Des câbles supraconducteurs pour renforcer et sécuriser l’alimentation électrique de la gare Montparnasse

Contexte

En partenariat avec SNCF Réseau et avec le soutien financier de Bpifrance, Nexans a rejoint en juin 2022 un projet novateur visant à moderniser l’infrastructure d’alimentation électrique de la gare Montparnasse, à Paris. Ce projet doit permettre de satisfaire les besoins croissants de l’un des plus grands nœuds ferroviaires d’Europe, et le doter d’un réseau d’alimentation à la mesure d’un trafic en constante augmentation.

Construite en 1840, la Gare Montparnasse est la 4e gare de France par la fréquentation : plus de 50 millions de voyageurs y transitent chaque année, et d’après les prévisions la gare en accueillera 90 millions en 2030. L’installation de câbles supraconducteurs doit répondre aux besoins croissants en électricité qui accompagneront la forte hausse anticipée du trafic ferroviaire.

Défis

Le projet doit relever des défis nombreux et conséquents. En premier lieu, les travaux de modernisation de l’infrastructure doivent être réalisés en minimisant les perturbations pour le trafic ferroviaire et routier environnant. La solution pour surmonter cette contrainte réside dans la mise en œuvre de câbles supraconducteurs, qui seront intégrés dans les conduites existantes de la gare. Mais cette approche implique une ingénierie complexe et une coordination très précise, afin que le chantier d’installation des câbles ne nuise pas à l’exploitation de la gare. Par ailleurs, la compatibilité entre les câbles supraconducteurs et les conduites existantes soulève des problèmes techniques qui exigent une planification et une exécution méticuleuses des opérations.

Contribution de Nexans

Nexans joue un rôle essentiel dans ce projet, en mobilisant sa maîtrise des infrastructures électriques et des technologies de supraconductivité. Le Groupe s’est vu confier la conception et la fabrication des câbles supraconducteurs, ainsi que la coordination de leur installation dans les conduites existantes de la gare Montparnasse. Grâce à leur diamètre réduit et à leurs capacités exceptionnelles, les câbles supraconducteurs sont seuls à pouvoir satisfaire le cahier des charges de SNCF Réseau : 5,3 MW par conduite, soit de 3500 A à 1500 VCC.

Les câbles supraconducteurs présentent des avantages inégalés. Grâce à leur résistance nulle, ils transmettent l’électricité avec des pertes minimales et contribuent ainsi à un monde plus durable. Le projet de la gare Montparnasse illustre aussi parfaitement leur capacité à acheminer des puissances très élevées en occupant un espace très faible. Un seul câble supraconducteur peut remplacer de multiples câbles en cuivre, et la possibilité d’établir des liaisons à grande capacité de 1500 V avec une empreinte réduite s’est avérée déterminante pour renforcer la sécurité de l’alimentation électrique de la gare.

Dans les premières étapes du projet, les composants Nexans (câble, jonction et terminaisons) ont été conçus et fabriqués à Bourg-en-Bresse, Calais et Hanovre afin de réaliser une boucle prototype. Celle-ci a été testée dans le laboratoire de la SNCF situé à Vitry-sur-Seine avant de lancer la production des deux câbles définitifs, tirés en 2023 dans les conduites existantes pour raccorder les caténaires des voies desservant la gare Montparnasse à la sous-station de Vouillé.

Avec l’installation de câbles supraconducteurs dans la gare Montparnasse, Nexans ouvre des perspectives nouvelles pour la durabilité, la fiabilité et l’efficacité des systèmes d’alimentation électrique dans le secteur ferroviaire. La contribution du Groupe témoigne de son engagement en faveur d’une électrification innovante et de la promotion du développement durable dans le monde.

Contexte

En service depuis 2021, le réseau électrique résilient (Resilient Electric Grid, ou REG) de Chicago est un projet mené en partenariat avec American Superconductor (AMSC) et Commonwealth Edison (ComEd). Il vise à sécuriser cette infrastructure critique face à des conditions climatiques extrêmes ou des événements catastrophiques, en interconnectant différents actifs situés dans le centre-ville de Chicago au moyen de câbles supraconducteurs : par leur densité élevée de courant, leur emprise d’installation réduite et leur empreinte environnementale minime, ces câbles présentent en effet des caractéristiques idéales pour un déploiement dans des zones urbaines densément peuplées.

Défis

L’architecture classique des réseaux urbains de distribution cloisonne les sous-stations entre elles afin de prévenir les effets en cascade d’éventuels courants de défaut. Mais ceci a l’inconvénient de brider la résilience de l’infrastructure, en limitant les ressources disponibles pour rétablir le réseau en cas de coupure due aux rigueurs du climat ou à un acte malveillant. L’objectif du projet REG est précisément d’atténuer les conséquences des pannes de courant sur cette infrastructure critique.

Contribution de Nexans

Nexans joue un rôle déterminant dans le projet REG, en assurant la conception, la fabrication et l’installation du câble supraconducteur moyenne tension. Celui-ci intègre les fils supraconducteurs propriétaires à haute température critique (HTS, pour High Temperature Superconductor) d’AMSC, et peut transporter des courants et des puissances élevés. D’une tension de service nominale de 12 kV, le câble tolère un courant alternatif de 3000 A et une puissance allant jusqu’à 62 MVA, dépassant largement les performances des conducteurs résistifs tels que le cuivre ou l’aluminium. Ses dimensions compactes et sa faible empreinte environnementale en font un matériau idéal dans des contextes urbains.

Le câble HTS et les connecteurs du système REG ont été fabriqués par Nexans dans son usine spécialisée de supraconducteurs située à Hanovre, en Allemagne ; les accessoires ont été produits sur le site Nexans de Calais. Pilote du projet, AMSC a fourni le système de refroidissement par azote liquide ainsi que le fil Amperium HTS. Nexans collabore avec AMSC depuis plus de 18 ans, témoignant de la volonté pérenne du Groupe de promouvoir les technologies de supraconductivité.