Chapitre 2 – Transport de l'énergie | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Électricité | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §2 (effet Joule, P_pertes = R × I²) et §3 (pourquoi la haute tension). À puissance constante, augmenter U fait baisser I, donc baisser P_pertes en I².
Camille, ingénieure réseau chez RTE (Réseau de Transport d'Électricité) à Saint-Quentin, doit expliquer au comité technique pourquoi le futur parc éolien offshore au large de Dunkerque sera raccordé à la métropole lilloise par une ligne en 400 000 V (THT) plutôt qu'en basse tension (230 V) ou en haute tension classique (90 kV). Le comité comprend des élus non techniciens — Camille doit chiffrer rigoureusement les 3 hypothèses pour les convaincre.
Calculer le courant I qui devrait circuler dans la ligne pour transporter 100 MW à chacune des 3 tensions ci-dessous. Utiliser \(I = P / U\) (cas d'une charge purement résistive).
Constat : à puissance égale, plus la tension est élevée, plus le courant est faible. La THT divise le courant par 1 740 fois par rapport à la BT.
Calculer la résistance R d'une ligne aluminium de longueur effective 200 km et de section 600 mm², à l'aide de la formule \(R = \rho \cdot L / S\).
R = ρ × L_eff / S = (2,8 × 10⁻⁸) × 200 000 / (6 × 10⁻⁴)
R = (2,8 × 200 000 / 6) × 10⁻⁸⁺⁴ = (560 000 / 6) × 10⁻⁴ ≈ 93 333 × 10⁻⁴
R ≈ 9,33 Ω
Calculer les pertes par effet Joule Ppertes = R × I² dans la ligne, dans les 3 cas.
Exprimer le résultat en watts, puis en mégawatts (1 MW = 10⁶ W) pour faciliter la comparaison.
Calculer le pourcentage de pertes par rapport à la puissance totale produite (100 MW), dans chacun des 3 cas. Conclure sur l'intérêt de la haute tension.
Conclusion : la THT est indispensable pour le transport longue distance. C'est la seule option qui permet de transporter 100 MW sur 100 km avec moins de 1 % de pertes.
Plus précisément : multiplier la tension par 4,4 (de 90 kV à 400 kV) divise les pertes par 4,4² ≈ 20.
D'après les calculs des questions 1 à 4, expliquer en une phrase pourquoi doubler la tension de transport divise les pertes Joule par 4 (à puissance constante).
À puissance P constante, doubler U → I est divisé par 2 (relation I = P/U).
Or les pertes Joule \(P_{\text{pertes}} = R \times I^2\) varient en I au carré → divisé par 2² = 4.
Cette relation explique pourquoi tout réseau de transport longue distance est nécessairement à haute tension. C'est aussi pourquoi le réseau électrique est en alternatif : le transformateur n'existe pas en continu, et il est indispensable pour monter / descendre la tension.
Le parc éolien fonctionne en moyenne 3 000 h/an à pleine puissance équivalente. Calculer l'énergie annuelle perdue dans la ligne THT (en MWh, puis en kWh).
Au tarif moyen de 0,06 €/kWh (tarif de gros marché), calculer le coût annuel des pertes pour RTE.
Énergie perdue annuelle (THT) : E = P × t = 0,58 × 3 000 = 1 740 MWh/an = 1 740 000 kWh/an
Coût : 1 740 000 × 0,06 ≈ 104 400 €/an
Pour comparaison, en HT 90 kV : 11,5 × 3 000 = 34 500 MWh perdus, coût ≈ 2 070 000 €/an.
Économie THT vs HT : ~ 1,97 M€/an. Sur 30 ans (durée de vie d'une ligne) : ≈ 60 M€ économisés.
Pour le transport en BT (cas absurde), on a calculé I ≈ 434 783 A. Vérifier que cette intensité est impossible à supporter par la ligne (densité de courant max admissible pour l'aluminium : 3 A/mm²).
Densité de courant : J = I / S = 434 783 / 600 ≈ 724 A/mm²
C'est 240 fois la densité maximale admissible (3 A/mm²) ! La ligne fondrait instantanément (T > 1 500 °C) avant même de transporter 1 W.
Pour respecter la limite, il faudrait une section S = 434 783 / 3 ≈ 145 000 mm², soit un câble de diamètre 43 cm — totalement irréaliste, et pourtant les pertes resteraient à 17 600 % !
Conclusion : la BT n'est physiquement pas envisageable pour le transport longue distance. La THT n'est pas un choix, c'est une nécessité.
Rédiger en 5 lignes la note explicative que Camille adresse au comité technique :
RTE — Note technique : raccordement parc éolien Dunkerque ↔ Lille (100 km, 100 MW)
• Pour transporter 100 MW sur 100 km, la tension de la ligne détermine entièrement les pertes par effet Joule.
• BT 230 V : impossible (1 760 000 MW de pertes nécessaires, ligne fondrait).
• HT 90 kV : 11,5 MW de pertes (11,5 %), soit 34 500 MWh/an perdus, ≈ 2,07 M€/an de pertes.
• THT 400 kV : 0,58 MW de pertes (0,58 %), soit 1 740 MWh/an, ≈ 104 k€/an de pertes.
• Choix : THT 400 kV. Économie de ~ 1,97 M€/an vs HT, ~ 60 M€ sur la durée de vie de la ligne. C'est aussi la solution standard du réseau RTE pour toutes les lignes ≥ 50 km à forte puissance.
Pourquoi alors n'utilise-t-on pas la THT pour la distribution domestique (chez les particuliers) ? Donner 2 raisons techniques et de sécurité.
Raison 1 — Sécurité : 400 kV est mortel à plusieurs mètres de distance (effet de couronne, arc électrique). Impossible d'avoir des prises domestiques sécurisées à cette tension. La BT 230 V reste dangereuse mais maîtrisable (disjoncteur différentiel 30 mA).
Raison 2 — Distance courte : dans une maison ou un quartier, les distances sont de quelques dizaines de mètres. Avec L petit, R est petit, donc même en BT les pertes restent acceptables (quelques %). L'économie d'une montée en tension serait nulle face au coût des transformateurs et de l'isolation.
D'où le compromis : THT pour le transport, HTA pour la distribution régionale, BT pour les abonnés. Chaque palier de tension correspond à une plage de distances optimale.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Réseau de distribution), §2 (Effet Joule) et §3 (Pourquoi la haute tension) de la leçon Ch02.