Généralité sur les énergies électriques

L’énergie électrique et ses usages

Définition et historique de l’énergie Le mot énergie est à la fois d’origine latine  » energia  » et grecque, et qui veut dire « puissance » qui permet d’agir et de réagir « . L’énergie est définie comme la force utilisée à partir des ressources naturelles (charbon, gaz, pétrole) et des industries spécialisées (électricité, nucléaire, raffinage pétrolier . . . etc.) pour faire fonctionner les machines utilisées aux individus et à l’industrie. Et d’une autre manière l’énergie caractérise la capacité à produire des actions, par exemple à engendrer du mouvement, modifier la température d’un corps ou à transformer la matière. L’énergie provient de différentes sources que l’on trouve dans la nature : le bois, le charbon, le pétrole, le gaz, le vent, le rayonnement solaire, les chutes d’eau, la chaleur interne de la terre, l’uranium. Elle peut prendre différentes formes : chaleur, énergie musculaire, énergie mécanique, énergie chimique, énergie électrique, ses formes multiples peuvent se transformer l’une en l’autre.L’énergie primaire C’est la première forme de l’énergie directement disponible dans la nature : bois, charbon, gaz naturel, pétrole, vent, rayonnement solaire, eau, chaleur du sous-sol . . . etc. L’énergie secondaire L’énergie secondaire est une énergie obtenue par la transformation d’une énergie primaire au moyen d’un système de conversion. Par exemple, une centrale thermique produit de l’électricité (énergie secondaire) à partir de charbon (énergie primaire), une énergie secondaire peut aussi résulter de la transformation d’une autre énergie secondaire, c’est le cas d’une centrale thermique alimentée en gaz de haut fourneau. L’électricité est donc une énergie secondaire qui peut être produite de différente manière. 

Définition de l’énergie électrique

L’électricité est ce qui fait marcher les multitudes des machines que nous utilisons dans notre vie quotidienne pour faire le travail pénible à notre place, c’est une source d’énergie qui sert à des usages domestiques et industriels. L’énergie électrique correspond à la charge en électricité que possède un corps. Elle se manifeste lorsqu’on relie par un fil conducteur deux corps dont la charge électrique est différente. L’électricité n’est pas proprement parler une source d’énergie, mais un vecteur énergétique, c’est-à-dire un mode de transport de l’énergie. Elle est invisible contrairement au pétrole ou au charbon. 

