La transition énergétique allemande rend nécessaire l'extension du réseau de transport. Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), en collaboration avec le gestionnaire de réseau TenneT, étudie maintenant l'utilisation de la technologie supraconductrice comme alternative aux câbles électriques conventionnels pour les sections de réseau courtes dans le cadre du projet ENSURE Kopernikus. Les câbles supraconducteurs conçus par KIT à cet effet sont efficaces et puissants. Après des tests réussis, ils pourraient permettre une construction plus compacte des lignes de transport d'électricité dans le réseau triphasé.

La longueur du réseau de transport en Allemagne totalise environ 35, 000 km. Pour garantir que l'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables arrive aux endroits où elle est nécessaire, il est prévu d'étendre le maillage d'environ 5, 300 km au cours de l'energiewende. Dans le cadre de projets pilotes, il est prévu d'utiliser des câbles souterrains à proximité des villes et villages en particulier. Des avantages majeurs pourraient être obtenus s'ils étaient remplacés en partie par des systèmes de câbles supraconducteurs, . C'est le résultat d'une étude de faisabilité réalisée par KIT en coopération avec le gestionnaire de réseau TenneT dans le cadre du projet Kopernikus ENSURE. L'étude devrait être achevée d'ici la fin de cette année et couvrira également les aspects écologiques et économiques.

L'étude de faisabilité est basée sur des concepts de câbles et de refroidissement spécialement conçus pour la tension de 380 kilovolts (kV) du réseau de transport allemand. "C'est un grand défi technique, car la technologie des supraconducteurs n'a jamais été utilisée à ce niveau de tension, " déclare le professeur Mathias Noe de l'Institut de physique technique du KIT, qui coordonne le projet de développement. « Nous avons maintenant démontré que cela est techniquement réalisable avec nos nouveaux concepts de câbles. » Le système de câble est conçu pour une puissance continue de 2, 300 mégawatts (MW). Les pertes sous une charge de courant élevée sont nettement inférieures à celles d'une ligne aérienne comparable ou de câbles conventionnels avec un conducteur en cuivre. La technologie des supraconducteurs pourrait également être avantageuse dans la construction de lignes de transmission, explique Hanno Stagge, qui gère le projet à TenneT :« Un système de câbles conventionnel dans le réseau de transport nécessite douze câbles électriques triphasés. Un système de câbles supraconducteurs peut transmettre la même puissance avec six câbles. Par conséquent, les opérateurs de réseau pourraient réduire considérablement la largeur d'une ligne. Un autre avantage réside dans le fait que la configuration du câble compense le flux de courant dans la couche de blindage électrique. Par conséquent, aucun champ magnétique n'existe à l'extérieur du câble et le câble fonctionne sans aucune émission. Mais c'est encore un long chemin vers la maturité. « Après l'étude, le cable, y compris les manchons d'accouplement et les terminaisons nécessaires, devra être produit en premier. Puis, il devra être testé intensivement avec un système de refroidissement, " dit Hanno Stagge. De plus, le délai nécessaire pour refroidir le câble doit être pris en compte.

Les supraconducteurs sont des matériaux, dont la résistance électrique tombe à zéro lorsque la température descend en dessous d'un certain point, la température dite de transition. Par conséquent, ces matériaux conduisent le courant avec peu de pertes. Les nouveaux concepts de câbles supraconducteurs pour le réseau de transport sont basés sur des supraconducteurs céramiques dits à haute température. Alors que les supraconducteurs conventionnels à basse température ont des températures de transition inférieures à 23 kelvin, soit moins 250°C, les supraconducteurs à haute température ont des températures de transition relativement élevées. Avec de l'azote liquide, ils sont refroidis à une température de fonctionnement d'environ 77 kelvins, soit moins 196°C, et peut être exploité à des coûts relativement bas, car moins d'énergie est nécessaire pour le refroidissement.

L'expérience acquise par KIT dans le projet de câble "AmpaCity" montre que l'utilisation de la technologie supraconductrice dans les infrastructures énergétiques fonctionne vraiment. Avec plus d'un kilomètre de long, le câble AmpaCity est le plus long câble supraconducteur haute température au monde. Depuis 2014, il a garanti une alimentation électrique efficace et stable d'environ 10, 000 foyers dans la ville d'Essen avec une tension de 11 kV.