Système hybride de transmission et de stockage d’énergie supraconducteur et son impact projeté sur un avenir énergétique durable

Pourquoi cette idée énergétique future compte

À mesure que nos sources d’électricité proviennent davantage du vent et du solaire, garantir l’alimentation devient plus complexe. Le soleil et le vent ne coïncident pas toujours dans le temps et l’espace avec les besoins en énergie, et les lignes électriques et systèmes de stockage actuels n’ont pas été conçus pour ce nouveau paradigme. Cet article examine une proposition audacieuse visant à déplacer et stocker d’énormes quantités d’énergie propre au moyen d’un pipeline high-tech unique transportant à la fois de l’électricité et de l’hydrogène liquide, dans l’objectif d’aider les pays à progresser vers un avenir entièrement renouvelable et à faible émission de carbone.

Le casse-tête actuel de l’énergie propre

La Chine, comme beaucoup de grands pays, possède de vastes régions riches en vent et en soleil, éloignées des grandes villes où la demande est concentrée. Les données réelles des 31 provinces du continent pour le premier semestre 2024 montrent un décalage net : certaines provinces, comme la Mongolie intérieure et le Yunnan, produisent bien plus d’électricité qu’elles n’en consomment, tandis que des régions côtières et industrielles telles que le Jiangsu, le Zhejiang et le Guangdong dépendent fortement d’importations d’électricité. Alors que la Chine prévoit d’accroître la production éolienne et solaire jusqu’à six fois d’ici 2060 et de réduire fortement l’usage des combustibles fossiles, ces déséquilibres devraient s’accentuer. Les liaisons électriques longue distance traditionnelles peuvent aider, mais elles perdent de l’énergie en transit et se heurtent à des obstacles de coût, d’emprise au sol et de planification.

Un nouveau type d’autoroute énergétique

Les chercheurs proposent un système « hybride-énergie » centré sur des câbles supraconducteurs refroidis par hydrogène liquide. Les supraconducteurs peuvent transporter de l’électricité avec une résistance quasi nulle, tandis que l’hydrogène liquide peut servir à la fois de combustible énergétique et de fluide frigorifique maintenant le câble à basse température. Dans ce concept, l’électricité excédentaire issue du vent et du solaire alimente d’abord maisons et entreprises. L’énergie supplémentaire sert ensuite à électrolyser l’eau pour produire de l’hydrogène, qui est refroidi en forme liquide et pompé dans le même pipeline enterré abritant le câble supraconducteur. En pratique, le pipeline devient une autoroute énergétique délivrant ensemble électricité et hydrogène stocké des régions riches en ressources vers les centres de demande éloignés.

Un test réel sur une île

Pour évaluer le fonctionnement concret, l’équipe a modélisé une étude de cas sur l’île de Chongming, près de Shanghai, une région côtière aux ressources éoliennes et solaires importantes. Ils ont conçu un anneau de « nœuds » énergétiques reliés par des pipelines hybrides, espacés de 10 kilomètres et équipés de stations de refroidissement. Dans la journée simulée, le vent fournit de l’énergie le matin et le soir, le solaire domine autour de midi, et le système combiné maintient un flux constant de 42 mégawatts vers les utilisateurs locaux. L’électricité excédentaire est convertie en plus de 13 000 kilogrammes d’hydrogène liquide, qui refroidit les câbles supraconducteurs et sert de grand stockage énergétique mobilisable plus tard lorsque le vent faiblit ou que le soleil se couche.

Capacité, pertes et coûts

L’analyse technique montre qu’un unique câble supraconducteur dans cette configuration peut transmettre jusqu’à 100 mégawatts, soit environ le double de la capacité d’une ligne conventionnelle comparable, tandis que le débit d’hydrogène liquide peut atteindre plusieurs fois le volume de base en ajustant modestement le diamètre de la canalisation et la vitesse d’écoulement. À des niveaux de puissance modestes et sur des distances de l’ordre de 100 kilomètres, les lignes haute tension traditionnelles présentent encore des pertes d’énergie plus faibles et des coûts initiaux moins élevés. Toutefois, lorsque la capacité monte vers des centaines de mégawatts, le câble presque sans perte devient plus attractif : pour une liaison de 500 mégawatts, les pertes du pipeline hybride sont inférieures à la moitié de celles des câbles standards. Lorsque les chercheurs intègrent les coûts de construction et d’exploitation des électrolyseurs, canalisations, navires-citernes et postes, le système hybride devient compétitif sur la durée pour des projets très grands et durables, surtout si les prix des équipements diminuent comme prévu.

Réduire le fossé énergétique entre régions

À l’échelle nationale, les auteurs projettent le système électrique chinois en 2060 selon deux scénarios : l’un reposant principalement sur un réseau conventionnel et l’autre où les pipelines hybrides sont largement déployés. Dans le scénario conventionnel, même avec 80 % de l’électricité issue des renouvelables, de nombreuses provinces côtières continuent de connaître d’importants déficits et dépendent d’importations, tandis que les provinces intérieures peinent à exporter leur surplus d’électricité propre. Dans le scénario hybride, la transmission plus robuste et flexible et l’utilisation de l’électricité excédentaire pour produire de l’hydrogène permettent au système d’absorber environ deux fois plus d’électricité renouvelable et près de cinq fois plus d’hydrogène. Ce réseau peut atténuer les pénuries autour des grandes villes, réduire la dépendance aux combustibles fossiles et rapprocher le pays d’une satisfaction complète de la demande électrique par les renouvelables.

Ce que cela signifie pour un avenir plus propre

L’étude conclut que des pipelines hybrides supraconducteurs pourraient un jour compléter ou remplacer en partie les lignes électriques et les transports de carburant actuels, offrant un moyen de déplacer d’importantes quantités d’énergie propre de façon efficace sur de longues distances tout en la stockant sous forme d’hydrogène. L’approche n’est pas prête pour un déploiement immédiat : elle fait face à des défis en matière de sécurité, d’ingénierie cryogénique, de fiabilité à long terme et de coûts initiaux. Néanmoins, si les technologies de l’hydrogène liquide et des câbles supraconducteurs continuent de progresser, des systèmes comme celui proposé ici pourraient devenir un outil important pour équilibrer des ressources éoliennes et solaires disparates et soutenir un futur système énergétique reposant presque entièrement sur les renouvelables.

Citation: Chen, X., Chen, Y., Jiang, S. et al. Superconducting hybrid energy transmission and storage system and its projected impact on a sustainable energy future. Commun. Sustain. 1, 77 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00077-z

Mots-clés: énergie renouvelable, hydrogène liquide, câbles supraconducteurs, stockage d’énergie, transmission longue distance