovations qui vont porter la transmission de l’électricité à des niveaux de performance inédits.

Les interconnexions mondiales sont essentielles pour la viabilité des énergies durables, et pour réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Leur déploiement exigera de véritables tours de force pour concevoir, fabriquer et installer des câbles sous-marins en haute mer capables de transmettre des charges toujours plus élevées, et de traverser des zones géographiques inaccessibles jusqu’ici.

La surveillance de haute précision des câbles et leur conception extrêmement durable du point de vue environnemental sont deux autres facettes cruciales de l’innovation en matière de transmission de l’électricité.

Au-delà de la conception, de la fabrication et de l’installation des câbles CCHT pour les infrastructures de connexion, Nexans a également mené les premiers essais de type pour des câbles de 320 kV CCHT équipés d’extrémités isolées avec le gaz g3 mis au point par GE, et intègre une part toujours plus importante de métaux recyclés dans sa production de câbles. Le Groupe démontre ainsi qu’il est à la pointe de l’innovation dans son champ d’activité.

Dans les semaines à venir, nous vous inviterons à explorer dans le détail ces innovations qui s’apprêtent à révolutionner le secteur de la transmission d’électricité.