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Technologies de réseau

Lignes aériennes et lignes câblées souterraines

Aujourd’hui, l’énergie au niveau de la très haute tension (380 kV et 220 kV) est en grande partie transportée via des lignes aériennes, lesquelles représentent 99% du réseau de transport suisse. L’utilisation de lignes câblées souterraines dans le réseau à très haute tension est relativement nouvelle et n’a donc pas encore fait ses preuves. Les deux technologies présentent des avantages et des inconvénients lors des études de projets, de la construction, de l’exploitation et de la maintenance. C’est pourquoi Swissgrid analyse les variantes avec ligne aérienne ou souterraine pour chaque projet d’extension du réseau.

Ligne aérienne

Swissgrid entretient 12000 pylônes dans le réseau à très haute tension en Suisse. Beaucoup d’entre eux se trouvent sur des terrains difficiles: dans des endroits montagneux, escarpés et souvent difficiles d’accès, sur un sol rocailleux et parfois instable. Construire de nouvelles lignes sur ce type de terrains s’avère techniquement difficile. À cet égard, Swissgrid peut compter sur sa grande expérience et exploiter son savoir-faire considérable.

Ligne câblée souterraine

Le câblage souterrain était jusqu’à présent très peu utilisé en Suisse au niveau de la très haute tension en comparaison aux lignes aériennes. En effet, un câblage souterrain n’est réalisable que dans certaines conditions. De nombreux facteurs, comme le sol, la capacité de transport, la longueur du tracé, les coûts ou la charge de la ligne, sont déterminants. C’est en 2019 que Swissgrid a enterré pour la première fois un câble à très haute tension d’une ligne de 380 kilovolts. Cela lui permet de collecter des données importantes et d’en tirer des conclusions pour l’avenir.

Les modes de construction des projets de lignes

Construction de lignes aériennes: sur des fondations solides

1/3: Le pylône d’une ligne à très haute tension nécessite une surface maximale de 15×15 mètres. Ses fondations sont construites de manière stable: elles doivent non seulement supporter le pylône mais également garantir la stabilité de l’ensemble en cas de grand vent afin que le pylône ne se couche pas. En fonction de la hauteur du pylône et du terrain, et notamment en zones montagneuses, où les pylônes sont souvent installés dans des zones raides ou instables, des mesures de sécurité supplémentaires s’imposent. Des mesures de construction telles que la pose de treillis métalliques ou des renforcements de béton protègent les pylônes des avalanches, des chutes de pierres ou autres coulées de boue
2/3: Pendant les travaux de montage, le pylône électrique ne cesse de prendre de la hauteur. La plupart du temps, quand les sites sont situés sur des terrains escarpés, ce sont des hélicoptères qui transportent les différents éléments du pylône depuis les sites d’installation jusqu’aux emplacements des pylônes. Pour d’autres pylônes, les éléments sont soulevés pièce par pièce à l’aide de la tour de montage.
3/3: Une fois le pylône construit, on y fixe les conducteurs, qui transmettront plus tard le courant, aux isolateurs. Tout d’abord, l’hélicoptère accroche ce que l’on appelle le câble de précontrainte. Celui-ci est fabriqué en nylon afin de réduire au maximum le poids pour les travaux de montage aériens. L’étape suivante consiste à hisser des câbles d’acier beaucoup plus lourds le long des câbles de précontrainte. Les conducteurs, qui transmettront plus tard le courant, y sont ensuite tirés.

Construction du tracé: voici comment le câble est enterré

Comment poser une ligne de transport dans le sous-sol? Quels procédés conviennent à quel terrain et comment affectent-ils la durée de construction, les coûts ou la résistance? Dans le cadre de la planification des lignes, Swissgrid cherche toujours des solutions optimales à la croisée des quatre piliers que sont la rentabilité, la technique, le développement territorial et l’environnement. À cet égard, le «système modulaire de construction de lignes» est un outil important. Il décrit avec précision les avantages et les inconvénients des différentes solutions possibles et répond ainsi au besoin d’une évaluation fondée de toutes les possibilités de construction.

