Options d’adaptation pour les réseaux et infrastructures de transport et de distribution d’électricité

L’effondrement des câbles d’alimentation entraîne une perte temporaire d’énergie pour les utilisateurs et entraîne des coûts de réparation supplémentaires pour les fournisseurs d’électricité. Les tempêtes peuvent endommager les lignes électriques et, par conséquent, provoquer des pannes d’électricité et des pannes d’électricité, par l’impact direct ou indirect (par exemple, la chute d’arbres). En outre, les tempêtes peuvent augmenter le taux d’éclairs, une autre cause de pannes de courant par des dommages aux lignes électriques. La chute des arbres, causée par plusieurs facteurs, y compris les vents forts, l’accumulation d’eau dans le sol (ce qui entraîne un déracinage plus facile), l’accumulation de neige ou l’éclairage, peut avoir le même résultat. Néanmoins, la mesure dans laquelle les précipitations et les tempêtes de vent provoquent la chute des arbres dépend de l’âge et de la circonférence des arbres en question. L’accumulation et l’accumulation subséquente de neige sur les lignes de transmission et de distribution, en particulier en présence d’une forte humidité et de températures autour de 0 °C (la «neige humide»), peuvent provoquer des ruptures de lignes électriques et l’effondrement des tours de transmission à haute tension.

Le câblage souterrain permet d’adapter les systèmes de transport et de distribution d’électricité au changement climatique, car il protège une partie clé de l’infrastructure des impacts du changement climatique susmentionnés. L’installation du câblage souterrain implique trois techniques prédominantes: placer le câblage dans des creux renforcés de béton, placer les câbles dans des tunnels souterrains ou enterrer directement les câbles.

En plaçant le câblage sous terre, la plupart des conditions météorologiques défavorables auxquelles les infrastructures de transport traditionnelles sont exposées au-dessus du sol peuvent être évitées. Il s’agit en grande partie des précipitations et des tempêtes de vent. Le câblage souterrain peut alléger le besoin d’investissements supplémentaires et plus fréquents dans l’entretien et la réparation des infrastructures de transport. Les avantages escomptés comprennent un approvisionnement énergétique plus sûr avec moins de pannes d’électricité liées aux conditions météorologiques, tout en réalisant des économies à long terme grâce à la réduction de l’entretien et des réparations.

Les tempêtes ne sont pas le seul danger lié au climat qui affecte les réseaux électriques. Les températures ambiantes très élevées, telles que celles qui se produisent pendant les vagues de chaleur, menacent la transmission et la distribution, car elles peuvent entraîner un affaissement des lignes; leur déminage réduit peut être dangereux pour le grand public. L’affaissement peut également entraîner un contact avec les arbres et d’autres structures, ce qui pourrait entraîner une électrocution ou des incendies. La plupart des pays européens ont mis en place des réglementations pour maintenir une distance minimale entre les lignes électriques et le sol ou les structures, afin d’éviter les cas potentiels d’électrocution ou d’incendie. Les températures ambiantes plus élevées exigent que le courant électrique qui traverse les lignes aériennes d’alimentation soit réduit afin d’éviter la surchauffe de l’équipement. Des lignes électriques plus chaudes peuvent également entraîner une diminution de l’efficacité (déclassement). Ces impacts augmentent les risques d’accidents, de coupures d’électricité et de pannes de réseau en cascade, ce qui a des répercussions négatives sur la rentabilité des services publics concernés et sur le bien-être de la population touchée. Ces impacts sont aggravés par l’augmentation de la demande d’électricité, également en raison de l’utilisation accrue de la climatisation. Les options d’adaptation pour faire face à ces impacts comprennent:

• Installation de poteaux de lignes électriques supérieures,
• Installer des conducteurs avec des limites de fonctionnement plus chaudes ou mettre en œuvre l’utilisation de conducteurs «low-sag».
• L’augmentation de la température minimale de conception des nouvelles lignes aériennes est une option particulièrement rentable, dont la réalisation augmenterait généralement la hauteur de conception des poteaux de bois de 0,5 mètre.
• Développement d’un outil logiciel pour optimiser les cotes de ligne aérienne.

