Nos pylônes électriques vieillissent ... quels remèdes ?
Une chaire industrielle ANR pour l'évaluation de l'intégrité des fondations en béton
Les enjeux sociétaux, économiques et environnementaux liés à la fourniture d'énergie électrique sont d’une importance critique. Si, pendant longtemps, les besoins fondamentaux de tout être humain pour survivre étaient la nourriture, les vêtements et le logement, aujourd’hui, la tendance a changé et l'énergie électrique fait également partie des besoins fondamentaux.
L'énergie électrique joue un rôle très important non seulement pour le bien-être et la survie des êtres humains mais aussi pour le développement des pays. L'économie et la croissance nationales dépendent largement de la disponibilité de l'approvisionnement en énergie électrique. En tant que besoin fondamental et matière première, l'énergie doit nécessairement être disponible à un prix compétitif et de façon régulière sans interruption et stable. Dans le cas contraire, une perte de productivité est attendue, affectant la croissance nationale et l'économie.
L'actualité nationale et internationale récente montre malheureusement que l'énergie affecte fortement le pouvoir d'achat et joue un rôle stratégique dans les conflits internationaux.
Le projet de recherche HEalth evAluaTion of COncrete Fundation For ElEctricity transport "Heat Coffee"
Ce projet a pour problématique l’évaluation de l’intégrité des fondations en béton des liaisons aériennes du réseau de transport de l’électricité. Ceci concerne les fondations des pylônes électriques, lesquelles sont soumises au vieillissement du béton, à ses pathologies et aux événements climatiques.
Le réseau de RTE comporte :
- 105 970 km de lignes aériennes, d’âge moyen de l'ordre de 50 ans ;
- cela représente 270 000 supports, pylônes et fondations,
- et quelques 400 000 km de conducteurs aériens ou câbles de garde, avec des espérances de vie au-delà de 85 ans.
Le contrôle et le diagnostic de l’état de ces composants des liaisons aériennes est un enjeu vis-à-vis de la gestion des actifs de RTE, en particulier pour la planification des renouvellements ou de leur éventuelle prolongation d’utilisation.
Derrière cette stratégie se cachent l’enjeu de la durabilité des infrastructures électriques et de leur impact environnemental, ainsi qu’un enjeu financier, le coût de remplacement des pylônes en particulier étant estimé à 2,7 milliards d’euro. Notons que remplacer l'ensemble des fondations du parc de pylônes représente une émission totale de 16,5 millions de tonnes équivalent CO2 et nécessite une énergie de 53 TWh, ceci en ne prenant en compte que le matériau !
Les équipes de recherche
Pour développer des méthodes à même d’évaluer l’intégrité de ces fondations, le projet "HEAT COFFEE" s’appuie sur des compétences en mécanique, en Génie Civil, en mathématiques appliquées et intelligence artificielle (IA), et en instrumentation et traitement du signal dans trois laboratoires en sciences pour l’ingénieur de l’ENS Paris-Saclay :
- le LMPS (mécanique et Génie Civil),
- le Centre Borelli (mathématiques et IA)
- le SATIE (instrumentation et traitement du signal).
De telles méthodes d’évaluation nécessitent en effet de développer des systèmes de mesure appropriés, de modéliser et simuler les phénomènes en jeu (pathologies et vieillissement naturel des structures en béton, comportements mécaniques sous sollicitations climatiques extrêmes en lien avec le changement climatique, interactions ondes / milieu sondé), et d’interpréter des données massives.
Le projet recouvre à la fois des aspects expérimentaux et théoriques. À partir des travaux de recherche, l’objectif industriel est d’élaborer une stratégie de gestion des actifs des liaisons aériennes adossée à des outils d'aide à la décision pour gérer les fondations en béton des pylônes du réseau électrique, en tenant compte de leur état et des effets de l’environnement (sol et climat, en particulier en lien avec la recrudescence d’évènements climatiques majeurs).
En adoptant une stratégie de maintenance pertinente, différentes études ont montré que les dépenses de maintenance pourraient être réduites jusqu'à 20%.
Un projet s'inscrit dans une politique de soutien aux recherches orientées développement durable
- Diplôme ENS Paris-Saclay - Année de Recherche en Sciences pour les Transitions écologiques (ouvert en 2022).
- Chaire d'enseignement, de recherche et d'innovation PhLAMES (ENS Paris-Saclay/RTE) : Physique des Lignes Aériennes Modélisations, Expériences et Simulations (création : 2022).
- ANR Chaire industrielle « HEAT COFFEE » : Évaluation de l’intégrité des fondations en béton pour le transport de l’électricité (démarrage : juin 2023).