La supraconductivité suscite actuellement un vif intérêt et des débats passionnants, alimentés notamment par la recherche sur les supraconducteurs à température et pression ambiante dont la découverte provoquerait une révolution technologique. Les nombreuses questions soulevées par ces travaux rappellent les défis scientifiques que les chercheurs ont dû surmonter lorsqu’ils ont découvert les supraconducteurs à haute température en 1986. Retour sur cette technologie cruciale pour l’industrie du câble, en explorant les avancées récentes, les défis persistants, mais aussi comment Nexans fournit le tout premier système de câbles supraconducteurs au monde intégré à un réseau ferroviaire.
Alors que nous nous dirigeons vers un avenir tout électrique, la nécessité d’augmenter l’approvisionnement en énergie dans les villes devient de plus en plus urgente. Le besoin de résilience est tout aussi important : l’électricité devenant la principale source d’énergie, l’approvisionnement devra être fiable à 100 %. Les temps d’arrêt ne sont pas une option.
Pourquoi les supraconducteurs ?
Les câbles supraconducteurs sont des miracles de connectivité électrique. Ils présentent des qualités uniques qui les rendent parfaitement adaptés aux projets.
Tout d’abord, les câbles supraconducteurs peuvent transporter des courants extraordinairement élevés, bien supérieurs à ceux des câbles classiques en cuivre ou en aluminium. Il est donc possible de transmettre et de distribuer l’électricité à des tensions relativement faibles. En pratique, cela signifie qu’il est moins nécessaire d’installer des sous-stations dans les centres-villes, ce qui représente une économie importante.
Deuxièmement, les supraconducteurs peuvent transmettre une énorme quantité de puissance par rapport à leur taille. Par exemple, un seul câble supraconducteur d’un diamètre de 17 cm seulement peut transmettre 3,2 GW, soit suffisamment pour alimenter une grande ville. Les couloirs pour les câbles supraconducteurs peuvent être aussi étroits qu’un mètre, ce qui signifie qu’ils peuvent être déployés avec un minimum de perturbations.
Enfin, les câbles supraconducteurs ne produisent pas de chaleur et peuvent être entièrement blindés d’un point de vue électromagnétique, ce qui évite toute interférence avec les réseaux d’électricité, de télécommunications et de canalisations qui sillonnent généralement les villes. Bon nombre des contraintes qui régissent l’acheminement des câbles ne s’appliquent pas lorsque des supraconducteurs sont utilisés.
En outre, les supraconducteurs sont incroyablement efficaces. Les câbles supraconducteurs ont une résistance extrêmement faible lorsqu’ils transportent un courant alternatif et aucune résistance lorsque le courant est continu, de sorte que les pertes sont minimes.
Une première pour le rail
Nexans travaille avec la SNCF, la société nationale des chemins de fer français, sur un projet pionnier visant à renforcer l’alimentation électrique de la gare Montparnasse à Paris à l’aide de câbles supraconducteurs.
Montparnasse est l’une des gares les plus fréquentées de France et accueille plus de 50 millions de voyageurs par an. Ce chiffre devrait dépasser les 90 millions d’ici 2030. Pour faire face à cette nouvelle demande, il faudra des trains supplémentaires – et de l’énergie supplémentaire.
Comme pour toute mise à niveau de l’alimentation électrique d’un centre-ville, le grand défi à Montparnasse était de trouver un moyen de mettre en place une nouvelle alimentation électrique sans avoir à creuser les routes environnantes, ce qui peut être un processus long, coûteux et perturbateur.
Heureusement, le chemin de câbles existant entre la gare Montparnasse et la sous-station qui la dessert disposait de conduits de rechange. Malheureusement, il n’y en avait que quatre. L’utilisation de câbles en cuivre classiques pour fournir la puissance requise nécessiterait une douzaine de câbles. Que pouvait-on faire ?
Les câbles supraconducteurs sont la solution. La solution de Nexans n’utilise que deux câbles, chacun d’un diamètre inférieur à 100 mm, afin de pouvoir les enfiler facilement dans les conduits existants. Malgré leurs petites dimensions, chaque câble est capable de transporter 5,3 MW, soit 3500 A à 1500 VDC – une énorme quantité d’énergie électrique.
Ce projet est d’autant plus important qu’il s’agit de la toute première utilisation de câbles supraconducteurs en France et de la première intégration de supraconducteurs dans un réseau ferroviaire dans le monde. La nouvelle alimentation électrique de Montparnasse sera mise en service en 2023.
Que nous réserve l’avenir ?
Le projet Montparnasse souligne l’énorme potentiel des systèmes de câbles supraconducteurs pour renforcer l’alimentation électrique des villes, en particulier lorsque les contraintes de site limitent l’utilisation des câbles classiques en cuivre et en aluminium.
Mis à part le transport ferroviaire, les systèmes de câbles supraconducteurs sont appelés à jouer un rôle de plus en plus important dans la satisfaction de la demande croissante d’électricité. Celle-ci est alimentée par de nouvelles utilisations commerciales – telles que les centres de données – et par de nouvelles sources de consommation domestique, notamment la recharge des véhicules électriques, les pompes à chaleur et la climatisation.
En plus de répondre à la demande accrue d’énergie en vrac, les systèmes supraconducteurs joueront un rôle essentiel dans le renforcement de la résilience des réseaux électriques urbains.
Le projet REG (Resilient Electric Grid) à Chicago, aux Etats-Unis, souligne cette orientation. Nexans a conçu, fabriqué et installé un câble supraconducteur pour le système REG, qui contribue à prévenir les pannes de courant en interconnectant et en partageant la capacité énergétique excédentaire des sous-stations voisines, et en empêchant les courants de défaut élevés.
Nexans est le leader mondial des systèmes de câbles supraconducteurs. Grâce à nos capacités uniques en matière de R&D, d’innovation, de test, de fabrication et de déploiement, nous sommes parfaitement placés pour aider nos clients, partenaires et parties prenantes à se préparer à électrifier l’avenir.