AmpaCity : un câble HT supraconducteur d’un kilomètre

RWE, Nexans et le KIT vont installer sur le réseau électrique d’Essen le plus long câble supraconducteur haute tension intra-urbain du monde. Si l’essai de deux ans est concluant, ils déploieront cette technologie qui augmente les débits, tout en réduisant les pertes, les coûts et les emprises au sol.

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AmpaCity : un câble HT supraconducteur d’un kilomètre
Un câble où les conducteurs sont concentriques

Le fournisseur allemand d’énergie RWE va remplacer un câble haute tension en cuivre reliant deux postes transformateurs situés dans la ville d’Essen, par un câble supraconducteur à haute température, c'est-à-dire refroidi à l’azote liquide (-200°C). Mesurant un kilomètre, il s’agira du plus long câble supraconducteur installé au monde.

Ce câble concentrique triphasé de 10 kV conçu pour une capacité de transport de 40 mégawatts sera produit par Nexans. Dans le cadre de ce projet, l’Institut Technologique de Karlsruhe (KIT) se chargera d’analyser les matériaux supraconducteurs et les isolants appropriés.
Cette installation sera également la première à associer un câble supraconducteur à un limiteur de courant supraconducteur assurant la protection contre les surintensités. Ce limiteur sera fabriqué par l’unité Nexans spécialiste des supraconducteurs basée à Hürth (Allemagne).

Restructurer les réseaux intra-urbains

Ce projet, baptisé AmpaCity, sera évalué in-situ pendant 2 ans. Si l’expérience est concluante, RWE pourrait installer des liaisons supraconductrices de 10 kV sur de vastes tronçons du réseau principal de distribution électrique de la ville d’Essen, afin de délester les liaisons à haute tension.

A moyen terme, cela devrait engendrer des gains d’efficacité et réduire les coûts d’exploitation et d’entretien, ainsi que la superficie des terrains utilisés. En effet, le démantèlement d’un grand nombre de postes transformateurs 110/10 kV libérerait de précieux espaces dans les zones intra-urbaines.

Le projet AmpaCity bénéficie du soutien de la direction de la recherche énergétique du Ministère fédéral de l’Economie et de la Technologie (BMWi). Le coût total de ce projet de recherche s’élève approximativement à 13,5 millions d’euros, incluant 6 millions d’euros de fonds gouvernementaux.

Le lancement de ce projet fait suite à une étude menée par le KTI, sur la faisabilité technique et la viabilité économique d’une solution supraconductrice à moyenne tension. Elle a révélé que les câbles supraconducteurs constituent la seule alternative raisonnable aux câbles en cuivre haute tension dans les réseaux urbains et que leur utilisation permettrait de supprimer des postes transformateurs qui consomment beaucoup de ressources et de terrains.





Bien qu’il soit également possible d’utiliser des câbles moyenne tension en cuivre dans des zones intra-urbaines pour le transport de puissances élevées, le ratio coût-efficacité de cette solution serait annihilé par les pertes ohmiques nettement plus élevées. En outre, des câbles moyenne tension classiques sont également exclus pour le projet d’Essen car ils nécessitent des emprises au sol nettement plus importantes. Au lieu d’un seul câble supraconducteur de 10 kV, cinq câbles en cuivre devraient être posés en parallèle, ce qui est souvent impossible compte tenu du manque d’espace sous les rues.

Un conducteur électrique quasi parfait

Les supraconducteurs à haute température (refroidis à l’azote liquide) tels que ceux utilisés dans le projet AmpaCity sont prêts à être déployés dans des applications énergétiques depuis quelques années déjà, même s’ils n’ont pas encore été mis en œuvre à grande échelle. En effet, grâce à l’optimisation des procédés de production, les fils supraconducteurs sont devenus disponibles en longueurs et quantités suffisantes.

La supraconductivité est une technologie efficace car elle contribue à économiser les matériaux et les ressources énergétiques. Les experts prévoient ainsi que ces câbles innovants seront bientôt en mesure de concurrencer les solutions à base de cuivre dans les applications grosses consommatrices d’énergie. D’ailleurs, le BMWi considère les équipements supraconducteurs comme des composants majeurs des futurs concepts d’approvisionnement énergétique.

La supériorité technique des câbles supraconducteurs est due aux propriétés du matériau constituant le conducteur. A des températures avoisinant -200°C, le matériau se transforme en un conducteur électrique quasi parfait, capable de transporter au moins 100 fois plus d’électricité que le cuivre. En pratique, la compacité du supraconducteur, en dépit de son enveloppe de refroidissement, lui confère une capacité de transport d’électricité cinq fois supérieure à celle d’un câble cuivre de même section, et ce avec des pertes électriques bien moindres.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.rwe.com & http://www.nexans.com

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