Une grille plus robuste pour Manhattan

Les câbles d'alimentation supraconducteurs surrefroidis ont depuis longtemps le potentiel de fournir de l'énergie efficacement, car ils n'offrent aucune perte de résistance. Maintenant, ils sont examinés comme un moyen d'ajouter de la redondance dans les quartiers exigus du réseau électrique local de Manhattan, protégeant potentiellement contre les perturbations naturelles et les attaques terroristes.

Câbles froids : Une coupe transversale du câble supraconducteur à haute température d'American Superconductor montre un liquide de refroidissement se déplaçant à travers le noyau en bleu, entouré d'un réseau de fils porteurs de courant. De tels câbles peuvent transporter 150 fois le courant électrique des fils de cuivre de la même taille, sans pertes de courant dues à la résistance. Ces câbles sont au cœur d'un nouveau projet conçu pour rendre le réseau électrique de Manhattan plus résistant aux pannes et aux attaques.

En ville, les câbles supraconducteurs présentent un avantage : ils sont bien plus compacts que les fils de cuivre. Et une partie de la protection contre les surtensions requise peut être intégrée directement dans les câbles - un exploit impossible avec des fils de cuivre - ce qui réduit le besoin de disjoncteurs mécaniques encombrants dans les sous-stations urbaines.

Pour développer le concept, le Département américain de la sécurité intérieure et le principal service public de New York, Edison consolidé (Con Ed), a annoncé la semaine dernière qu'ils investiraient 39 millions de dollars au cours des trois prochaines années pour connecter deux sous-stations à des endroits non divulgués à Manhattan, permettant à chacune de prendre le relais en cas d'épuisement. L'effort utilisera la technologie de supraconducteur américain , de Devens, MA, qui fabrique des câbles dits supraconducteurs à haute température (une température élevée signifie qu'ils peuvent fonctionner à 90 degrés Kelvin) et des systèmes de contrôle associés.

Ce n'est pas une panacée pour tous les problèmes du système, mais cela nous donnerait plus de fiabilité, de flexibilité et de partage des actifs, explique Steve Kurtz, ingénieur de projet chez Con Ed, un service public dont les défauts du réseau sont devenus évidents l'été dernier lorsqu'une panne de courant a assombri certaines parties du Queens pour 10 jours. Cela rendrait la grille plus résistante.

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• Regardez une animation d'un réseau électrique plus sécurisé à New York.

Une partie des lacunes du réseau électrique à New York, comme dans de nombreuses autres régions du pays, est le manque de connexions croisées de type Internet, ce qui augmenterait la fiabilité. Les points de terminaison du réseau sont des sous-stations qui desservent généralement des dizaines de milliers de clients chacune. Un seul coup de foudre ou un écureuil errant peut brûler une sous-station, laissant des dizaines de milliers de personnes dans l'obscurité jusqu'à ce que le service public puisse remettre la sous-station en service.

La solution consiste à ajouter des connexions croisées entre les sous-stations afin que d'autres puissent rapidement intervenir pour fournir de l'électricité. Une telle redondance pourrait également s'avérer utile lors d'un attentat terroriste. Mais si une ville ajoute des connexions, elle doit également ajouter plus d'équipements pour empêcher les défauts de se propager à travers ces nouvelles connexions. Cela sonne plutôt bien, alors pourquoi ne le font-ils pas ? demande Greg Yurek, PDG d'American Superconductor. La réponse est qu'il n'y a pas assez d'immobilier dans les rues de Manhattan.

Bien sûr, tout cela est possible en utilisant des fils de cuivre et des équipements mécaniques éprouvés. Mais dans des endroits comme Manhattan, il n'y a pas de place sous le sol pour tout le câble en cuivre supplémentaire - qui doit être doté d'un espace d'air pour dissiper la chaleur - et pas de place dans les sous-stations exiguës du centre-ville pour de nouveaux disjoncteurs.

Les câbles supraconducteurs font un dixième de la taille des fils de cuivre. De plus, ils peuvent gérer la protection contre les surtensions dans le câble lui-même sans nécessiter de nouveaux ensembles de disjoncteurs encombrants. Les matériaux supraconducteurs, qui sont basés sur une céramique flexible appelée oxyde de cuivre et d'yttrium baryum, peuvent tolérer une certaine charge électrique. À chaque point jusqu'à ce maximum, ils transportent du courant sans perte. Mais dès que le maximum est dépassé, les supraconducteurs deviennent très résistifs et arrêtent la propagation des surtensions. Selon le nombre de fils que vous insérez, vous pouvez transporter plus de courant sans pertes, et vous pouvez concevoir le câble en termes d'avoir la bonne quantité de résistance en cas de surtensions, dit Alexis Malozemoff , directeur de la technologie chez American Superconductor.

Bien sûr, si le câble supraconducteur devient résistif, il peut brûler, donc du matériel est nécessaire pour éviter de tels dommages. La société affirme que des systèmes de contrôle associés non spécifiés traiteront efficacement ce problème. La nécessité est la mère de l'invention, dit Yurek. Vous pouvez mettre une [protection contre les pannes] dans le câble, avec une autre technologie propriétaire, qui, selon lui, est plus économe en espace.

Aussi sensé que cela puisse être, ce ne sera pas simple. Il faudra plus d'un an juste pour assembler toutes les pièces dans les laboratoires. Vous devez le concevoir, puis le construire, puis développer des protocoles de test, puis [faire] des tests de prototype complets, puis analyser les données, puis développer une spécification de conception pour l'installation, explique Kurtz. L'espoir est que le concept sera prouvé d'ici août 2008. La construction réelle n'aura pas lieu avant 2010.

Les supraconducteurs à haute température sont nés il y a deux décennies. American Superconductor a trouvé un moyen de commercialiser le matériau en fabriquant une version flexible de la céramique et en poussant les exigences de température jusqu'à 90 degrés kelvin plus gérables. Cette température peut être maintenue de manière fiable en utilisant de l'azote liquide pour le refroidissement.

Alors que les câbles supraconducteurs, y compris certaines lignes de transmission à Columbus, OH, Albany, NY et Long Island, progressent lentement, le projet Manhattan marque une nouvelle étape, a déclaré Yurek. Con Ed décide qu'ils sont prêts à mettre ces supraconducteurs dans leur réseau. C'est un sacré point de validation, c'est le moins qu'on puisse dire.

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