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Un projet de câble supraconducteur vise à renforcer le réseau électrique de Londres

Technologies |
Par Daniel Cardon


Un projet britannique vise à utiliser des câbles supraconducteurs pour augmenter la capacité du réseau électrique dans les zones urbaines.

La nécessité de ce projet a été mise en évidence par les restrictions imposées à la construction de logements et d’usines dans trois zones de Londres en raison de l’approvisionnement limité en électricité. Les restrictions imposées aux nouvelles habitations à Ealing, Hillingdon et Hounslow pourraient durer jusqu’à trois ans avant que le réseau ne soit mis à jour.

Le projet SCADENT (SuperConductor Applications for Dense Energy Transmission), qui se déroulera du mois prochain jusqu’à la fin de l’année 2022, vise à développer des câbles supraconducteurs à faibles pertes. Dirigé par la National Grid Electricity Transmission, les participants au projet le câblier français Nexans ainsi que les universités de Strathclyde et de Manchester et le cabinet de conseil Fazer-Nash.

Par rapport aux câbles conventionnels, les câbles supraconducteurs offrent une densité de puissance de trois à dix fois supérieure, ce qui leur permet une capacité de transport d’énergie plus élevée à des niveaux de tension inférieurs et par un nombre de lignes plus faible. Il sera ainsi possible d’augmenter plus rapidement la capacité des réseaux, et par voie de conséquence, de réaliser des économies de temps, de coûts et de carbone. La technologie HTS permet également de réduire les pertes d’énergie et d’améliorer l’environnement.

Le projet va également au-delà des applications existantes de la technologie HTS en Europe en ouvrant la voie à des tensions plus élevées et avec l’utilisation de câbles plus longs.

Câbles supraconducteurs
Trois types de supraconducteurs sont actuellement disponibles sur le marché pour les câbles d’alimentation en courant alternatif ou continu :

  • Bi2Sr2Ca2Cu3O10 (BSCCO) avec une température critique de – 160 °C
  • YBa2Cu3O7 (YBCO) avec une température critique de – 180 °C
  • MgB2 avec une température critique de – 235 °C.

Il existe deux catégories de câbles électriques supraconducteurs en fonction du type de diélectrique utilisé. La structure « diélectrique chaud » est basée sur un conducteur, refroidi par le flux d’azote liquide, entouré d’une enveloppe cryogénique utilisant deux tubes concentriques flexibles en acier inoxydable avec un vide et une super isolation entre les deux ; l’isolation diélectrique extérieure, l’écran du câble et la gaine extérieure du câble sont à température ambiante.

Dans la structure « diélectrique froide », l’azote liquide est utilisé comme partie du système diélectrique. Bien que plus ambitieuse à fabriquer, la configuration froide présente l’avantage de contenir le champ électromagnétique à l’intérieur de l’écran supraconducteur, ce qui réduit considérablement l’inductance du câble.

Refroidissement
Un autre projet du National Grid porte sur les systèmes de refroidissement des câbles, qui seront nécessaires pour les câbles HTS.

Les câbles installés dans les galeries constituent souvent une section de circuit thermiquement restrictive en raison du transfert de chaleur relativement faible à travers l’air entourant les câbles. Lorsqu’un renforcement est nécessaire, cela peut nécessiter la réalisation de galeries supplémentaires coûteuses .

Le projet CACTUS (Cable Alternative Cooling Technologies for Underground Systems), qui se déroulera jusqu’en 2024, étudiera des méthodes de refroidissement alternatives pour améliorer la tenue des câbles dans les tunnels, au moyen de simulations d’analyse par éléments finis et d’expériences ciblées. La première étape du projet consistera à étudier l’utilisation de technologies connues, telles que le refroidissement de l’air d’admission, qui sont néanmoins nouvelles pour les applications de câbles en galeries. Par la suite, des techniques plus exotiques, comme les refroidissement avec de l’azote liquide, seront envisagées.

Le financement de SCADENT provient du Fonds d’innovation stratégique (FIS) de l’Ofgem et c’est l’un des 18 projets qui viennent de recevoir le feu vert.

Nexans

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