Le SMES est l’acronyme anglais pour Superconducting Magnetic Energy Storage même si c’est une invention Française. L’énergie est stockée via un courant électrique envoyé dans une bobine de fil supraconducteur. Une fois la bobine court-circuitée (refermée sur elle même), le courant reste indéfiniment car il n’y a pas de perte et produit un champ magnétique comme dans les bobines d’IRM [IRM]. L’énergie est donc stockée dans la bobine sous forme magnétique et électrique et peut être ensuite récupérée en un temps très court.
Cette utilisation d’un enroulement supraconducteur pour stocker de l’énergie magnétique a été proposée par M. Ferrier en 1970. L’enroulement doit être supraconducteur, sinon l’énergie est dissipée par l’effet Joule en quelques millisecondes. Les principales caractéristiques des SMES sont une forte densité de puissance, mais une densité d’énergie modérée, un nombre de cycle de charge-décharge très élevé (infini) et un excellent rendement de conversion d'énergie, supérieur à 95%.
Stockage d’énergie sous forme magnétique dans un enroulement supraconducteur court-circuité (fermé sur lui-même)
Un SMES est davantage une source de courant impulsionnelle qu’un dispositif de stockage d'énergie. Un SMES est donc une excellente solution pour des alimentations non-interruptibles ou certains FACTS (Flexible AC Transmission System), équipements statiques pour améliorer le fonctionnement des réseaux électriques. La nécessité de sources impulsionnelles d'énergie pour des applications émergentes comme les lanceurs électromagnétiques à vocations militaire ou civile offre aussi d’autres opportunités aux SMES. Le SMES est alors une solution particulièrement bien adaptée et apporte des avantages nets par rapport aux solutions conventionnelles, en terme de rendement, mais aussi de légèreté et d’encombrement.
Plusieurs SMES ont démontré leurs performances et capacités opérationnelles pour des puissances dans la gamme du mégawatt et des durées de l’ordre de la seconde. Ils ont été utilisés comme sources interruptibles (« onduleur ») pour des charges sensibles ou pour stabiliser des réseaux électriques.
Le SMES a même été la première application supraconductrice à fonctionner sur un réseau électrique de la BPA (Bonneville Power Administration) dès les années 80. Ils sont disponibles commercialement et le retour d’expérience est très important aux États-Unis et au Japon. Néanmoins, le nombre de SMES vendus demeure faible à cause du coût initial élevé et de la concurrence de technologies plus mûres. Même si les matériaux à haute température critique ne peuvent pas encore apporter des réductions du coût total, ils rendent les SMES plus attractifs car ils permettent d’augmenter les performances massiques des aimants supraconducteurs et de réduire le coût de la cryogénie (investissement et fonctionnement).
