1. Résumé 1.1. Avantages de la supraconductivité à haute tem
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Seite 1 Zusammenfassungen der HTSL-Systemstudie in Französisch 1. Résumé L’ étude système „Supraconductivité à haute température (HTSC) et réseau“ montre, compte tenu des connaissances actuelles dans le domaine, quelles contributions, autant du point de vue technique qu’économique, peut apporter l’utilisation des matériaux et composant HTS dans un système tel que le réseau électrique. 1.1. Avantages de la supraconductivité à haute température. En plus d’une résistivité nulle les HTSC permettent des densités de courant très élevées, ce qui peut être déterminant dans l’enjeu économique pour l’introduction de ces nouvelles technologies. Les valeurs de densité de courant pour les matériaux les plus connus sont aux alentours de 100 A/cm2 soit un facteur 10 au dessus des conducteurs classiques aluminium ou cuivre. Une des autres propriétés intéressante est la transition de l’état supraconducteur à l’état normal, utilisée pour des fonctions de limitation. Au vu des coûts d’investissement et d’entretient l’utilisation des composants HTSC n’est pas justifiée par la seule diminution des pertes. Cependant il est clair qu’il existe des besoins dans les réseaux où l’utilisation des composants HTSC est prévisible. L’intégration des limiteurs de courant et des transformateurs en est un bon exemple. Il y a combinaison des avantages d’avoir à la foi des pertes réduites et aussi un comportement en limiteur de courant. L’impédance du transformateur peut ainsi être réduite et par conséquent sa capacité augmentée, d’où une meilleure stabilité en tension du côté secondaire. Cette synergie conduit à une réduction des coûts d’investissement, une augmentation des capacités d’utilisation des réseaux de transport et de distribution ainsi qu’une augmentation de leur efficacité énergétique. 1.2. Résultats des études de cas Un système optimal de transmission d’énergie utilisant les propriétés particulières des technologies de la supraconductivité nécessite une attention particulière. Les thèmes suivant ont été traités dans les études de cas: Stichwort Thema - Augmentation de la capacité de transport des réseaux - Augmentation du maillage des réseaux - Augmentation de la qualité et disponibilité du réseau - Redimensionnement de certains éléments du réseau - Réduction des pertes - Contrôle de flux dans les réseaux maillés - Contrôle de réseaux étoilés - Réduction des impacts environnementaux Titel 30.11.2001 / wi C:\DOKUME~1\WI\LOKALE~1\TEMP\C.LOTUS.NOTES.DATA\~1933772.DOC Seite 2 - Augmentation de la stabilité dynamique - Interconnexion d’installations de production - Développement de nouveaux concepts de disjoncteurs - Transport d’énergie en courant continu Les résultats de cette étude système sont classés dans les catégories „Visions“, „Idées“ „solutions“ et „solutions économiques“ : Solutions économiques: Les études de cas concernant le limiteur de courant montrent qu’il a techniquement tout son sens quel que soit la puissance nominale ou le niveau de tension. Les prix de tels appareils sont actuellement difficiles à formuler, ils devraient se situer dans une fourchette de 1 à 15 CHF/kVA. Un coût dans la partie inférieure de cet intervalle permettrait une utilisation économiquement intéressante dans les réseaux de distribution ou les réseaux d’entreprises. Ceci découle de la possibilité de remplacer des disjoncteurs de puissance coûteux par des appareils plus simples. D’autre part en prenant un prix de 4 CHF/kVA pour le limiteur, les avantages économiques sont résumés dans la tabelle ci-dessous: Feeder: station 380/220 kV station 220/110 kV réseau industriel centrale 1200 MW centrale 200 MW réseau suprarégionnal (p.ex. 60 kV) réseau de distribution régional (p.ex. 16 kV) réseau basse tension 400V + --++ + ++ ++ + + = ++ ++ extension des investissement s Installation existante disponibilité accrue Etude de cas Redimensionn ement Nouvelle installation ++ = =/+ ++ +/++ ++ = +/++ ++ ++: économiquement très intéressant; '+: économiquement intéressant =: gain possible -: pas d'avantage économique; '--: mauvaise application Les avantages du transformateur supraconducteur sont des pertes faibles, un volume et un poids réduit et une meilleure compatibilité environnementale. Compte tenu de leur comportement au réenclenchement les premiers emplacements économiquement intéressants des transformateurs supraconducteurs seront dans les réseaux urbains et comme interface pour des centrales. Avec l’inclusion de la fonction de limitation l’aspect économique sera d’autant plus intéressant. Solutions: En raison de pertes plus faibles, les câble supraconducteurs peuvent véhiculer plus de puissance dans un conduit existant de section donnée. En raison des courants très élevés, ces câble devraient être construits différemment des câbles conventionnels en cuivre. Outre un montage coaxial un montage concentrique des trois phases est faisable. Pour les deux variantes les champs externes pourraient être maintenus à un niveau très faible ce qui pourrait être nécessaire au vu des courants très importants. Avec ces arrangements, il serait possible de donner à un câble de 110 KV aux mêmes dimensions la capacité de transport de celui d’un câble de 380 KV. Stichwort Thema Titel 30.11.2001 / wi C:\DOKUME~1\WI\LOKALE~1\TEMP\C.LOTUS.NOTES.DATA\~1933772.DOC Seite 3 L’enjeu du câble est particulièrement intéressant pour un système à courant continu, grâce à des courants très élevés il serait possible d’éliminer un niveau de tension du réseau. 11kV G G G G 24kV 220kV AC réseau urbain 24kV 220kV AC réseau urbain 24kV FCL 24kV AC FCL réseau urbain 24kV 24kV DC réseau urbain 0km 30km compensation Du côté purement technique on en tire les conclusions: Les câbles supraconducteurs sont intéressant au dessus de 20 kV aussi bien en AC qu’en - DC - Du point de vue économique le câble DC supraconducteur est plus attractif que sa version AC. Pas de pertes de conduction, pas de pertes diélectriques et un design très compact sont des avantages décisifs. L’enjeu pour le SMES HTS est actuellement réduit car nous ne disposons pas des matériaux (céramiques BISSCO) avec des densités de courant suffisantes en présence d’un champ magnétique élevé. Avec l’avènement des conducteurs à base d’ YBCO le problème sera à reconsidérer car ses capacités sont très supérieures. Idées: La construction de réseaux avec des câbles et transformateurs supraconducteurs à faibles pertes, coaxiaux ou concentriques peut augmenter leur capacité de transport. La capacité à établir des courants importants dans des câbles supraconducteurs offre la possibilité de remplacer dans certains cas le niveau 380 kV par du 110 kV. D’autre part on pourrait laisser le réseau européen à 380 kV et opérer une transformation directe sur des dorsales supraconductrices pour le réseau de distribution. Visions: Si, pour des raisons écologiques, la réalisation de lignes aériennes devenait par trop difficile et qu’il faille les enterrer alors le câble supraconducteur offrirait la possibilité de suivre la demande sans cesse croissante des centres urbains, ce de manière à la foi économique et écologique. Des connexions supraconductrices sous les tunnels routiers ou ferroviaires transalpins sont des scénarii imaginables pour une dorsale de transit à travers la Suisse combinant faibles pertes et avantages environnementaux. Stichwort Thema Titel 30.11.2001 / wi C:\DOKUME~1\WI\LOKALE~1\TEMP\C.LOTUS.NOTES.DATA\~1933772.DOC
