La supraconductivité : assurer la résilience et fiabilité des réseaux d’énergie

Après le CIRED la semaine dernière, la supraconductivité a de nouveau été au centre des préoccupations lors du dernier CRU Wire & Cable Connections Summit 2025, qui s'est tenu à Prague du 24 au 26 juin et auquel Nexans a participé. Alors que le paysage énergétique mondial subit une profonde transformation, les fabricants de fils et de câbles jouent un rôle essentiel dans l'avenir de la production d'énergie, des énergies renouvelables et de l'électrification. Nexans est déterminé à être l'un d'entre eux et à mener la charge vers une plus grande électrification et une accélération de la transition énergétique.

Yann Duclot, Directeur des Unités d'Accélération de Nexans, a exposé le rôle clé des systèmes de câbles supraconducteurs dans ce domaine et comment cette technologie révolutionnaire contribuera à façonner les futurs réseaux d'énergie

Les principaux points abordés ont été les suivants:

• Introduction aux systèmes de câbles supraconducteurs
• Avantages de la transmission d'énergie à haut rendement
• Maturité de la technologie et opportunités commerciales

Les solutions HTS constituent une réponse stratégique aux enjeux liés au développement des réseaux et des lignes de transmission nécessaires pour accompagner l'électrification de l'économie ainsi que la transmission des énergies renouvelables. Cette conférence a fait écho à la dernière édition du CIRED qui s'est tenue la semaine précédente à Genève, soulignant l'importance des systèmes de câbles supraconducteurs dans la réalisation d’une transition énergétique durable.

Sécuriser l'approvisionnement en électricité

Un réseau électrique vieillissant et inadapté constitue un frein majeur à la restructuration des marchés de l'électricité aux États-Unis, en Europe et ailleurs. Les services publics font face à plusieurs défis : augmentation progressive de la demande, l’intégration non planifiée de nouvelles capacités de production, des exigences accrues en matière de fiabilité, une volatilité élevée des prix due à l’émergence de nouveaux concurrents, ainsi que des contraintes liées à l’installation de nouvelles installation, notamment celles à très haute tension.

Les propositions d'expansion du réseau conventionnel se heurtent à des difficultés persistantes, tout comme il devient évident que la réussite de la réforme du secteur est conditionnée par un renouvellement substantiel des investissements dans les infrastructures, ainsi qu’une modernisation de la transmission et de la distribution. Dès lors, l’intérêt pour les technologies innovantes susceptibles d’améliorer la capacité et la flexibilité du réseau électrique s’intensifie. L'adaptation des réseaux électriques est essentielle pour répondre à l’émergence de nouveaux usages - notamment les véhicules électriques, les pompes à chaleur, le chauffage électrique et les processus industriels - ainsi que pour optimiser la gestion des flux d’électricité issus de la production décentralisée.

De plus, il est impératif de renforcer la résilience des systèmes d'approvisionnement en électricité. Dans une perspective de transition vers une électrification totale, les combustibles fossiles ne pourront plus servir de solution alternative. Les infrastructures de transport et de distribution devront atteindre un niveau de robustesse supérieur. La continuité du service doit être assurée sans interruption possible.

La supraconductivité pour accélérer la transition énergétique et aider à relever les défis des réseaux d'énergie

Les systèmes de câbles supraconducteurs ont un rôle essentiel à jouer pour relever ces défis. Outre leur efficacité énergétique et leur fiabilité, les systèmes supraconducteurs sont plus faciles à installer et de par leur compacité nécessitent beaucoup moins d'espace que les câbles conventionnels et les lignes aériennes. Par ailleurs, ils disposent de capacité de transmission considérable: un seul câble peut transporter plus de 3 GW, ce qui est suffisant pour alimenter une grande ville.

De plus, les systèmes supraconducteurs présentent une rentabilité supérieure et peuvent être déployés plus facilement que les câbles conventionnels en cuivre et en aluminium, en particulier dans les réseaux électriques urbains. Des économies sont réalisées grâce à une occupation minimale des sols et à une réduction des besoins en infrastructures électriques telles que les sous-stations et les transformateurs.