Catégories du GIEC

Structurel et physique: ingénierie et environnement bâti, Structurel et physique: options technologiques

Participation des parties prenantes

A l’exception de l’optimisation des logiciels, toutes les options de cette classe impliquent l’installation ou la modification d’infrastructures sur le terrain, dans les zones urbaines, industrielles, rurales et naturelles. L’interaction des parties prenantes au niveau local (avec les propriétaires fonciers, les autorités locales et le grand public) le long des itinéraires des réseaux installés/améliorés est donc cruciale pour garantir l’acceptabilité sociale et le déploiement rapide et rentable des infrastructures. Pour les câbles souterrains, la coordination avec d’autres entités de câblage peut réduire les coûts économiques et minimiser les nuisances pour les communautés locales en limitant la durée des activités de creusement au strict minimum.

Facteurs de réussite et facteurs limitants

Le câblage souterrain dépend de la disponibilité de la technologie et du savoir-faire adéquats en matière d’installation, de surveillance et de gestion. La coopération avec d’autres entités de câblage souterrain, telles que les entreprises de télécommunications, contribue à réduire au minimum les perturbations des populations par le biais d’activités de creusement, et le partage des coûts des opérations de creusement réduit les coûts supportés par chaque entité. Bien que le câblage souterrain puisse être exposé à de nouveaux risques climatiques, en particulier en raison des inondations et des mouvements des sols liés aux glissements de terrain, ces risques restent jusqu’à présent hypothétiques. L’excavation due à d’autres activités de construction ou d’entretien représente un risque clé d’endommagement des câbles souterrains installés. Ce risque peut être réduit en appliquant la technologie de numérisation et de SIG aux câbles souterrains, afin d’informer les excavateurs de l’emplacement des câbles souterrains.

Une différence majeure entre les câbles souterrains et aériens est la façon dont l’isolation électrique est fournie. Les câbles aériens sont isolés par l’air qui les entoure, la solution d’isolation la moins chère et la plus simple disponible. Les câbles souterrains doivent être isolés pour éviter les pertes d’énergie et les risques d’électrocution par contact direct avec le sol. La résistance électrique générée par l’isolation génère de la chaleur et donc des pertes de transmission. Cela nécessite des câbles plus grands et/ou multiples afin de compenser les pertes et un système de refroidissement (aération forcée, eau ou gaz) pour dissiper la chaleur. Les câbles souterrains doivent être enterrés dans des tranchées, être protégés contre les dommages accidentels et être facilement accessibles lorsque l’entretien est nécessaire. Dans l’ensemble, cela se traduit par une plus grande utilisation des terres par les câbles souterrains par rapport aux câbles aériens pendant l’installation, bien qu’une fois enterrés, l’utilisation du sol et les impacts visuels qu’ils génèrent sont considérablement plus faibles.

L’entretien des câbles souterrains est beaucoup plus complexe et coûteux que celui des câbles aériens: «si un défaut se produit sur un câble souterrain de 400 kV, il est en moyenne hors service pendant une période 25 fois plus longue que les lignes aériennes de 400 kV. Cela s’explique principalement par le temps passé pour localiser, excaver et entreprendre des réparations techniques. Ces travaux d’entretien et de réparation coûtent également beaucoup plus cher» (National Grid, 2015).

Enfin, il existe des limitations techniques à l’utilisation des sols à proximité de câbles spécifiques aux lignes souterraines. Outre la nécessité de réserver certains terrains pour assurer l’accès aux lignes à des fins d’entretien, il existe également des restrictions sur la plantation d’arbres et de haies au-dessus des câbles ou à moins de 3 m de la tranchée de câbles pour empêcher l’empiétement par la végétation. Les racines de l’arbre peuvent pénétrer dans l’enceinte du remblayage du câble, ce qui peut affecter la puissance du câble ou même causer des dommages physiques au câble. De même, pour les lignes aériennes, la croissance des arbres est découragée et contrôlée sous les conducteurs de la ligne aérienne ou à des distances où les arbres pourraient tomber sur les lignes. Il y aura également des restrictions de hauteur pour les machines ou les véhicules particulièrement élevés, tels que les équipements agricoles, près des lignes aériennes pour des raisons de sécurité. Dans les zones urbaines, la surface terrestre utilisée pour les câbles enfouis dépasse de loin celle requise pour une ligne aérienne équivalente. Les câbles ont historiquement été acheminés sous les routes afin d’éviter de soustraire les terres à d’autres utilisations; cependant, les perturbations du trafic lors de l’enquête sur les défauts et des réparations peuvent être importantes. Lorsque des câbles sont installés par enfouissement direct dans les zones rurales, il existe des restrictions sur l’utilisation de matériel agricole en profondeur afin d’éviter les risques de dommages. L’enfouissement des câbles haute tension est également plus compliqué que la pose de conduites de gaz et d’eau. En outre, des baies communes souterraines, bordées de béton et plus larges que les tranchées elles-mêmes, doivent être construites tous les 500 à 1 000 m.

