Un chercheur de l'UWM travaille à remplacer le gaz à effet de serre le plus puissant de tous

Chanyeop Park montre l'inducteur dans son laboratoire. Cela fait partie d'un projet de recherche sur lequel lui et Georgia Tech travaillent pour créer un disjoncteur haute tension qui utilise une alternative beaucoup plus écologique au gaz actuellement utilisé dans les équipements électriques haute tension. (Photo UWM/Troye Fox)

Le gaz à effet de serre le plus puissant au monde – et dont la plupart des gens n'ont jamais entendu parler – est en train de devenir un contributeur inquiétant au réchauffement climatique en raison de la demande croissante d'électricité et du vieillissement des infrastructures énergétiques.

Ce gaz, appelé hexafluorure de soufre (SF6), est utilisé depuis des décennies dans les équipements de distribution électrique à haute tension comme isolant. Mais les fuites dans l’atmosphère, qui ont toujours eu lieu, s’accélèrent à mesure que les infrastructures vieillissent.

Chanyeop Park, professeur adjoint de génie électrique à l'UWM, travaille avec des chercheurs du Georgia Institute of Technology grâce à une subvention de près de 4 millions de dollars du ministère américain de l'Énergie pour développer et tester une alternative neutre pour l'environnement. Un quart de la subvention finance le rôle de Park.

« Le potentiel de réchauffement climatique du SF6 est environ 24 000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone (CO2), et il est très stable », a-t-il déclaré. "Une fois entré dans l'atmosphère, il y reste littéralement des milliers d'années."

Park donne ici quelques détails sur cette recherche.

Tout d’abord, expliquez à quoi servent les disjoncteurs haute tension. Pourquoi y a-t-il besoin de gaz ?

Les sous-stations électriques contiennent un système haute tension qui fournit de l'électricité à nos maisons. Ces sous-stations comprennent des disjoncteurs, que nous appelons appareillage de commutation, qui utilisent le gaz SF6 comme isolant.

Les disjoncteurs protègent le réseau électrique en interrompant le courant électrique en cas de besoin, afin que les circuits et appareils électriques ne soient pas surchargés. Avec le SF6, nous parlons de disjoncteurs sur un très grand niveau de transmission. Les disjoncteurs de votre maison ne contiennent pas de SF6 car ils sont basse tension et l'air peut assurer l'isolation.

Habituellement, le SF6 est contenu dans une chambre ou une bouteille métallique. Mais rien n’est 100 % sans fuite. Des traces s'échappent au fil du temps, de la même manière que la pression des pneus diminue en raison des fuites d'air à un rythme très lent.

Parlez-nous de l’alternative au SF6 que vous testez.

C'est ce qu'on appelle le CO2 supercritique et c'est quelque chose que nous pouvons réaliser en augmentant la pression et la température du CO2. Sa particularité est qu’il se comporte simultanément comme un liquide et un gaz.

Les liquides sont très denses par rapport aux gaz. C'est pourquoi vous avez du mal à nager parce que le liquide est si dense, n'est-ce pas ? La haute densité offre une forte isolation électrique. Mais le fluide supercritique se comporte également comme un gaz, qui a une faible viscosité. Ainsi, les fluides supercritiques, combinant ces deux avantages, sont très efficaces pour le refroidissement et l’isolation. La substance offre une protection en évacuant la chaleur d’un côté de l’équipement et en la laissant tomber de l’autre côté. Et son comportement fluide offre la possibilité de mouvements rapides.

De plus, comme le fluide supercritique est composé de CO2 pur, il est théoriquement 24 000 fois plus respectueux de l’environnement que le SF6.

Pourquoi est-ce le bon moment pour passer à un nouvel isolant pour cet équipement essentiel ?

La plupart des centrales électriques sont situées au bord ou à proximité de l’eau de mer ou d’une sorte de plan d’eau qui peut aider à refroidir la centrale. L’électricité doit ensuite être transportée depuis la centrale et distribuée là où vivent les gens. À mesure que nous acquérons et intégrons davantage de sources vertes dans notre mix énergétique, ces sources peuvent se trouver dans des endroits relativement proches de chez nous.

Ainsi, à mesure que l’infrastructure évolue et que nous modernisons le réseau vieillissant, nous pouvons le reconfigurer pour utiliser du CO2 supercritique. Vous aurez toujours besoin d'un isolant pour un nombre croissant d'appareillages de commutation.

Et si tous les appareils de commutation SF6 existants étaient remplacés par notre technologie, cela aurait un impact positif énorme sur l’environnement.

Comment fabriqueriez-vous le fluide supercritique que vous proposez ? Et quel est votre rôle dans le projet ?