Interconnexions de réseaux en eaux profondes : l’articulation essentielle entre les renouvelables et la sécurité énergétique

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.