Reportages
Choc électrique (extrait)
Un meilleur réseau d’électricité, des trains flottants ultra-rapides, des scanners médicaux d’une efficacité inégalée, c’est ce que promet la supraconductivité. Cette étrange propriété de la matière pourrait même engendrer une révolution technologique.
par Thomas Gervais
Depuis juillet 2006, à Albany, dans l’État de New York, un seul câble transporte l’énergie nécessaire à électrifier 70 000 foyers. L’intensité du courant y est de trois à cinq fois supérieure à celle que pourrait supporter un câble conventionnel. C’est qu’il n’est pas fait de cuivre, mais de céramique. Rien à voir avec de la porcelaine; il s’agit plutôt d’un mélange de cuivre, d’oxygène et de terres rares, comme le bismuth ou l’yttrium, agencés de façon extrêmement complexe. Pour faire circuler une telle puissance sans que les fils chauffent, les experts du Department of Energy (DOE) des États-Unis ont cependant dû ajouter un système de refroidissement qui fige le câble à une température plus qu’extrême: -196 ºC. Sans cela, il perdrait ses propriétés. «Contrairement aux métaux, la céramique conduit très mal l’électricité à 20 °C. Mais quand on abaisse la température en deçà d’un certain seuil, toute résistance électrique disparaît mystérieusement dans les fils», explique André-Marie Tremblay, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en physique de la matière condensée à l’Université de Sherbrooke. On parle alors de matériau supraconducteur.
Par quel mécanisme étrange un matériau perd-il toute résistance au passage du courant, en deçà d’une température précise? Cette énigme donne des maux de tête aux scientifiques depuis près d’un siècle. La déchiffrer pourrait engendrer une véritable révolution technologique.
Julian Cave se spécialise dans les recherches sur la supraconductivité industrielle à l’Institut de recherche en électricité du Québec (IREQ). Avec son équipe, il surveille de près les progrès des prototypes d’équipement supraconducteur, comme le câble d’Albany. Si ces essais s’avèrent probants, la supraconductivité pourrait se retrouver rapidement au cœur du réseau électrique québécois. «On pense que nous pourrons utiliser cette technologie d’ici 5 à 10 ans, explique le chercheur. Ce qui manque pour l’instant, ce sont d’importantes réductions dans le coût des fils et de l’équipement de refroidissement.»
Les avantages ne seraient pas négligeables pour Hydro-Québec: «Dans un réseau électrique normal, il y a énormément de perte de chaleur: dans les lignes à haute tension, mais aussi dans les postes de production et de transformation», explique Frédéric Sirois, professeur de génie électrique à l’École polytechnique de Montréal et spécialiste des applications industrielles de la supraconductivité. Un transformateur supraconducteur occupe trois fois moins d’espace qu’un système conventionnel. Et même si, à l’heure actuelle, il faut le refroidir à l’azote liquide, ce gaz ne présente aucun danger pour l’environnement, contrairement aux huiles utilisées pour absorber la chaleur des transformateurs conventionnels.
Les matériaux supraconducteurs pourraient aussi permettre de réduire considérablement les coûts associés à la production d’électricité. Une étude effectuée par la compagnie General Electric démontre qu’une petite centrale équipée avec des alternateurs et des rotors supraconducteurs permettrait d’économiser 200 000 $ par année pour 100 mégawatts produits. Avec ses 27 gigawatts de production annuelle, le Québec aurait tout intérêt à en profiter.
Pour lire la suite, abonnez-vous au magazine Québec Science ou procurez-vous votre exemplaire en kiosque!
par Thomas Gervais
Depuis juillet 2006, à Albany, dans l’État de New York, un seul câble transporte l’énergie nécessaire à électrifier 70 000 foyers. L’intensité du courant y est de trois à cinq fois supérieure à celle que pourrait supporter un câble conventionnel. C’est qu’il n’est pas fait de cuivre, mais de céramique. Rien à voir avec de la porcelaine; il s’agit plutôt d’un mélange de cuivre, d’oxygène et de terres rares, comme le bismuth ou l’yttrium, agencés de façon extrêmement complexe. Pour faire circuler une telle puissance sans que les fils chauffent, les experts du Department of Energy (DOE) des États-Unis ont cependant dû ajouter un système de refroidissement qui fige le câble à une température plus qu’extrême: -196 ºC. Sans cela, il perdrait ses propriétés. «Contrairement aux métaux, la céramique conduit très mal l’électricité à 20 °C. Mais quand on abaisse la température en deçà d’un certain seuil, toute résistance électrique disparaît mystérieusement dans les fils», explique André-Marie Tremblay, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en physique de la matière condensée à l’Université de Sherbrooke. On parle alors de matériau supraconducteur.
Par quel mécanisme étrange un matériau perd-il toute résistance au passage du courant, en deçà d’une température précise? Cette énigme donne des maux de tête aux scientifiques depuis près d’un siècle. La déchiffrer pourrait engendrer une véritable révolution technologique.
Julian Cave se spécialise dans les recherches sur la supraconductivité industrielle à l’Institut de recherche en électricité du Québec (IREQ). Avec son équipe, il surveille de près les progrès des prototypes d’équipement supraconducteur, comme le câble d’Albany. Si ces essais s’avèrent probants, la supraconductivité pourrait se retrouver rapidement au cœur du réseau électrique québécois. «On pense que nous pourrons utiliser cette technologie d’ici 5 à 10 ans, explique le chercheur. Ce qui manque pour l’instant, ce sont d’importantes réductions dans le coût des fils et de l’équipement de refroidissement.»
Les avantages ne seraient pas négligeables pour Hydro-Québec: «Dans un réseau électrique normal, il y a énormément de perte de chaleur: dans les lignes à haute tension, mais aussi dans les postes de production et de transformation», explique Frédéric Sirois, professeur de génie électrique à l’École polytechnique de Montréal et spécialiste des applications industrielles de la supraconductivité. Un transformateur supraconducteur occupe trois fois moins d’espace qu’un système conventionnel. Et même si, à l’heure actuelle, il faut le refroidir à l’azote liquide, ce gaz ne présente aucun danger pour l’environnement, contrairement aux huiles utilisées pour absorber la chaleur des transformateurs conventionnels.
Les matériaux supraconducteurs pourraient aussi permettre de réduire considérablement les coûts associés à la production d’électricité. Une étude effectuée par la compagnie General Electric démontre qu’une petite centrale équipée avec des alternateurs et des rotors supraconducteurs permettrait d’économiser 200 000 $ par année pour 100 mégawatts produits. Avec ses 27 gigawatts de production annuelle, le Québec aurait tout intérêt à en profiter.
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