Définition
L’électricité est un phénomène physique du aux différentes charges électriques de la matière et se manifestant par une énergie. L’électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes électriques et leurs applications. Pour les scientifiques, l’électricité est très proche du magnétisme, ils ont donc créé une discipline, l’électromagnétisme, qui regroupe l’étude des phénomènes électriques et magnétiques.
Aujourd’hui l’énergie électrique est omniprésente dans les pays développés : à partir de différentes sources d’énergie (hydraulique, thermique, nucléaire, …) l’électricité est de nos jours un vecteur énergétique employé à de très nombreux usages domestiques ou industriels.
Le réseau électrique
On appelle réseau électrique l’ensemble des infrastructures permettant d’acheminer l’énergie électrique des centres de production (centrales électriques), vers les consommateurs d’électricité.
Le réseau est constitué de lignes électriques exploitées à différents niveaux de tension, connectées entre elles dans des postes électriques. Les postes électriques permettent de répartir l’électricité et de la faire passer d’une tension à l’autre grâce aux transformateurs.
Un réseau électrique doit aussi assurer la gestion dynamique de l’ensemble production – transport – consommation, mettant en œuvre des réglages ayant pour but d’assurer la stabilité de l’ensemble.
Réseau électrique ligne haute tension
Ligne moyenne tension
Distribution
Les lignes électriques forment comme une immense toile d’araignée ou plutôt comme un réseau routier. En effet on rencontre:
- des autoroutes, les lignes à très haute tension (400 000 volts),
- des routes nationales, les lignes à haute tension ( 63 000 ou 90 000 volts),
- des routes départementales, les lignes à moyenne tension (20 000 volts)
- et des rues qui conduisent aux habitations, les lignes à basse tension (220 volts)
Toutes les centrales de production électrique et tous les foyers de consommation sont reliés à ce réseau.
Comme on ne peut pas stocker cette énergie, des centres de dispatching contrôlent en permanence l’équilibre entre l’offre et la demande.
En France, la distribution est assurée principalement par EDF (Electricité de France), qui fournit 95% du courant. Le reste est distribué par environ 150 régies, souvent municipales. L’une des régies les plus importantes se trouve à Metz, l’UEM.
Lignes haute tension
Poste électrique
Le nucléaire
La centrale nucléaire
Une centrale nucléaire est une centrale électrique, utilisant la fission nucléaire de matières fissiles pour produire de la chaleur dont une partie est transformée en électricité. C’est actuellement la principale mise en ouvre civile de l’énergie nucléaire.
Une centrale nucléaire est constituée d’un ou plusieurs réacteurs nucléaires (jusqu’à 7), dont la puissance électrique varie de 40 MW à plus de 1450 MW. Le futur réacteur EPR aura une puissance de 1600 MW. En 2006, 442 réacteurs fonctionnent dans 31 pays différents dans le monde, soit un total de 370 GW produisant environ 17% de l’électricité mondiale (voir la liste des réacteurs nucléaires).
Pour fabriquer l’électricité ils mettent de l’uranium dans une épaisse cuve de béton, le réacteur.
Dans ce réacteur on provoque des réactions atomiques. Cela dégage une chaleur considérable qui permet de chauffer de l’eau. Pour éviter les fuites de radiations, le réacteur et le premier circuit d’eau, sont complètement étanches. Le circuit primaire transmet sa chaleur à un deuxième circuit, qui lui produit la vapeur, utilisée dans de gigantesques turbines.
Les immenses tours que l’on aperçoit près des centrales nucléaires servent à refroidir le système. Il s’en dégage de la vapeur d’eau.
En France 80% de l’électricité est produite par le nucléaire.
Schema d’une centrale nucléaire
Centrale nucléaire
Le photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque désigne l’électricité produite par transformation d’une partie du rayonnement solaire avec une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre-elles sur un module solaire photovoltaïque. Plusieurs modules sont regroupés pour former une installation solaire chez un particulier ou dans une centrale solaire photovoltaïque, qui alimente un réseau de distribution électrique. Cette énergie, peut être stockée dans des batteries et permettre d’utiliser l’électricité la nuit.
Panneaux solaires système photovoltaïque
Panneaux photovoltaïques
L’hydraulique
Comme les ancestrales roues à aubes entrainées par le débit d’un cours d’eau, les turbines des centrales hydroélectriques sont activées par la force de l’eau passant d’un niveau supérieur à un niveau inférieur.
Plus la hauteur de la chute d’eau et le débit sont importants, plus la puissance électrique sera élevée. Chaque ouvrage hydraulique est donc adapté à la typologie des lieux pour atteindre un rendement optimal.
L’eau de la retenue passe dans une conduite forcée, pour en augmenter la vitesse, puis dans une turbine qui, en tournant, entraîne un aimant qui tourne entre des bobines (ça forme un générateur).
Centrale hydraulique
L’éolien
La force du vent fait tourner une énorme hélice qui entraîne un alternateur qui produit de l’électricité. Bien sûr cela ne fonctionne bien que dans les régions où il y a beaucoup de vent.
Les éoliennes ne peuvent produire une grande quantité de courant. L’éolienne est une énergie renouvelable.
L’énergie éolienne peut être utilisée de deux manières :
Conservation de l’énergie mécanique: le vent est utilisé pour faire avancer un véhicule (Navire à voile ou char à voile), pour pomper de l’eau (moulins de Majorque, éoliennes de pompage pour irriguer ou abreuver le bétail) ou pour faire tourner la meule d’un moulin.
Eolienne
Groupement d’éoliennes
Transformation en énergie électrique: l’éolienne est couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. Le générateur est relié à un réseau électrique ou bien fonctionne de manière autonome avec un générateur d’appoint (par exemple un groupe électrogène) et/ou un parc de batteries ou un autre dispositif de stockage d’énergie..