Les systèmes de câbles supraconducteurs ne relèvent plus uniquement de la théorie, mais constituent désormais une solution opérationnelle. Les principaux opérateurs de réseaux comptent déjà sur les systèmes de câbles supraconducteurs  afin de garantir une distribution électrique à la fois résiliente et optimisée sur le plan économique.

Les câbles supraconducteurs présentent un certain nombre de propriétés avantageuses à une utilisation dans les réseaux électriques

• Les câbles supraconducteurs disposent de capacités de transmission élevées, bien supérieures à celles des câbles conventionnels en cuivre ou en aluminium. Cela permet de transporter et de distribuer l'électricité à des tensions beaucoup plus basses.
• ils peuvent transmettre une puissance considérable comparativement à leur taille. Ainsi, un seul câble HTS d'un diamètre de 17 cm (environ 6½ pouces) peut transmettre 3,2 GW. Cela équivaut à la puissance de trois réacteurs nucléaires.
• Les câbles supraconducteurs ne produisent ni chaleur ni champs électromagnétiques, il n’y a donc pas d'interférence avec les réseaux électriques, de télécommunications et de canalisations environnants.

Grâce à ces propriétés, les câbles supraconducteurs répondent aux principales difficultés rencontrées par les gestionnaires de réseaux de distribution et de transport, ainsi que d'autres grands utilisateurs d'électricité, y compris les opérateurs de transport.

Quelles sont les principales caractéristiques des systèmes HTS ?

Les câbles supraconducteurs à haute température présentent un certain nombre de caractéristiques techniques et physiques qui en font des candidats de choix pour les applications dans les réseaux électriques.

Les systèmes de câbles supraconducteurs alimentent le réseau électrique, révolutionnent la fiabilité du transport de l'énergie, augmentent la résilience du réseau énergétique et minimisent les impacts sur l'infrastructure.

De nombreux secteurs sont aujourd'hui confrontés à de grands défis qui pourraient être relevés en étendant l'utilisation de technologies révolutionnaires telles que la supraconductivité : remise en état des infrastructures énergétiques, amélioration de la fiabilité des réseaux tout en permettant de combiner efficacité et de la responsabilité environnementale et en garantissant la durabilité et la performance économiques,

Les transports, le chauffage et l'industrie devront tous être électrifiés dans les années à venir si l'on veut atteindre les objectifs de neutralité carbone. La mise en œuvre de solutions permettant d'augmenter l’approvisionnement en électricité constitue une priorité.

La supraconductivité favorise actuellement le développement d'applications industrielles innovantes, et présente un potentiel significatif pour la transformation des infrastructures essentielles. Les gestionnaires de réseaux de transport (GRT), les gestionnaires de réseaux de distribution (GRD) et les opérateurs ferroviaires doivent disposer de solutions adaptées pour répondre à l’augmentation de la demande énergétique dans les environnements urbains et les réseaux de transport. Les câbles supracondcteurs à haute température (HTS) sont spécialement conçus pour relever ce défi.

Avec plus de 30 ans d'expérience, Nexans est le leader de l'innovation dans le domaine des systèmes supraconducteurs. Nos résultats attestent de notre expertise et de nos capacités en matière d'ingénierie de pointe pour les câbles supraconducteurs et les limiteurs de courant de défaut. Nous ne nous contentons pas de façonner l'avenir, nous contribuons à alimenter le réseau électrique, à révolutionner la fiabilité du transport d'énergie, à renforcer la résilience des réseaux énergétiques et à minimiser l'impact sur les infrastructures et l'environnement.

Libérez la puissance des câbles et systèmes supraconducteurs pour le transport d'énergie à haute puissance, et ouvrez la voie à un avenir plus durable.

La supraconductivité connaît actuellement des avancées significatives dans diverses applications industrielles et offre un potentiel considérable pour la transformation des réseaux électriques. L’intégration des câbles supraconducteurs et des limiteurs de courant de défaut permet au secteur énergétique d’atteindre des niveaux élevés d'efficacité, de capacité et de durabilité. Ces développements s’inscrivent pleinement dans le cadre des objectifs mondiaux de décarbonisation et soutiennent activement la transition énergétique.

L'industrie des fils supraconducteurs investit massivement pour répondre à la demande croissante de câbles supraconducteurs. De nouvelles capacités de production visent à réduire les coûts des fils par un facteur de quatre en utilisant des processus industriels avancés.

