“Notre nouvelle gamme sans SF6 est une rupture majeure dans la distribution d’électricité moyenne-tension", s'enthousiasme Philippe Sauer, directeur de l’activité Power Systems France de Schneider Electric. L'homme juge l’événement d’autant plus marquant que “la dernière rupture dans le secteur était justement ce gaz, le SF6, qui a permis de compacter les installations et de proposer des tableaux de distribution modulaires dans les années 1980”. Stable, très isolant et non toxique, le SF6 – ou hexafluorure de soufre de son nom complet – a longtemps été un incontournable de la gestion de l’électricité en haute et moyenne-tension. Avant d'être remis en question après la découverte de son potentiel réchauffant pour l'atmosphère.
Quasi absent de l’atmosphère naturelle, le SF6 compte peu dans le réchauffement climatique constaté (0,2%). Mais son potentiel de réchauffement – 23 500 fois plus élevé que le CO2 à l’horizon d’un siècle à quantité égale – en fait le plus puissant des gaz à effet de serre. D'où les travaux des industriels du secteur, qui profitent de la tendance à l’électrification du monde et des usages, pour tenter de s’en passer. Une tâche complexe, qui a nécessité dix ans de R&D au géant français Schneider Electric, avant de proposer un tableau électrique n’utilisant que de l’air pur et du vide. C'est ce travail que l’équipementier électrique a présenté à la presse mardi 15 juin, ouvrant les portes de son laboratoire grenoblois à l’occasion du lancement de la première partie de la gamme en France, début 2021.
Couper le courant en sécurité
L'objectif du groupe reste le même. Fournir les appareils et tableaux de distribution pour couper sans risque la distribution d’électricité à forte puissance. Une opération essentielle pour la gestion des réseaux moyenne-tension de distribution de l’électricité, c’est-à-dire les câbles qui charrient les électrons au niveau local, vers des usines, de grands magasins et des groupes d’habitation (par exemple à l’échelle d’une rue).
Concrètement, le défi est d’isoler les phases qui composent un circuit électrique, mais aussi de pouvoir bloquer le passage des électrons au sein des interrupteurs et disjoncteurs moyenne-tension. “Impossible d’interrompre un courant en moyenne tension comme à la maison, où il suffit d’appuyer sur l’interrupteur ou de tirer sur la prise”, explique Christophe Prévé, directeur technique en charge de l’offre moyenne-tension. A basse tension, les électrons s’arrêtent au contact de l’air. Ce n’est pas le cas à forte puissance où, surexcités, ils risquent de forcer le passage, engendrant un arc électrique entre les deux pôles conducteurs lors de la rupture de contact.
Ampoule à vide
Les tableaux sans SF6 ne se distinguent guère de leurs homologues, toujours produits par Schneider. Les deux générations sont exposées face à face dans le hall d'exposition du groupe. Les appareils ont les mêmes dimensions, arborent les mêmes symboles et disposent de la même poignée centrale de plastique vert (amovible ou non selon les modèles) pour couper le courant. Il faut se pencher dans les entrailles des nouveaux venus pour en déceler la spécificité.
Pour contenir les fils conducteurs, le réservoir scellé de SF6 a laissé la place à une cuve de plastique vert plus large, dans laquelle de l’air ambiant (filtré et débarrassé de son humidité) est injecté sous légère pression, afin de pouvoir rapprocher les transmetteurs de phase les uns des autres. Mais si l'air ambiant isole, il est insuffisant pour la coupure. Pour cette opération délicate, Schneider a conçu des ampoules à vide. Cachés au sein des cuves, ces dispositifs aux airs de canettes de cuivre et de céramique peuvent être comparés à des interrupteurs, décrit Christophe Prévé.
Une vingtaine de brevets
A l’intérieur, “un vide parfait vient prévenir les arcs électriques lorsque le système mécanique vient tirer le contact”. Un système d’apparence simple, mais qui a donné du fil à retordre à Schneider. Ses ingénieurs ont dû plancher sur le sujet une dizaine d’années et déposer une vingtaine de brevets (tant sur l’ampoule que sur l’automatisme mécanique qui l’entoure et vient actionner la coupure) avant de pouvoir produire une ampoule à vide à un coût compétitif.
