Les risques encourus par le réseau électrique du Québec dûs aux tempêtes électromagnétiques solaires. Extrait (traduit) d’un long article sur les tempêtes solaires : Solar Storms.

Québec

Le Québec, tout comme la Nouvelle-Zélande, est exposé aux jets électriques aux pôles ; mais il repose également sur une vaste plaque de roche précambrienne qui agit comme un isolant, forçant les champs magnétiques à « rebondir » sur le sol plutôt que d’y être absorbés, ce qui affecte d’autant plus les lignes électriques et les transformateurs en surface

En 1989, une tempête solaire a frappé le Québec et a saturé en un demi-cycle tous les noyaux de ses transformateurs, poussant ses LPT à prélever une quantité immense de courant sur le réseau, déclenchant des disjoncteurs partout et provoquant une panne générale au Québec en 90 secondes. Il a fallu 9 heures pour redémarrer le réseau, pendant lesquelles la région est restée dans le noir.

La raison pour laquelle le réseau québécois s’est arrêté si rapidement est qu’il fonctionne comme un entonnoir, toute l’électricité provenant d’un petit nombre de lignes concentrées :

Et ces SVC (machines qui maintiennent la tension sur toute la longueur de ces lignes électriques) étaient réglés pour réagir aux harmoniques en déclenchant un disjoncteur et en coupant la ligne, ce qui augmentait la charge sur les autres lignes, provoquant le déclenchement d’autres disjoncteurs, etc., jusqu’à ce que toutes les lignes de transport à longue distance soient hors service en 2 minutes.

Il s’agit en fait d’une conception défaillante : le réseau québécois met tous ses œufs dans le même panier, ce qui, face à des menaces telles que les tempêtes de verglas (comme celle de 1998), le rend beaucoup plus vulnérable aux pannes. En revanche, un réseau dense en forme de toile d’araignée, comme celui de la côte Est des États-Unis, pourrait perdre des centaines, voire des milliers de lignes de transport à la suite d’événements naturels et s’en sortir globalement indemne : il existe des dizaines de redondances pour chaque ligne, qui réachemineraient immédiatement l’électricité. Le réseau américain dispose d’un solide système immunitaire pour lutter contre les pannes de lignes de transport ; ce n’est pas le cas du Québec.

Mais qu’en est-il des GIC ? Le fait que le réseau se coupe de lui-même est parfait, car cela coupe immédiatement les LPT de leur source d’alimentation, les sauvant ainsi de la destruction. En effet, un transformateur situé près d’un réacteur nucléaire dans le New Jersey a été détruit de manière irréversible à cause de la même tempête de 1989 qui a laissé les transformateurs du Québec intacts, car chaque défaillance du réseau réacheminait l’électricité vers toutes les autres lignes, et les transformateurs ont été exposés aux GIC pendant toute la durée de la tempête. Le réseau américain est vulnérable à une sorte de « maladie auto-immune », car un réseau qui se démène pour maintenir l’alimentation pendant une tempête solaire est un réseau qui endommage au maximum ses transformateurs. Cette panne s’est déroulée dans un silence de mort : aucune alarme n’a retenti pendant la tempête, car le réseau n’était pas conçu pour détecter les GIC ni s’en défendre. Le transformateur a simplement cessé de fonctionner sans bruit le lendemain. Il est probable, compte tenu du précédent en Afrique du Sud (où les tempêtes solaires d’Halloween 2003 ont provoqué la mise hors service de 12 transformateurs dans les semaines et les mois qui ont suivi l’événement), que la tempête de 1989 ait également réduit de moitié, voire davantage, la durée de vie de dizaines de transformateurs américains, et que nous n’ayons tout simplement pas pensé à le détecter puisque les « analyses de sang » des transformateurs n’étaient pas encore en vogue.¹Les dommages subis par le papier kraft et l’huile de machine dont le réservoir d’un transformateur est rempli à ras bord peuvent être évalués en prélevant un échantillon et en déterminant la quantité de gaz dissous qu’il contient. Cela est directement lié à l’ampleur de la décomposition chimique provoquée par une tempête solaire.
La présence de concentrations élevées d’hydrogène signifie « je subis des décharges partielles ». L’acétylène signifie « quelque chose provoque des arcs électriques à l’intérieur de moi, ce n’est pas bon ». Une augmentation du monoxyde de carbone signifie « mon isolant en papier est en train de brûler ».
Par exemple, voici ce que des ingénieurs sud-africains ont découvert dans l’un de leurs transformateurs (graphique tiré d’une analyse précédente des risques liés aux tempêtes solaires réalisée par Opefficient Givanthropy) : Voir le graphique sur la note originale

Le Québec s’est engagé à ne plus laisser cela se reproduire et a installé des condensateurs en série — des dispositifs qui bloquent le courant continu mais laissent passer le courant alternatif — sur toutes ses lignes. Il s’agissait d’une mesure coûteuse, car les condensateurs ne sont pas bon marché et nécessitent une refonte majeure des lignes. Ils doivent également être mis en place de manière universelle, car une ligne protégée ne ferait qu’alourdir la charge sur les lignes non protégées, rendant les transformateurs vulnérables encore plus susceptibles de griller. En 2021, un ingénieur des services publics a déclaré : « Si la tempête de 1989 se reproduisait aujourd’hui, je pense que le Québec ne subirait pas de coupure de courant. » Le Québec est « […] confiant que notre réseau résisterait au pire scénario de GIC prévu. »

Notes

• 1
  Les dommages subis par le papier kraft et l’huile de machine dont le réservoir d’un transformateur est rempli à ras bord peuvent être évalués en prélevant un échantillon et en déterminant la quantité de gaz dissous qu’il contient. Cela est directement lié à l’ampleur de la décomposition chimique provoquée par une tempête solaire.
  La présence de concentrations élevées d’hydrogène signifie « je subis des décharges partielles ». L’acétylène signifie « quelque chose provoque des arcs électriques à l’intérieur de moi, ce n’est pas bon ». Une augmentation du monoxyde de carbone signifie « mon isolant en papier est en train de brûler ».
  Par exemple, voici ce que des ingénieurs sud-africains ont découvert dans l’un de leurs transformateurs (graphique tiré d’une analyse précédente des risques liés aux tempêtes solaires réalisée par Opefficient Givanthropy) : Voir le graphique sur la note originale