«Gäbihübel» vidéo en allemand

Les éléments apparents des lignes câblées souterraines

La protection du paysage est un argument majeur en faveur du câblage souterrain. Une grande partie de l’infrastructure des lignes est enfouie dans le sol et, de fait, invisible. Les lignes câblées souterraines ne manquent pas non plus de laisser des traces dans le paysage, par exemple sous la forme de tranchées dans la forêt, de routes d’accès et de stations aéro-souterraines reliant la ligne aérienne à la ligne câblée souterraine. Des puits spéciaux sont utilisés pour le contrôle et la réparation des raccordements de câbles. La tension est stabilisée grâce à des installations de compensation. Les voies d’accès et les tranchées en forêt sont autant d’éléments visibles d’un câblage souterrain

Informations détaillées sur le comportement à adopter à proximité des lignes électriques

La maintenance et l’exploitation

Les lignes aériennes et les lignes câblées souterraines présentent des avantages et des inconvénients lors de l’exploitation et de la maintenance du réseau. Les difficultés techniques, comme le maintien de la tension, augmentent proportionnellement au nombre de tronçons enterrés du réseau de transport. En effet, ces deux technologies présentent différentes caractéristiques électriques qui affectent la stabilité et la disponibilité du réseau de transport.

Les coûts

Selon la topographie, le terrain, les risques naturels potentiels et la technologie choisie, les coûts de construction d’une ligne à très haute tension peuvent fortement varier d’un cas à l’autre. Mais en règle générale, un kilomètre de ligne câblée souterraine est environ 2 à 10 fois plus cher qu’un kilomètre de ligne aérienne. Lorsqu’elle évalue la rentabilité, Swissgrid prend en compte les frais de construction, mais aussi les coûts du cycle de vie des différentes variantes de lignes.

Pour ce calcul, Swissgrid se base sur une durée de vie de 80 ans pour la ligne. Différents composants doivent toutefois être remplacés plus tôt. Pour les lignes enterrées, ce sont surtout les câbles souterrains eux-mêmes qui représentent un facteur de coût important: en raison de leur espérance de vie technique, les lignes câblées souterraines peuvent être exploitées seulement deux fois moins longtemps que les lignes aériennes et doivent être entièrement remplacées au bout d’environ 40 ans.

Coûts des lignes aériennes

1/3: Chamoson – Chippis CHF 4.7 million par km – La ligne à très haute tension qui relie Chamoson à Chippis fait passer quatre niveaux de tension sur le même pylône: 380 kV, 220 kV, 65 kV entre Chamoson et Aproz et 132 kV CFF entre Chamoson et Saint-Léonard. Cela permet le démantèlement de près de 89 km de lignes dans la plaine du Rhône.
2/3: Airolo – Lavorgo CHF 3.6 million par km – La nouvelle ligne à très haute tension de 380 kV entre Airolo et Lavorgo passe sur le côté droit de la vallée et remplace la ligne à 220 kV existante. Sur les mêmes pylônes, un regroupement est réalisé avec une ligne à 132 kV des CFF pour l’alimentation de la ligne ferroviaire d’AlpTransit Gotthard.
3/3: Pradella – La Punt: CHF 1.5 million par km – Swissgrid a complété tout le tracé de 50 km qui relie Pradella à La Punt avec une seconde ligne à 380 kV. Aujourd’hui, les pylônes supportent donc une ligne sur chaque côté. Cela a un impact positif sur les émissions, qui sont globalement plus faibles qu’auparavant.

Coûts d’une ligne câblée souterraine

1/3: La Bâtiaz – Le Verney CHF 29.1 million par km – Le projet consiste à forer une galerie d’environ 2,5 mètres de diamètre et de 12 à 20 mètres de profondeur entre différentes nappes aquifères sur une longueur de 1,2 kilomètre. Les conditions géologiques particulières à cet endroit précis de la plaine du Rhône rendent possible cette prouesse technologique.
2/3: Les coûts s’élèvent à environ 20,4 millions de francs pour la construction du câblage partiel sur une longueur d’environ 1,3 km avec deux stations aéro-souterraines. Le projet Beznau – Birr montre qu’il faut escompter des coûts d’environ 10 à 15 millions de francs par kilomètre pour un câblage partiel sur le Plateau suisse (stations aéro-souterraines, sous-sol normal pour la construction, passage sous des infrastructures existantes). Les coûts du tronçon enterré de la ligne à très haute tension Beznau – Birr sont environ 6 fois supérieurs à ceux d’une ligne aérienne sur tout le cycle de vie.
3/3: Airolo – Mettlen (ligne du Gothard): CHF 6,0 millions par km – Regroupement de lignes à travers la montagne: la construction du second tube du tunnel du Gothard offre l’opportunité de regrouper les infrastructures et de poser la nouvelle ligne à très haute tension dans le canal de service qui passera sous la chaussée..

