L'électricité

Avant d’allumer une ampoule ou un appareil électroménager, l’énergie électrique passe par un processus de production et d’acheminement selon plusieurs scénarios possibles.

En France la consommation d’électricité en 2019 s’élève à 537,7 TWh (chiffre RTE.). Pour faire face à cette consommation importante, il est essentiel de diversifier les sources d’énergies et modes de production.

Ainsi pour la même année 2019, la production d’électricité en France se répartit selon le mix suivant : Nucléaire (70,6 %), Hydraulique (11,2 %), Éolien (6,3%), Solaire (2.2%), Biomasse (1.8%), Gaz (7.2%), Fioul (0,4%), Charbon (0,3%).

Production de l’énergie électrique

L'énergie électrique est produite dans des centrales à partir de différentes sources d'énergie, renouvelables et non renouvelables. Voici en quelques étapes clés, l’explication des modes de production de l’électricité à partir de différentes sources.

N.B. : l’énergie photovoltaïque sera traitée tout particulièrement dans un cours à part.

L’énergie thermique

❶ Un combustible (gaz, charbon, fioul) brûle dans une chaudière en dégageant de la chaleur.
❷ La chaleur transforme l’eau de la chaudière en vapeur.
❸ La vapeur fait tourner une turbine qui entraîne un alternateur, qui produit ainsi de l’électricité. Un transformateur permet d’élever la tension de l’électricité pour le transport dans les lignes haute tension.
❹ À la sortie de la turbine, la vapeur est à nouveau transformée en eau grâce à un condenseur.

L’énergie nucléaire

❶ Dans le réacteur (circuit primaire), la fission des atomes d’uranium produit une grande quantité de chaleur. Cette chaleur fait augmenter la température de l’eau qui circule autour du réacteur.
❷ Cette eau chaude chauffe l’eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur. La vapeur fait tourner une turbine qui entraîne un alternateur, qui produit ainsi de l’électricité. Un transformateur permet d’élever la tension de l’électricité pour le transport dans les lignes haute tension.
❸ À la sortie de la turbine, la vapeur du circuit secondaire est transformée en eau grâce à un condenseur, dans le circuit tertiaire. 

L’énergie hydraulique

❶ Un barrage retient une grande quantité d’eau.
❷ Une conduite forcée permet d’acheminer de l’eau jusqu’à la centrale par de longs tuyaux.
❸ L’eau fait ainsi tourner une turbine, puis un alternateur pour produire de l’électricité.
❹ Un transformateur permet d’élever la tension de l’électricité pour le transport dans les lignes haute tension.

L’énergie éolienne

❶ Les pâles de l’éolienne permettent de capter l’énergie cinétique du vent en se mettant en rotation, ce qui va permettre de faire tourner un axe.
❷ L’alternateur permet de convertir le mouvement mécanique de l’axe en électricité.
❸ Un transformateur permet d’élever la tension de l’électricité pour le transport dans les lignes haute tension.

Énergie cinétique

Énergie liée au mouvement d’un corps.

L’énergie géothermique

❶ On fait chauffer de l’eau en la faisant passer dans les roches chaudes (5 000 m de profondeur).
❷ On pompe cette eau chauffée à 250°C environ.
❸ On transforme l’eau chaude en vapeur. Cette vapeur va permettre d’entraîner une turbine puis un alternateur pour produire de l’électricité.
❹ On élève cette électricité à très haute tension pour pouvoir la distribuer sur le réseau.

L’énergie biomasse

❶ Le combustible biomasse brûle dans une chambre de combustion en dégageant de la chaleur.
❷ La chaleur transforme l’eau de la chaudière en vapeur.
❸ Cette vapeur va permettre d’entraîner une turbine puis un alternateur pour produire de l’électricité. Un transformateur permet d’élever la tension de l’électricité pour le transport dans les lignes haute tension.
❹ À la sortie de la turbine, une partie de la vapeur est utilisée pour le chauffage grâce à un cogénérateur.
❺ Le reste de la vapeur est transformée en eau grâce à un condenseur.

Exemple d'une chaîne de flux d'énergie :

Il s'agit d'une centrale thermique à flammes.