Pour la protection climatique des câbles aériens, une connaissance détaillée des conditions climatiques locales futures à haute résolution est essentielle pour planifier les interventions nécessaires. Un avantage évident d’obtenir les scénarios les plus précis pour les câbles aériens est lié à la compréhension dans quelle mesure ils peuvent continuer à être une option valide. Si des événements extrêmes sont censés affecter de manière significative les zones dans lesquelles des réseaux câblés aériens sont installés ou planifiés, un passage au câblage souterrain peut éventuellement être pris en considération. Même dans des circonstances moins extrêmes, l’identification des itinéraires qui seront les moins exposés à l’avenir aux menaces susmentionnées pour le câblage aérien peut aider à planifier le développement futur du réseau.

Outre les incidences directes futures sur le climat, tant pour les réseaux souterrains que pour les réseaux aériens, il est important d’obtenir des informations sur les conditions futures du marché dans lesquelles les gestionnaires de réseau de transport (GRT) et les gestionnaires de réseau de distribution (GRD) fonctionneront.

Coûts et bénéfices

En général, l’exploitation des câbles souterrains coûte à peu près le même coût que celui des câbles aériens (National Grid, 2015). Cependant, les coûts en capital liés à la construction de lignes souterraines sont beaucoup plus élevés que ceux des câbles aériens. Alonso et Greenwell (2013) fontétat de coûts de construction 4 à 14 fois plus élevés pour les câbles souterrains, d’après une étude réalisée en 2011 par la Commission de la fonction publique du Wisconsin. Les coûts réels dépendent toutefois des caractéristiques géologiques et géographiques de l’itinéraire des câbles, de la méthode d’installation (installation du tunnel coûte plus que l’enterrement direct), de la capacité de transmission de la ligne et des options choisies pour l’isolation et le refroidissement des câbles souterrains.

L’élévation de la hauteur du poteau est relativement peu coûteuse: une étude de cas sur les lignes aériennes au Royaume-Uni rapporte que les coûts d’acquisition de poteaux en bois de 0,5 mètre de plus dépendent de la hauteur du poteau d’origine, mais ils peuvent être aussi peu que 10 £ (11 EUR) par poteau.

Aspects légaux

Pour les câbles aériens, des normes nationales spécifiques dans chaque pays de l’UE réglementent la hauteur maximale des poteaux et la distance minimale par rapport au sol.

La construction de lignes électriques aériennes ou souterraines est subordonnée aux réglementations nationales en matière d’autorisation, comme toute autre infrastructure majeure. Il y a un certain nombre de inconvénients environnementaux spécifiques à prendre en compte dans le processus d’autorisation. Dans les zones rurales, les perturbations de la flore et de la faune, de l’utilisation des terres et des sites archéologiques doivent être évaluées. À cet égard, les lignes aériennes sont normalement moins perturbatrices que les câbles souterrains et causent moins de perturbations. Toutefois, dans des cas particuliers, les câbles souterrains peuvent avoir un impact positif significatif sur certaines espèces menacées; par exemple, ils peuvent réduire la mortalité due aux collisions de lignes électriques dans les populations d’oiseaux migrateurs ou résidents(Bernardino et al., 2018). Dans les milieux urbains et ruraux, la perturbation des terres est plus importante lors de la pose de câbles souterrains que lors de l’installation de tours de ligne aérienne. Le volume de sol excavé pour un câble souterrain, où deux câbles par phase sont installés, est environ 14 fois supérieur à celui d’une ligne aérienne équivalente. La végétation doit être défrichée le long des tranchées et du côté des tranchées pour permettre la construction et l’accès associé aux véhicules.

Temps de mise en œuvre

Le temps de mise en œuvre varie en fonction des conditions géographiques et géologiques locales et de la méthode d’installation utilisée. Cependant, il est beaucoup plus long pour les câbles souterrains que pour les câbles aériens.

Durée de vie

Les câbles, qu’ils soient aériens ou souterrains, sont généralement conçus pour être en service pendant 60 ans. Une étude de cas au Royaume-Uni indique que la durée de vie attendue des poteaux en bois qui supportent les lignes aériennes est comparable: 40-60 ans.

Sites Internet:

Références: