Impact du changement climatique sur le dimensionnement thermique des câbles d'énergie F/H (2024-123286)

Description de l'offre

Une fois produite dans les centrales, l’électricité emprunte tout un réseau de lignes aériennes et souterraines avant d’arriver chez les consommateurs. Bien que le réseau soit principalement constitué de lignes aériennes, les contraintes environnementales poussent aujourd’hui à la construction de liaisons par câbles souterrains. De plus, les besoins croissants en interconnexions et raccordements d’EnR (énergies renouvelables) multiplient les projets de liaisons par câbles sous-marins. Les câbles d’énergie apparaissent ainsi comme des éléments-clés des réseaux électriques de demain.
Le courant électrique circulant dans les câbles génère un échauffement qui doit être limité afin de ne pas endommager ces derniers. Il est donc primordial d’être en mesure d’évaluer le courant maximal que l’on peut faire circuler dans les câbles sans dépasser leur température maximale de fonctionnement.
A cet effet, EDF dispose d’outils de calcul dédiés au dimensionnement thermique des câbles, basés sur des formules analytiques ou sur la méthode des éléments finis. Les calculs sont généralement réalisés en supposant l’environnement des liaisons constant. Les caractéristiques thermiques du sol (température, résistivité, diffusivité…) sont supposées égales à des valeurs standards, définies historiquement.
Le sol est siège de phénomènes physiques complexes et difficiles à évaluer en pratique (changements de température, mouvements d’eau, assèchement…). Or, les propriétés thermiques qui en découlent jouent un rôle prédominant dans l’évacuation de la chaleur produite par les câbles. Sous-estimer la température du sol ou sa résistivité peut conduire à surchauffer les câbles, accélérer leur vieillissement, voire provoquer un claquage.
Le changement climatique est au cœur des problématiques actuelles. Le climat exerçant une influence directe sur les caractéristiques du sol, il convient de s’interroger sur son impact sur le dimensionnement des liaisons : faut-il revoir le courant admissible des liaisons existantes ? Faut-il réviser les hypothèses de calcul du courant admissible des futures liaisons ?

Ce stage consistera à :
·      Analyser la littérature scientifique sur la modélisation thermo-hydraulique du sol ;
·      Construire un modèle analytique du sol permettant de prédire l’évolution de ses caractéristiques thermiques en profondeur en fonction des conditions météorologiques de surface ;
·      Valider le modèle à partir de mesures expérimentales et de simulations numériques par la méthode des éléments finis ;
·      Exploiter le modèle pour différents scénarios climatiques (projections à 2050 et 2100) et pour des épisodes climatiques particuliers (canicule, forte pluie et sécheresse) ;
·      Evaluer la capacité de transport et l’échauffement des câbles en supposant les caractéristiques de sol simulées précédemment.
Référence bibliographique sur le dimensionnement thermique des câbles :
https://eprints.soton.ac.uk/195003/1/Thesis_Draft_One.pdf