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Article spécialisé: Vers le réseau électrique du futur


Septembre 2013

Les énergies renouvelables, l’efficacité et l’extension du réseau électrique sont les piliers fondamentaux de la politique énergétique suisse. En proposant des solutions dans les trois domaines, 3M contribue à l’avènement du tournant énergétique. Différents concepts innovants sont prêts pour l’extension des réseaux électriques: des câbles conducteurs, des solutions avec capteurs pour la réhabilitation des transformateurs, ou encore des projets de développement dans le domaine des accumulateurs.

La Suisse a décidé d’effectuer le tournant énergétique: la sortie progressive de l’énergie nucléaire sera majoritairement compensée par les énergies renouvelables et des mesures d’efficacité. La transformation programmée de l’alimentation électrique jusqu’à la multiplication de la production énergétique décentralisée a également des conséquences pour les réseaux, et l’urgence est grande. Le Conseil fédéral a donc présenté sa «Stratégie Réseaux électriques» en juin 2013, qui constitue la base pour un développement accéléré des réseaux et donne des informations détaillées pour l’aménagement des réseaux de transmission et de distribution.

Il y a urgence dans le domaine des réseaux

En Suisse, les réseaux de transmission vieillissent. Deux tiers du réseau d’une longueur totale de 6700 km ont plus de 40 ans. Si seuls 150 km de lignes ont été construits au cours des 10 dernières années, Swissgrid estime nécessaire le développement et la rénovation de 1300 km de lignes pour le réseau à très haute tension au cours des 20 prochaines années. A l’heure actuelle, le réseau suisse présente déjà des difficultés d’approvisionnement et, avec la Stratégie énergétique 2050, le réseau de transmission devra faire face à de nouveaux défis: d’une part, les lignes doivent être raccordées aux centrales à accumulation par pompage, afin que l’énergie excédentaire des centrales solaires ou éoliennes puisse être stockée. D’autre part, pour compenser largement l’alimentation très fluctuante fournie par les énergies renouvelables, les importations et les exportations de courant sont également extrêmement importantes. Le raccordement au réseau électrique européen est donc urgent. La Suisse n’est pas seule à devoir relever ce défi. D’autres pays européens y sont également confrontés et doivent renouveler leur réseau électrique pour l’avenir. 3M a intégré cette grande tendance et conçoit des solutions innovantes pour des réseaux électriques intelligents et performants.

Deux fois plus de courant sur les anciens tracés

L’entreprise pluritechnologique a conçu un conducteur en composé spécial aluminium-céramique, le câble ACCR (Aluminium Conductor Composite Reinforced). Ces conducteurs haute température peuvent transporter deux fois plus de courant que les câbles classiques en aluminium et en acier, et même lors d’une température de service allant jusqu’à 210° C, ils présentent une flèche particulièrement faible. Cela permet de doubler la capacité de transport d’une ligne à haute tension en utilisant l’infrastructure de mâts existante, rien qu’en changeant le câble. Comme le révèle une étude de l’Université technique de Rhénanie-Westphalie à Aix-la-Chapelle (RWTH) commandée par 3M, le renforcement du réseau avec des câbles ACCR s’avèrerait plus intéressant sur le plan économique qu’une extension du réseau avec des câbles classiques. Un scénario concernant une ligne de 200 km a ainsi montré que le renforcement de la ligne avec des câbles ACCR de 3M revenait 19% moins cher que le remplacement de la ligne avec de nouveaux mâts et des câbles classiques.
La technologie ACCR est déjà utilisée aux USA, en Amérique du Sud ou en Inde. En Allemagne, des projets pilotes avec ces câbles et d’autres câbles hautes températures sont en cours à tous les niveaux de tension.

Un complément d’équipement intelligent

Dans le domaine des réseaux de distribution, la conception dans le sens d’un réseau intelligent figure en première place. Pour pouvoir intégrer un grand nombre d’alimentations décentralisées à bas prix et sans conséquences négatives pour la sécurité de l’alimentation, le réseau doit communiquer avec les producteurs de courant et les consommateurs. Cela permet de désactiver ou de séparer du réseau une installation à l’alimentation trop forte. Si la production de courant est trop faible, certains appareils seront mis hors service temporairement chez les abonnés. Les entrepôts frigorifiques peuvent parfaitement fonctionner sans courant pendant un certain temps, sans que la température atteigne un seuil critique. Cela suppose toutefois que le réseau, les producteurs et les consommateurs communiquent et que le réseau électrique soit surveillé avec précision. Les nouvelles garnitures de câbles de 3M avec capteurs de mesure intégrés permettent de mesurer l’état des réseaux de distribution en temps réel. Proposés en version pour prise ou pour terminaison de câbles, ils offrent un complément d’équipement simple et rapide à installer pour les stations de réseau locales. Les capteurs fournissent une grande variété de valeurs de mesure, telles les tensions et les courants de phase, la puissance réelle, la puissance réactive et la puissance apparente, l’énergie, ou les tensions et les courants harmoniques.

