Une résistance électrique nulle pour de nouvelles applications

Comment les supraconducteurs transforment la gestion de l’énergie

Une technologie potentiellement révolutionnaire pour Nexans

Un nouveau procédé mis au point dans des universités et des laboratoires nationaux ou industriels a permis la fabrication de fines couches supraconductrices.

Ces films minces se composent de cristaux plats de céramique, à l’intérieur desquels le courant circule le long de plans parallèles. Elles constituent de parfaits modèles cristallins simples, qui nous ont aidés à comprendre que la connectivité et l’alignement des cristaux conditionnent les performances haute tension dans toutes les céramiques supraconductrices, que ce soit sous forme de dépôts, tels que des cuprates d’yttrium, ou par fusion et moulage, par exemple de cuprates de bismuth massifs (du latin cuprum, cuivre).

A l’échelle du laboratoire, si nous extrapolons le courant obtenu sur une couche revêtue d’un micromètre (µm) à une section de 1 cm², nous pouvons atteindre l’équivalent de plusieurs millions d’ampères dans un supraconducteur optimisé par l’emploi de technologies similaires à celles utilisées en microélectronique. Ce chiffre dépasse largement les quelques centaines d’ampères/cm² possibles dans les céramiques massives produites par fusion et moulage.

En matière de systèmes de câble, un grand pas en avant a été la combinaison du savoir-faire dans la fabrication des fils, la conception et la production des câbles, et son adaptation à ce nouveau type de matériau.

Le plus récent et plus important site de test du projet LIPA (Long Island Power Authority) offre la puissante démonstration d’un travail collaboratif dans lequel le savoir-faire de Nexans en matière de câbles et ses compétences de fabricant ont pris une part décisive.

Cette collaboration a abouti à un câble de 600 mètres, reliant deux sous-stations et fonctionnant à –200°C (azote liquide). Ce câble présente une capacité de transport de 600 MVA – soit 3 fois plus que les lignes existantes occupant la même emprise – assortie d’un moindre impact sur l’environnement (fig. 2).

Les applications supraconductrices sortent aujourd’hui lentement du laboratoire pour devenir opérationnelles, au travers de câbles et de nouveaux types d’équipements mis en œuvre sur des réseaux d’énergie. A l’heure où les préoccupations énergétiques font les gros titres, la supraconductivité s’affirme comme une alternative pratique car elle ouvre la voie à des équipements plus compacts, légers et efficaces.

La technologie se prête à diverses applications :

  • Transport HT sur des itinéraires critiques, avec une capacité supérieure et un impact réduit sur l’environnement
  • Limiteur de courant de défaut afin de protéger les équipements en cas de panne et de contribuer à sécuriser le réseau en facilitant la coupure des circuits (fig. 1)
  • Stockage d’énergie (ou compensation) au moyen de bobines supraconductrices à haute inductance et faibles pertes
  • Chaînes de conversion compactes et d’une grande efficacité (générateurs-câbles-moteurs) pour l’énergie offshore, les navires tout électriques ou les avions

S’il est encore difficile de mettre en œuvre les matériaux HTS actuels, une intense activité sur le front scientifique laisse augurer de possibles découvertes majeures dans un avenir proche, avec la mise en production à grande échelle de techniques de revêtement de films à mesure que les électriciens se familiarisent avec la supraconductivité. Même des améliorations mineures dans les matériaux supraconducteurs ainsi que leur reproductibilité et leurs performances pourraient nettement accélérer le développement et la généralisation des applications supraconductrices. L’expérience de Nexans dans les systèmes supraconducteurs clés en main pourrait permettre aux clients du Groupe de tirer rapidement parti du potentiel de la supraconductivité pour réaliser de nouvelles avancées.
 

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Limiteurs de courant de défaut assurant la protection d’un site industriel en Allemagne

 

 

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Projet LIPA : le premier câble supraconducteur HTS haute tension au monde