Combien de câble souterrain le réseau de transport peut-il supporter?

Le réseau de transport suisse assure non seulement une grande stabilité du réseau en Suisse, mais rend également d’importants services à l’échelle inter­nationale, grâce à sa connexion au réseau européen. Cependant, une grande partie de l’infrastructure développée au fil du temps est vieillissante et devra être renouvelée dans les années à venir. De plus, la transition énergétique représente aussi un défi: en raison notamment de l’électrification croissante de composants jusqu’alors alimentés par des énergies fossiles, la consommation nationale devrait passer de 60 TWh actuellement à 90 TWh en 2050. Les pompes à chaleur, la mobilité électrique, mais aussi les nouveaux centres de données, vont pousser le réseau électrique à ses limites. Enfin, l’augmentation du nombre d’installations photovoltaïques, qui alimentent le réseau de manière décentralisée, pourrait également aggraver la situation des réseaux de distribution et du réseau de transport.

Il est donc nécessaire de renforcer le réseau à temps pour pouvoir garantir la sécurité d’approvisionnement de la Suisse à long terme. Dans le cadre du «Réseau stratégique 2040», 31 projets de modernisation du réseau de transport sont actuellement en cours, à différents stades de mise en œuvre (figure 1).

Accélérer l’extension

Pour diverses raisons, l’électrification de la mobilité et de l’approvisionnement en chaleur des bâtiments ainsi que la construction d’installations de production alimentant le réseau de manière décentralisée progressent plus rapidement que le renforcement et la transformation du réseau. Dans le cas du réseau de transport, cette situation est notamment due aux procédures d’autorisation actuelles. Afin de remédier à cette situation, le Conseil fédéral a mené en 2024 une consultation sur le projet dit «­Netzexpress» (une modification de la loi sur l’énergie visant à accélérer l’extension et la transformation des réseaux électriques), qui devrait permettre d’adapter le réseau suffisamment rapidement à la nouvelle situation. Le 21 octobre 2025, la ­Commission de l’environnement, de l’aménagement du territoire et de l’énergie du Conseil national a réintroduit le principe de la ligne aérienne dans le projet ­Netzexpress. Celui-ci stipule que les lignes électriques du réseau de transport doivent être construites sous forme de lignes aériennes. Il ne sera ainsi plus possible de construire une ligne à très haute tension sous forme de câble souterrain que si cela présente des avantages techniques, est plus économique, ou si la protection constitutionnelle des marais et des sites marécageux l’exige.

Le projet Netzexpress privilégie les lignes aériennes, car celles-ci pourront être construites plus rapidement si les variantes basées sur l’utilisation de câbles souterrains ne sont plus examinées que dans des cas exceptionnels. De plus, les lignes aériennes sont jusqu’à dix fois moins chères, durent deux fois plus longtemps et peuvent être réparées plus rapidement. Elles offrent en outre des avantages évidents en termes de stabilité du réseau, de sécurité d’approvisionnement et de bilan écologique (figure 2).

Ligne aérienne ou câble souterrain?

La question de savoir s’il faut poser des câbles souterrains (figure 3) ou construire des lignes aériennes pour le réseau à très haute tension fait depuis longtemps l’objet de débats au sein de la population. Dans ce contexte, les câbles souterrains, pratiquement invisibles, sont généralement mieux acceptés que les lignes aériennes.

En février 2025, Swissgrid a publié les résultats de son étude relative au câblage axée sur la situation concrète du réseau en Suisse. L’un des objectifs de l’étude consiste à permettre une extension aussi rapide, économique et durable que possible du réseau de transport suisse. Pour ce faire, le processus en vigueur doit être simplifié. Actuellement, le gestionnaire de réseau élabore en premier lieu, pour tous les projets de réseau, des corridors de travail possibles pour les variantes câbles souterrains et lignes aériennes. Ensuite, un groupe d’accompagnement mandaté par l’OFEN recommande la technologie à utiliser en tenant compte des aspects liés au développement territorial, à la technique, à l’environnement et aux coûts. Enfin, le Conseil fédéral fixe le corridor de planification et la technologie de transport, et Swissgrid élabore un projet de construction.

Tous les intérêts sont pris en compte de manière exhaustive lors de la décision en faveur d’un câble souterrain ou d’une ligne aérienne, mais il arrive parfois que ce soient ceux qui se sont manifestés en premier qui obtiennent l’adjudication pour la variante câblée. Ceci n’est toutefois pas optimal du point de vue du réseau et du système, car ce processus ne tient pas compte du système dans son ensemble. La proportion des câbles souterrains augmente ainsi fortement, et le gestionnaire de réseau est confronté à des défis techniques et opérationnels plus importants. À l’heure actuelle, 42 km de câbles souterrains ont été posés et 250 km supplémentaires ont été définis par les autorités.

Avec son étude relative au câblage en Suisse, Swissgrid entend répondre à l’aggravation de la situation du réseau due aux câbles souterrains et établir des bases décisionnelles fiables pour les futurs projets de réseau. L’étude doit aboutir à un consensus largement soutenu qui permette une approche fondée sur différents scénarios. Elle traite de la compensation de la puissance réactive, présente des études électromagnétiques et aborde également la reconstruction du réseau. Trois scénarios sont examinés et comparés: le scénario 1 inclut les câbles existants (42 km), dans le scénario 2 (environ 300 km) sont ajoutés les câbles déjà planifiés ou en cours de construction, et le scénario 3, purement hypothétique, comporte une proportion importante de câbles, soit environ 1200 km.

