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Ils jouent la performance

Jean-Charles Guézel

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- Les liaisons aériennes doivent désormais compter avec de nouvelles générations de lignes, beaucoup plus discrètes et plus performantes.

Ce n'est un secret pour personne : les pylônes électriques ne font plus recette. Ils gâchent le paysage, craignent les tempêtes et occupent trop d'espace. Place aux lignes enterrées, isolées par conséquent. Le thème n'est certes pas nouveau mais il prend chaque jour un peu plus d'ampleur. Partout, les projets se multiplient autour de l'isolation synthétique, de l'isolation gazeuse et des cryocâbles supraconducteurs, les trois familles en lice pour le sauvetage esthétique de nos campagnes et de notre environnement périurbain. Seul problème : leur coût, forcément supérieur à celui des lignes aériennes.

Le XLPE accède aux très hautes tensions

Forcément ? Pas si sûr. En moyenne tension, les câbles à isolation synthétique sont d'ores et déjà compétitifs avec l'aérien, et tellement plus discrets. En fait, c'est en haute et très haute tension que se pose réellement le problème du surcoût. Mais là aussi, c'est l'isolation synthétique qui a le vent en poupe (10 à 20 % de croissance annuelle).

« Elle bénéficie d'un retour d'expérience très positif », disent les spécialistes. En quelques années, le coût de cette technologie, qui était 25 à 30 fois plus élevé que celui de l'aérien, n'est plus que seulement 5 à 10 fois plus cher si l'on considère, par exemple, le cas d'une liaison triphasée 400 kV/2 000 MW.

En la matière, le maître mot est XLPE, autrement dit polyéthylène réticulé, utilisable en service normal jusqu'à 90 °C au lieu de 80 °C pour le polyéthylène haute densité. Grâce à la rigueur des contrôles de pureté, à la maîtrise des processus d'extrusion, à l'efficacité des barrières d'étanchéité aluminium/polyéthylène et à celle des produits inhibiteurs d'arborescences (les impuretés et l'humidité étant les principaux ennemis du diélectrique), les très hautes tensions et puissances lui sont désormais accessibles.

Très récemment, c'est cette solution qui a été retenue pour l'énorme projet d'alimentation (1 720 MVA) de l'aéroport de Barajas, à Madrid. Un double circuit de 400 kV (2 500 mm2 de section de câbles) installé dans un tunnel ventilé de 12,5 km de long. C'est aussi le XLPE que l'on retrouve dans un autre projet de 400 kV, à Londres cette fois, et pour une puissance de 1 600 MVA sur 20 km.

La longueur : c'est précisément le point faible de l'isolation synthétique en courant alternatif, cela en raison des pertes diélectriques et de la puissance réactive qui se développe dans le condensateur formé par le conducteur, le sol et l'isolant. Même avec un plastique de bonne qualité, cette puissance augmente environ 20 fois plus rapidement avec la distance que pour un câble aérien. Et faute de prévoir un système de compensation adéquat, elle réduit d'autant la puissance transmissible. D'où le retour en grâce du courant continu...

Liaisons à longue distance

Pendant longtemps, la difficulté, ici, a été de s'affranchir de l'effet d'accumulation locale (potentiellement dangereuse) de charges dites "d'espace" dans l'isolant. Un mauvais souvenir, ou presque, comme en témoigne la floraison de lignes HVDC (High Voltage Direct Current) à travers le monde. ABB Power Technology, l'un des spécialistes reconnus du domaine, a ainsi déployé dans le Sud australien (projet Murraylink) pas moins de 177 km de liaison continue sous +/- 150 kV. Cette liaison fait appel à un câble extrudé (HVDC Light) conçu pour véhiculer 200 MW. Toujours en courant continu, mais avec du papier imprégné cette fois, le même fournisseur a également équipé la liaison 450 kV de 600 MW et de 270 km qui relie la Suède à la Pologne.

