Le stockage de l'électricité sous forme magnétique dans des tores supraconducteurs

Selon l'Observatoire de l'énergie, les ressources de pétrole
seront épuisées dans 41 ans...


Tout fil électrique est résistant
Un fil électrique, appelé aussi conducteur (car il conduit le courant électrique), possède la propriété de résister à la progression du déplacement des électrons, c'est la résistance (mesurée en ohms). Cette propriété physique des métaux est utilisée avec intérêt pour le chauffage.
Les métaux purs sont sont plus ou moins conducteurs de l'électricité : l'argent ou le cuivre conduisent mieux l'électricité que le plomb ou le fer.
Les alliages (mélange de métaux) sont toujours moins bon conducteurs que les métaux dont ils sont constitués.

Les pertes en énergie
Hélas cette propriété, utile pour le chauffage, est aussi très pénalisante car elle provoque des pertes d'énergie où l'on n'a pas besoin de chauffage : tout moteur électrique chauffe, et les lignes EDF chauffent aussi (les pertes en lignes du réseau EDF sont équivalentes il me semble à au moins la production annuelle d'un réacteur nucléaire).

Supraconductivité = résistance électrique quasi-nulle
La supraconductivité est la constatation d'absence de résistance électrique d'un matériau.
Découverte en 1911 par le physicien néerlandais Gilles Holst, la température critique du seuil de la supraconductivité était alors de 4,15°K, soit -269°C.
Maintenant avec la découverte des oxydes supraconducteurs sous forme céramiques, cette température est de 125°K, soit -148°C.

La composition des supraconducteurs Nexans
Nexans, leader mondial de l'industrie du câble, fabrique des rubans supraconducteurs qui sont constitués de près d'une centaine de filaments micrométriques en céramique supraconductrice répartis au sein d'une matrice en alliage d'argent. La céramique est fabriquée par Nexans à Hürth en Allemagne. Elle est composée d'oxydes de cuivre, de bismuth, de calcium et de strontium. Les rubans sont développés en France à Jeumont. Ils sont conçus pour optimiser les performances des bobines supraconductrices pour des températures comprises entre -250°C et -230°C.

Stockage de l'électricité grâce à la supraconductivité
Lorsque l'on établit un courant électrique dans une bobine supraconductrice* portée en dessous de la température critique, la résistance du conducteur supraconducteur étant nulle, le courant circule indéfiniment, le champ magnétique reste constant et l'alimentation électrique peut être coupée : on a alors stocké de l'électricité sous forme magnétique pour une durée théoriquement infinie.
Lorsque l'on ferme la bobine supraconductrice sur un circuit extérieur résistif, le courant est alors déstocké en un temps très court.
* Que l'on appelle aussi "anneau de stockage supraconducteur" ou "tore supraconducteur"

Une expérience de stockage en cours
L'Armée (la DGA) a commandé en 2003 la fourniture d'une bobine supraconductrice à - 250°C, permettant le stockage d'énergie (500000 joules) sous forme magnétique et sa conversion sous forme d'électricité en un temps de l'ordre de la seconde.
Ces valeurs n'étant guère parlantes, un petit calcul permet de déduire que les 500000 joules représentent environ 0,14 kWh*, mais la puissance disponible pendant une seconde sera d'environ 500 kW, ce qui est une puissance importante pour un stockage d'environ 100 litres.
* Cela correspond à quelques kWh/m3 (accus au plomb, environ 50 kWh/m3).
Le remplacement des barrages et de nos polluants accumulateurs n'est donc pas encore pour demain , mais le sera vraisemblablement pour après demain.

La supraconductivité peut-elle présenter des dangers?
- Les conducteurs peuvent être composés de nanotubes, qui présente des propriétés semblables à l'amiante...
- Les intenses champs électromagnétiques produits sont-ils sans effet sur l'environnement?
- Je n'ai rien trouvé sur Internet évoquant ces problèmes...



Et pour ceux qui veulent en savoir plus...

La supraconductivité est utilisée depuis plus de 30 ans pour l'IRM et la RMN
Les circuits électromagnétiques réalisés avec des conducteurs métalliques classiques sont limités à une puissance de 2 teslas.
Les deux techniques médicales d'observation, l
'IRM (Imagerie par Résonnance Magnétique) et la RMN (Résonnance Magnétique Nucléaire) utilisent des champs magnétiques plus puissants.
L'utilisation de bobines supraconductrices sont donc indispensables pour l'IRM, qui nécessite un champ possédant une induction constante de 0,5 à 4 teslas, et surtout pour la RMN qui utilise deux champs orthogonaux, dont un à haute fréquence de 7 à 13 teslas.
Et pour ceux qui aiment les chiffres, le record réalisé en laboratoire en 1993, était de 31,5 teslas.

D'autres applications de la supraconductivité
- La fusion nucléaire (Tokamak).
- La propulsion magnétohydrodynamique des bateaux.

- Le transport de l'électricité en centre urbain dense (réalisé il me semble l'avoir lu, à Londres ou New-York)
- Les trains à moteur linéaire réalisés au Japon utilisent des électroaimants supraconducteurs pour créer la lévitation magnétique. Le record de vitesse est de 552 km/h réalisé en 1999 avec 5 wagons.

Et la voiture "verte" idéale?
c'est le transport en commun fonctionnant uniquement à l'huile brute.

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