Son travail d’industrialisation a aussi porté sur les procédés de fabrication et la durabilité des pièces. En témoignent les diverses installations à disposition dans le laboratoire d’essai de Schneider, pour permettre à ses ingénieurs de tester la résistance de leurs créations aux efforts mécaniques, mais aussi à la foudre, aux extrêmes de température ou au sel.
Production pour partie française
Fidèle à sa stratégie de régionalisation, Schneider Electric devrait répartir ses capacités de production sur différents continents, afin de servir les marchés à proximité. Mais la question du rôle de la France, longtemps bastion industriel du groupe, demeure. D’autant que Schneider a annoncé en septembre 2020 une nouvelle restructuration de son offre moyenne tension en France, face à laquelle les syndicats avaient dénoncé une érosion des effectifs et la délocalisation de la production en Asie et en Europe de l’est.
Rien de tel, promet Philippe Sauer, qui assure que “le dispositif industriel français est présent, compétitif et pérenne” et que Schneider “continuera à l’utiliser” pour alimenter les clients français et une partie de l’Europe. Disponible depuis le début de l’année en France, la gamme SM Airset, souhaitée modulable à destination des réseaux de distribution secondaires privés, est fabriquée “à 88% en France” et assemblée dans l’usine de Mâcon (Saône-et-Loire). Les ampoules à vide, elles, sont fabriquées en Chine mais devraient être localisées en Europe en 2022, sur un site non déterminé.
L’autre gamme, RM Airset, est plus compacte et standardisée, à destination des besoins des réseaux secondaires publics (typiquement Enedis). Déjà disponible en Asie, elle arrivera en Europe en 2024, sur un site de production encore inconnu. La gamme équivalente avec du SF6 (dont la production ne s’interrompra pas dès l’arrivée des appareils à air) est aujourd'hui produite sur le site de Libourne (Gironde).
Conserver les clients
Avant de produire, il faudra convaincre les potentiels clients. Pour l’instant, le groupe travaille avec des gestionnaires locaux de réseaux de distribution, notamment Greenalp à Grenoble, pour installer des pilotes. L'équipementier croit dans les attraits de sa nouvelle gamme. D’abord, en raison de ses dimensions, connexions et manipulation semblables à l’existante. “Nous ne bousculons pas les habitudes de nos clients”, fait valoir Sarah Fontaine, en charge du lancement de la gamme AirSet. Ensuite avec un système qui, en n’intégrant que de l’air ambiant, devrait être imperméable à de futures évolutions législatives. Une promesse séduisante, alors que l’Union européenne est en cours de révision de sa directive sur les gaz fluorés, dont la dernière mouture date de 2014. A l’époque, le SF6 avait survécu face à l’absence d’alternatives viables, ce qui pourrait ne plus être le cas aujourd’hui.
Des installations prévues pour durer 40 ans
Reste la question du prix. Schneider se borne à mentionner un "faible surcoût " au niveau de la cellule, mais le procédé de fabrication de l’ampoule reste plus onéreux. “Cela sera bien sûr un critère de choix, car le différentiel de prix est répercuté sur les consommateurs”, reconnaît Sébastien Julien, responsable de l’exploitation des réseaux au sein de GreenAlp. Mais les facilités de maintenance, ainsi que l’absence de contraintes lourdes liées au recyclage des dispositifs sans SF6, pourraient abaisser le coût complet des installations, prévues pour durer quarante ans, argue l'ingénieur.
Schneider devra enfin convaincre de la supériorité de sa solution, alors que tout le secteur travaille à limiter sa dépendance aux gaz fluorés. Si le français assure être “en avance”, les grands groupes Siemens et Eaton proposent des solutions de coupure à vide similaires. D’autres, comme ABB ou General Electric, ont fait le choix de conserver des gaz à effet de serre, mais moins nocifs pour le climat que le SF6. Par exemple les fluoronitriles. Une option privilégiée pour les équipements haute-tension, un créneau où Schneider est historiquement absent, et pour lequel le combo air ambiant et vide risque de ne pas suffire.