Ceci dit, le courant alternatif, même sur de longues distances, n'a pas dit son dernier mot. Comment ? Grâce aux lignes à isolation gazeuse, caractérisées par des pertes résistives trois fois plus faibles qu'en aérien et par des capacités diélectriques cinq fois moindres. Alors que les experts estiment que l'isolation synthétique aura du mal à dépasser les 2 000 MW (avec une station de compensation de l'énergie réactive tous les 20 km), ils pensent à l'inverse que l'isolation gazeuse ne sera compétitive - vis-à-vis de l'isolation synthétique - qu'au-delà de cette puissance et pour des longueurs bien supérieures.

Concrètement, une ligne à isolation gazeuse comprend sur chaque phase un conducteur maintenu par des entretoises au centre d'une gaine métallique dont il est isolé électriquement par le gaz sous pression (mélange d'azote et d'hexafluorure de soufre). Son emprise au sol est cinq fois inférieure à celle d'une ligne aérienne et les perturbations électromagnétiques nettement réduites. Mieux, d'après certaines études comparatives vis-à-vis de l'aérien, études faites sur la base d'une liaison 2 000 MVA sous 3 000 A, l'économie réalisée sur les pertes par effet joule pourrait représenter annuellement 10 % de l'investissement initial...

Un argument qui ne suffit toutefois pas à convaincre les investisseurs vu le petit nombre de projets conduits en ce sens. Citons tout de même deux réalisations marquantes : celle d'Areva T&D autour d'une ligne 420 kV/4 000 A visant à renforcer le réseau électrique des West Midlands, en Grande-Bretagne, et celle de Siemens pour la sous- station de Sai Noi, dans la région de Bangkok (Thaïlande), en 550 kV sous 4 000 A (3 800 MVA en triphasé).

Les câbles supraconducteurs

Si l'isolation gazeuse est perçue comme une solution futuriste, c'est encore plus vrai pour les câbles supraconducteurs refroidis à très basse température. Du fait de leur très faible niveau de pertes (hélas pas nul en alternatif), ces cryocâbles s'avèrent capables, à diamètre égal, de transporter de trois à cinq fois plus d'énergie que des câbles traditionnels. Un avantage qui peut se révéler décisif en environnement urbain lorsqu'il s'agit, par exemple, de relever la puissance d'une liaison souterraine existante sans pour autant augmenter le nombre ou le diamètre des gaines.

En Europe, Pirelli y travaille, de même que Nexans. Ce dernier coordonne notamment le projet Super3C (Super Coated Conductor Cable) consacré à la mise au point d'un câble supraconducteur à haute température critique (celle de l'azote liquide) dit de deuxième génération. Au lieu des classiques rubans multifilamentaires à gaine d'argent, ce câble met en oeuvre des rubans multicouches moins coûteux, réalisés à partir d'un substrat métallique recouvert de plusieurs couches de céramiques et dont l'une est supraconductrice. L'objectif est de fabriquer un prototype monophasé de 30 m pouvant transmettre une intensité de 1 000 A sous 10 kV.

Dans le cadre d'un projet de 30 millions de dollars, placé sous l'égide du ministère américain de l'Énergie, Nexans développe par ailleurs un câble de 610 m de long et d'une capacité approchant 600 MVA sous 138 kV. Intégré au réseau géré par la Long Island Power Authority (New York), ce câble permettra d'alimenter 300 000 foyers. Mise en place prévue pour la fin 2005.

LES EXIGENCES

- Moindre sensibilité aux aléas climatiques - Moindre emprise au sol - Augmentation de la puissance à diamètre de gaine donné

LES SOLUTIONS

> Lignes enfouies à isolation synthétique > Lignes à isolation gazeuse > Câbles supraconducteurs

Câble moyenne tension "tout terrain"

- Tension : 5 à 46 kV - Isolation : polyéthylène réticulé (avec retardateur d'arborescence éventuellement) ou caoutchouc d'éthylène propylène

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