Pascal TIXADOR

Les limiteurs de courant de défaut sont devenus des composants indispensables aux concepteurs des réseaux électriques actuels. Des limiteurs supraconducteurs, très prometteurs, ont été récemment mis en service. Quelles sont leurs caractéristiques et quels sont les freins à leur emploi ?

Les limiteurs de courant de défaut sont devenus des composants indispensables aux concepteurs des réseaux électriques actuels. En améliorant la qualité de la fourniture d’électricité, de l’onde de tension et de sa stabilité, le limiteur supraconducteur de courant de défaut a d’ores et déjà fait ses preuves.

Les supraconducteurs offrent des fonctions uniques ou des gains substantiels dans des domaines comme l'énergie électrique, les procédés industriels, le transport, les applications médicales, la physique. Les densités de courant bien supérieures (facteur 10 à 100) dans les supraconducteurs par rapport au cuivre et l'absence de pertes Joule laissent entrevoir des bonds en avant dans les performances massiques et volumiques associées à des rendements exceptionnels. Ces composants apportent aussi des fonctions nouvelles, comme le stockage d'énergie dans une bobine supraconductrice court-circuitée. Cependant, les performances en courant de transport et les coûts restent insuffisants pour le développement des conducteurs à haute température critique. Les progrès sont pourtant constants avec des avancées récentes significatives, notamment autour des conducteurs de deuxième génération.

Les supraconducteurs sont essentiellement utilisés aujourd’hui au plan industriel pour créer des inductions modérées à fortes dans des volumes qui peuvent être considérables. Ces dispositifs exploitent les grandes densités de courant des supraconducteurs, associées à des pertes nulles en induction constante. Leur utilisation apporte aussi une stabilité temporelle exceptionnelle de l’induction magnétique, indispensable pour certaines applications. Les applications industrielles actuelles des supraconducteurs avec les matériaux « conventionnels », le NbTi et le Nb3Sn sont principalement présentées.

La découverte de la supraconductivité a ouvert des perspectives extraordinaires en termes d’énergie, notamment au niveau du transport et du stockage. De grandes avancées technologiques ont eu lieu dans ce domaine des supraconducteurs, dans les hautes et dans les basses températures. Cet article présente les matériaux existants, dans les deux domaines de température, et leur environnement. Puis il détaille les applications principales existantes et celles que l'on peut envisager dans l'avenir. 

Le matériau supraconducteur a la propriété, dans des conditions données de température et de densité de courant, de transporter du courant sans dissipation énergétique. Cet article s'intéresse au supraconducteur avec une structure multifilamentaire torsadée, qui stabilisé l'état supraconducteur et offre un fonctionnement sûr et satisfaisant.  Il explique l'origine des pertes en courant alternatif, puis aborde la transition et la protection du fil supraconducteur dans un dispositif supraconducteur.

Les supraconducteurs ont la propriété à une température donnée dite critique d'être parfaitement conducteurs de l'électricité. L’état supraconducteur se distingue de l’état normal par de nombreuses et diverses propriétés présentées dans cet article. La découverte des supraconducteurs à haute température critique, globalement supérieure à 80K, ouvre des débouchés commerciaux pour ces matériaux.