Applications

De nombreux projets récents mettent clairement en évidence le potentiel et les possibilités des systèmes supraconducteurs. Jusqu'à présent, des câbles supraconducteurs ont été utilisés avec succès dans le réseau électrique et ce pendant plusieurs années:

• Sécuriser le réseau électrique des États-Unis contre les conditions météorologiques extrêmes et d'autres événements catastrophiques.grâce aux câbles HTS de Nexans
• Réseaux ferroviaires: Renforcer et sécuriser l’alimentation électrique de la gare Montparnasse
• Première mondiale Ampacity : premier et plus long câble supraconducteur dans un réseau électrique suburbain en Europe en 2014

#1. Sécuriser le réseau électrique des États-Unis contre les conditions météorologiques extrêmes et d'autres événements catastrophiques.grâce aux câbles HTS de Nexans

Le projet REG de Chicago, qui a été mis en service en 2022, impliquait le déploiement d'un nouveau système de câbles supraconducteurs pour relier les sous-stations voisines. Nexans a conçu, fabriqué et installé un câble supraconducteur utilisant des fils supraconducteurs à haute température (HTS) fabriqués par American Superconductor (AMSC). Le câble peut fonctionner à 12 kV, a un courant alternatif de 3000 A et peut transporter jusqu'à 62 MVA de puissance, ce qui dépasse de loin ce qui est possible avec des conducteurs conventionnels tels que le cuivre et l'aluminium. La capacité de courant élevée du câble était parfaitement adaptée aux zones urbaines denses grâce à son empreinte compacte. Le système REG a également un faible impact sur l'environnement car il n'y a pas de pertes thermiques ni d’émissions de champs magnétiques.

#2. Réseaux ferroviaires: Modernisation et sécurisation de l'alimentation électrique des réseaux ferroviaires à la gare Montparnasse

Nexans joue un rôle central dans ce projet, s'appuyant sur son expérience en matière de technologie supraconductrice et d'infrastructure électrique. Le Groupe a conçu et fabriqué les câbles supraconducteurs et a coordonné leur installation dans les conduits existants de la gare Montparnasse.

• CONCEPTION COMPACTE - 2 câbles supraconducteurs remplacent 12 câbles en cuivre conventionnels de 400 mm².
• Le système a été conçu pour utiliser l'infrastructure existante avec un câble supraconducteur dont le diamètre total correspond aux limites des gaines de réserve existantes, ce qui garantit une perte nulle, un impact environnemental nul et une exécution rapide du projet.
• Un câble haute performance a été créé pour répondre aux contraintes spécifiques des opérateurs ferroviaires, permettant un transfert d'énergie continu, et a permis de franchir une étape décisive avec un câble HTS capable de supporter un courant de défaut maximal de 40 kA dans un délai de 200 ms - établissant ainsi une NOUVELLE PREMIÈRE MONDIALE dans le domaine de la technologie de transmission d'énergie.

Davantage de projets pilotes et de démonstration sont nécessaires pour persuader les opérateurs de réseaux des avantages des technologies innovantes et leur fournir une expérience pratique - les opportunités ne manquent pas.

• L'éolien en mer : la technologie HTS transforme les projets de parcs éoliens offshore. Le consortium SupraMarine (RTE, ITP, Nexans et un leader mondial des systèmes de refroidissement Cryogéniques) développe un câble d'export supraconducteur HT AC de 100 km qui devrait permettre de réduire les coûts associés au projet, l’objectif annoncé étant une réduction d’environ 1 milliard d'euros pour un projet éolien offshore de 2 GW.

• SuperNode ltd, en Irlande, développe une solution en courant continu haute tension supraconductrice permettant d’améliorer l’efficacité de l’industrie en augmentant les capacités de transmission d’énergie à des niveaux que les câbles conventionnels ne peuvent atteindre.

• Aérospatiale : Airbus a fait part de sa feuille de route pour un vol sans émissions, dans laquelle les câbles supraconducteurs jouent un rôle essentiel. S'appuyant sur le projet ASCEND, l'initiative CRYOPROP vise à poursuivre le développement des technologies supraconductrices pour favoriser une aviation plus propre