Les accumulateurs, un thème d’avenir

Les accumulateurs électriques efficaces pour le stockage de l’énergie à court, moyen et long terme constituent le troisième élément du réseau du futur. Avec les centrales à accumulation par pompage intégrées au réseau à haute tension, la Suisse dispose déjà de très bonnes conditions pour stocker le courant excédentaire à moyen terme. Une technique qui va être développée. A l’avenir, les accumulateurs des niveaux de tension inférieurs serviront de manière décentralisée au stockage à court terme des pointes d’alimentation. On parle également d’utiliser les batteries des véhicules électriques comme tampon à court terme pour le réseau électrique. Dans ce domaine aussi, 3M, qui fournit des produits et des solutions à tous les niveaux de fabrication des accumulateurs, s’investit activement dans la recherche. L’objectif étant d’augmenter l’énergie volumique des batteries lithium-ion de 40 à 50%.
Pour le stockage à long terme saisonnier de l’énergie, la conversion du courant en hydrogène par électrolyse est la méthode la plus populaire. L’hydrogène peut ensuite être converti en courant au moyen d’une pile à combustible, à tout moment – soit au moyen d’une application mobile grâce aux véhicules, soit de manière stationnaire dans les ménages. La chaleur nécessaire à la production de courant est utilisée pour le chauffage, ce qui augmente sensiblement le rendement. 3M fabrique des éléments pour les membranes des électrodes pour les piles à combustible et participe à différents programmes de recherche du Département américain de l’énergie. L’objectif est d’accroître l’efficacité et la durée de vie des piles à combustible pour réduire leur coût.

Une plus grande efficacité du côté de l’utilisateur

En définitive, les consommateurs de courant doivent eux aussi contribuer au tournant énergétique grâce à des mesures d’efficacité. L’industrie peut, par exemple, travailler avec des processus de production améliorés, des moteurs plus efficaces ou des systèmes à air comprimé, mais les bâtiments offrent aussi un grand potentiel d’économie. Dans le secteur du refroidissement, par exemple. Dans ce domaine, 3M propose une solution innovante avec les films de protection solaire qui peuvent être posés sur des bâtiments existants, facilement et à peu de frais. Fixés sur la face interne ou externe des fenêtres, ils réfléchissent la chaleur du soleil et le rayonnement UV. Grâce à la nanotechnologie, le tout dernier produit de la gamme, le film de protection solaire Prestige 3M, est fabriqué sans métal. Cela permet de filtrer la lumière du jour sans modifier l’apparence du bâtiment. En 2011, le World Trade Center de Lugano, construit en 1991, a été équipé de films de protection solaire sur une surface de 640 m2. D’après les utilisateurs, la température intérieure est bien plus agréable depuis lors, et la réduction des coûts liés au refroidissement est nettement perceptible. Comme l’expérience le prouve, l’investissement est amorti en trois à cinq ans. Si les films sont posés de manière appropriée, 3M offre une garantie allant jusqu’à dix ans.

3M: des solutions pour les grandes tendances globales

L’histoire de l’entreprise multitechnologique 3M est rythmée par l’innovation et l’esprit d’invention. A l’heure actuelle, 20 tendances d’évolution ont été identifiées et regroupées dans les grandes tendances globales. 3M travaille sur six d’entre elles: le vieillissement démographique, le changement de type de consommation, l’évolution rapide de la technologie, le réseautage global et la diminution des énergies, ainsi que le vieillissement des infrastructures.

En ce qui concerne les grandes tendances globales «diminution des énergies» et «vieillissement des infrastructures», 3M propose des solutions pour le réseau intelligent et l’efficacité, mais aussi pour de nombreux autres domaines. Notamment pour l’industrie éolienne et solaire, le Département Energies Renouvelables fournit des technologies essentielles et des produits ─ de l’adhésif pour les pales de rotor aux films de protection pour la face arrière des panneaux solaires, en passant par des revêtements anticorrosion pour éoliennes. Même les centrales à biomasse ont recours aux technologies 3M. Par exemple, pour les membranes destinées à produire du bioéthanol et les films permettant la gestion de la lumière pour la fabrication de la biomasse. De plus, avec la mise au point de matériaux de construction légers, 3M contribue à alléger les véhicules et à les rendre plus efficaces.

Film de protection solaire 3M Prestige
Grâce au film de protection solaire 3M Prestige, les frais liés au refroidissement du World Trade Center de Lugano ont sensiblement baissé et le confort des places de travail a augmenté.


Les câbles conducteurs 3M ACCR Les câbles conducteurs 3M ACCR peuvent acheminer deux fois plus de courant que les conducteurs en aluminium et acier classiques, et font preuve d’une flèche extrêmement basse.


Nouvelles garnitures de câbles de 3M Grâce aux nouvelles garnitures de câbles de 3M avec capteurs intégrés, les postes de réseaux locaux peuvent être facilement complétés, ce qui permet de contrôler en direct la qualité dans le réseau de distribution.

Référence pour toutes les images: 3M

Au sujet de 3M
Entreprise leader dans la recherche et le développement, 3M fabrique près de 50 000 produits destinés à différents marchés – des films et inscriptions réfléchissants pour la circulation routière aux systèmes de protection auditive pouvant répondre à toutes sortes de besoins, en passant par des matières plastiques innovantes pour l’industrie du bâtiment. L’entreprise a recours à plus de 45 plateformes technologiques pour mettre au point une vaste palette d’applications conçues sur la base des besoins des clients, notamment un adhésif très performant pour l’A380 ou encore un film microstructuré pour le bateau de l’équipage BMW Oracle-Racing.
M3M a réalisé un chiffre d’affaires de près de 30 milliards de dollars US en 2012 et emploie 88 000 collaborateurs dans plus de 65 pays. En 2013, 3M (Suisse) SA fête son 50e anniversaire. Vous trouverez plus d’informations sur le site de l’anniversaire de 3M www.3M-net.ch/50y3M.
WVous trouverez plus d’informations au sujet de 3M (Suisse) SA sur le site www.3M.com/ch ou sur Twitter: @3M_Schweiz

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Tatjana Brunner, Corporate Marketing & Communications
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