Compensation de la puissance réactive

La première partie de l’étude explique une différence fondamentale entre les câbles et les lignes aériennes: le courant de charge capacitif. Celui-ci est beaucoup plus important pour les câbles que pour une ligne aérienne de même longueur et de puissance de transport comparable. Aujourd’hui déjà, certaines tensions dépassent parfois les valeurs limites en raison de l’excès de puissance réactive, et ce, même si toutes les centrales électriques s’efforcent de la compenser autant que possible.

La puissance réactive peut être compensée par les centrales électriques, mais aussi, par exemple, à l’aide d’installations de compensation de puissance réactive (selfs de compensation), de compensateurs statiques d’énergie réactive (SVC) et de compensateurs statiques synchrones (statcom). Les selfs (figure 4) représentent le type de compensation le plus simple, car il s’agit d’inductances qui contrecarrent le comportement capacitif des câbles. Les selfs isolées à l’huile et à l’air sont les plus répandues. 

L’extension du réseau avec des câbles nécessiterait l’ajout de plusieurs éléments de compensation dans certaines zones, ce qui impliquerait l’augmentation de la taille de certaines sous-stations. L’étude estime que les éléments de compensation nécessaires coûteraient environ 30 millions de francs suisses pour le scénario 1, environ 182 millions pour le scénario 2 et plus de 1,3 milliard pour le scénario 3.

Fréquences de résonance

Le point délicat avec les réseaux comportant des capacités et des inductances réside dans leur tendance à entrer en résonance à certaines fréquences. Celles-ci sont déclenchées, par exemple, par des opérations de commutation présentant une forte proportion d’harmoniques. Les fréquences de résonance des réseaux peuvent être déterminées à l’aide de balayages de fréquence. Pour ce faire, un courant de 1 A est injecté à une fréquence donnée en un point d’intérêt et le comportement de la tension est mesuré. L’impédance harmonique peut ensuite être déterminée à partir de la tension mesurée. Ces balayages mettent en évidence que les fréquences de résonance diminuent à mesure que la proportion de câbles augmente. La comparaison des trois scénarios montre que des résonances problématiques ne peuvent se produire que dans le scénario 3. Deux postes de transformation de 380 kV ont été identifiés comme étant critiques dans certaines configurations de réseau: ceux de Romanel et de Magadino.

Un autre phénomène a été observé dans les réseaux électriques câblés: l’amplification des harmoniques causée par des charges non linéaires telles que les entraînements à vitesse variable et l’électronique de puissance. Dans les zones à forte densité de câbles, les harmoniques peuvent se propager facilement et être amplifiées à plusieurs reprises, ce qui détériore la tension d’alimentation. L’amplification des harmoniques provoque également une augmentation de la distorsion harmonique totale (total harmonic distortion, THD), qui exerce un effet indésirable sur le fonctionnement du système. Cela peut par exemple entraîner une surchauffe de certains composants du réseau, un bruit audible au niveau des transformateurs et des masses en rotation, des vibrations des moteurs, ou une défaillance des bancs de condensateurs.

Une difficulté réside dans le fait qu’il n’est pas possible de prévoir les effets de projets spécifiques de câblage sur l’amplification des harmoniques. Il est donc impératif de réaliser, pour chaque nouveau projet de câblage, des études avec des variations de configuration qui montrent dans quelle mesure les harmoniques sont amplifiées. Les câbles peuvent même avoir un impact sur l’amplification des harmoniques dans des zones éloignées. Par exemple, s’il était posé, le câble 220 kV Altgass-Samstagern exercerait une influence sur l’amplification des harmoniques au Tessin: avec une alimentation de 220 kV à Mettlen, la 7^e harmonique deviendrait critique à Bavona, Peccia et ­Cavergno. Des corrélations surprenantes...

Reconstruction du réseau

Les câbles souterrains exercent également des effets indésirables sur la reconstruction du réseau. En Suisse, il existe quatre cellules de reconstruction – sud, ouest, centre et est – qui, en cas de black-out, commencent à reconstruire le réseau indépendamment les unes des autres, avant d’être synchronisées entre elles. Les câbles compliquent ou rendent impossible ce processus, car les générateurs sont fortement sollicités par le courant de charge capacitif élevé. Ce problème est dû aux effets de résonance et ne peut pas être entièrement compensé.

Conclusion

La nouvelle étude arrive à la conclusion qu’en raison de leurs propriétés physiques spécifiques, les câbles souterrains compliquent le maintien d’un fonctionnement stable du réseau ainsi que la gestion des perturbations. Leur puissance réactive peut certes être compensée, mais cela nécessite des composants supplémentaires qui requièrent des investissements et de l’espace. De plus, afin de pouvoir maintenir l’amplification des harmoniques due aux résonances dans des limites acceptables, des études individuelles doivent être menées pour déterminer où les câbles peuvent être utilisés et où ils ne le peuvent pas. Enfin, l’impact des câbles sur le processus de reconstruction du réseau doit être pris en compte.

Les câbles souterrains sont peut-être mieux acceptés par la population pour des raisons esthétiques, mais si l’on considère tous les aspects, y compris le bilan écologique, les avantages se situent du côté des lignes aériennes. Les discussions relatives à l’extension du réseau ne devraient donc pas seulement être menées avec toutes les parties prenantes issues de la population et les gestionnaires de réseau, mais aussi tenir compte de tous les critères techniques et esthétiques pertinents pour un réseau énergétique durable et respectueux de l’environnement.