Les bases de décision

Les grandes infrastructures prennent beaucoup de temps. Procédures d’autorisation de longue durée, oppositions fréquentes et décisions de justice: entre le lancement d’un projet et sa mise en service, il peut s’écouler en moyenne une quinzaine d’années.

Le Conseil fédéral prend la décision quant à la construction d’une ligne câblée souterraine ou d’une ligne aérienne dans le cadre de la procédure de plan sectoriel. Un groupe d’accompagnement mis en place par l’Office fédéral de l’énergie pour chaque projet joue un rôle important à cet égard. Voici comment celui-ci fonctionne:

Le groupe d’accompagnement est composé de représentant(e)s de plusieurs offices fédéraux (par exemple développement territorial, environnement, transports), de l’Inspection fédérale des installations à courant fort (ESTI), de la Commission fédérale de l’électricité (ElCom), de représentant(e)s des cantons concernés, d’une organisation de protection de l’environnement et de Swissgrid. Chaque partie a une voix. Le groupe émet des recommandations relatives à la définition de la zone de planification et du corridor de planification ainsi qu’à la technologie (ligne aérienne ou câblée souterraine) à l’attention du Conseil fédéral. Afin de trouver la meilleure solution possible, plusieurs offices fédéraux ont introduit il y a quelques années une méthodologie spéciale, le «modèle d’évaluation pour lignes de transport». Cette méthodologie permet de peser les points forts et les points faibles des différentes variantes de manière objective, complète et systématique. Ce modèle s’appuie sur les quatre piliers que sont le développement territorial, les aspects techniques, la préservation de l’environnement et la rentabilité.

Regroupement d’infrastructures: Airolo – Mettlen (ligne du Gothard)

Ces dernières années, Swissgrid a réalisé des lignes câblées souterraines d’une longueur totale de plus de 40 kilomètres sur le réseau de transport. Dans la mesure du possible et en fonction des objectifs, Swissgrid regroupe les lignes câblées souterraines avec d’autres projets d’infrastructure.

La construction du second tube du tunnel routier du Gothard d’ici 2029 offre à Swissgrid un ensemble d’opportunités. Combiner une ligne à très haute tension et un tunnel de route nationale revêt un caractère précurseur en Europe. Ce projet techniquement exigeant permet à Swissgrid d’acquérir une expérience précieuse et présente également l’avantage de soulager le paysage au niveau du Gothard grâce au démantèlement de 23 kilomètres de lignes aériennes et de 70 pylônes.

Informations complémentaires:

Procédure d’autorisation pour les installations électriques

Procédures d’autorisation

Plan sectoriel des lignes de transport d’électricité (PSE)


Postes de couplage et transformateurs

Les sous-stations font partie des éléments essentiels du réseau à très haute tension, car elles constituent les points névralgiques du réseau électrique. Les sous-stations se composent de transformateurs et de postes de couplage. Le réseau à très haute tension de Swissgrid comprend 126 sous-stations qui abritent 148 postes de couplage et 32 transformateurs. Si chaque sous-station possède un poste de couplage, toutes les sous-stations ne sont pas équipées de transformateur.

Eléments importants du réseau de transport

Les postes de couplage situés dans les sous-stations relient les lignes à très haute tension entre elles. Grâce à des manœuvres de couplage, les opératrices et opérateurs des centres de contrôle de Swissgrid situés à Aarau et Prilly peuvent couper ou raccorder des lignes. Cela permet de contrôler les flux d’énergie, d’éviter les surcharges et de mettre les lignes hors tension lors des travaux d’inspection. Les sous-stations sont également équipées de systèmes de protection. En cas d’interruption de l’alimentation (p. ex. en cas de foudre sur une ligne), ces dispositifs coupent de manière ciblée les blocs d’alimentation concernés.

Représentation graphique d’une sous-station avec des transformateurs: les sous-stations sont pilotées depuis les centres de conduite d’Aarau et de Prilly. Si nécessaire, les responsables d’installation peuvent toutefois prendre le contrôle des sous-stations et procéder à la coupure sur site.

Liens & téléchargements

Liens

OFEN: Evaluation de l'EPFZ sur l'Etude de câblage Suisse (en anglais)

Blog: «Comment fonctionnent les sous-stations et les transformateurs?»

Blog: «Alliance de la technique et de la nature»

YouTube: Transport d'un géant

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