Les sources énergétiques

Les énergies renouvelables Une source d’énergie est renouvelable si le fait d’en consommer ne limite pas son utilisation future. C’est le cas de l’énergie du soleil, du vent, des cours d’eau, de la terre et généralement de la biomasse humide ou sèche, à l’échelle de la durée de vie de l’humanité. Ce n’est pas le cas pour les combustibles fossiles et nucléaires. Une énergie renouvelable est une énergie renouvelée ou régénérée naturellement à l’échelle d’une vie humaine. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels, réguliers ou constants, provoqués par les astres. -L’énergie solaire L’énergie solaire est l’énergie que dispense le soleil par son rayonnement (le rayonnement est un transfert d’énergie sous forme d’ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement…) directement ou de manière diffuse à travers l’atmosphère. Ce terme désigne l’énergie fournie par les rayons du soleil. Le soleil est la source d’énergie la plus puissante et cette énergie est gratuite, il n’y a qu’à l’exploiter. 6 Les technologies sont réparties entre actives et passives. -Les technologies actives transforment l’énergie solaire en une forme électrique ou thermique que nous pouvons utiliser directement. C’est le cas des cellules photovoltaïques qui transforment la lumière du soleil directement en énergie électrique ,des collecteurs solaires qui permettent de chauffer l’eau des maisons, du chauffage et du refroidissement solaire, des concentrateurs solaires qui utilisent des miroirs pour concentrer les rayons du soleil et générer une chaleur intense, transformant l’eau en vapeur et produisant de l’électricité grâce à certaines machines, et même des fours solaires. -Les technologies passives consistent à bien orienter les bâtiments par rapport au soleil ou à utiliser des matériaux spéciaux et des modèles architecturaux qui permettent d’exploiter l’énergie solaire. Figure 1.1 – Panneau solaire sur toit -L’énergie éolienne Ce système, quelle que soit sa technologie donc convertit l’énergie cinétique du vent en énergie électrique . Cette conversion se fait en deux étapes : -la conversion d’une partie de l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique, cette conversion se fait au niveau de la turbine ; -la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique au niveau de la génératrice. Il existe deux possibilités d’installation des parcs éoliens : éolien en mer et éolien sur terre dont les installations en mer comportent une capacité très importante. Les éoliennes sont installées sur terre et en mer dans des endroits où le vent atteint une vitesse élevée et constante. Figure 1.2 – Energie eolienne -L’énergie hydraulique L’énergie hydraulique est l’énergie fournie par le mouvement de l’eau, sous toutes ses formes, chutes, cours d’eau, marée. Ce mouvement peut être utilisé directement, par exemple avec un moulin à eau, ou plus couramment être converti, par exemple en énergie électrique dans une centrale hydroélectrique. L’énergie hydraulique est en fait cinétique dans le cas des marées et cours d’eau, et potentielle dans le cas des chutes. Figure 1.3 – Barrage hydraulique -L’énergie des mers ou énergie marine C’est une énergie renouvelable très peu exploitée jusqu’ici. Elle désigne l’énergie produite par les vagues et les marées, ainsi que l’énergie thermique de l’océan chauffé par les rayons du soleil. Les océans, qui couvrent presque 70 % de la surface du globe, pourraient constituer la source d’énergie renouvelable du futur, même si, pour l’instant, leur exploitation pour produire de l’électricité n’est pas rentable. Figure 1.4 – Energie de mer -La biomasse Il s’agit d’énergie solaire stockée sous forme organique grâce à la photosynthèse. Cette énergie est exploitée par combustion. Elle est considérée comme renouvelable si on admet que les quantités brulées n’excèdent pas les quantités produites. On peut citer notamment le masse des végétaux réunit le bois, la paille,les rafles de maïs, le biogaz et les biocarburants . Le bois énergie représente 14 % de la consommation énergétique mondiale. Issu des déchets de la forêt ou des industries du bois, il est brûlé pour produire de la chaleur. Le biogaz est issu de la fermentation des déchets organiques. Sa combustion produit de la chaleur, mais également de l’électricité par cogénération. Les biocarburants proviennent de plantes cultivées (tournesol, betterave, colza). Le biodiesel (ou Ester Méthylique d’Huile Végétale, EMHV), l’éthanol, et son dérivé, l’Ethyl-Tertio-Butyl-Ether, l’ETBE sont les plus courants. Il sont mélangés à de l’essence ou à du gazole Figure 1.5 – Dechet de bois pour la production de biomasse 9 -La géothermie La géothermie vise à exploiter la chaleur naturelle du globe terrestre. Les gisements de chaleur sont de deux sortes : les sources géothermale haute énergie, où la vapeur sèche ou humide peut être utilisée pour la production d’électricité et les sources géothermales basse énergie, telles les sources d’eau chaude. Figure 1.6 – L’energie geothermique Les énergies non renouvelables Une énergie non renouvelable est une source d’énergie qui ne se renouvelle pas assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l’échelle de l’homme, ou même qui ne se renouvelle pas du tout, par opposition aux énergies renouvelables. -Le charbon Le charbon « la houille » (mot wallon francisé), est une roche carbonée. C’est également une roche combustible (fossile solide provenant de la décomposition d’organismes du carbonifère). Utilisé depuis le XIe siècle, l’extraction de ce combustible dans les mines a rendu possible la révolution industrielle au XIXe siècle. Pendant des décennies, la houille constitua la source principale d’énergie aussi son nom fut décliné pour désigner des énergies naturelles potentiellement utilisables pour les besoins industriels. -Le pétrole Le pétrole a été découvert à la fin de l’avant dernier siècle aux Etats-Unis, il s’est généralisé par la suite dans tous les pays industriels. Son véritable problème c’est qu’il est 10 disponible en quantités limitées. Il faut en effet noter que ce vecteur cumule des points forts en ce qui concerne sa transportabilité, son stockage et sa facilité d’utilisation. Tous ces facteurs ont fait de lui le produit le plus échangé internationalement. Le pétrole est considère comme énergie indispensable dans le fonctionnement de la machine économique, il est utilisé dans différents domaines comme l’essence et le gasoil dans les véhicules et le kérosène dans le trafic aérien, le fuel dans le trafic maritime et il est utilisé pour plein d’autres usages. -Le gaz Le gaz est un carburant ou combustible domestique ou industriel, c’est une source d’énergie volatile et invisible recueillie dans des gisements souterrains pouvant être conditionne sous forme liquide. Le gaz naturel est utilisé comme charge d’alimentation, comme source d’hydrogène et comme carburant dans la production d’électricité. C’est aussi le carburant idéal pour les fours industriels et les hauts fourneaux à cause de la chaleur constante, de l’absence d’huiles et de cires et de sa très faible production de soufre et de poussière. Comme il brûle proprement, le gaz utilisé à feu direct peut éliminer le recours à des accessoires tels des échangeurs de chaleur. Le gaz est aussi l’énergie idéale de la maison il a trois usages principaux : chauffage, eau chaude sanitaire et cuisson. -L’électricité L’électricité est un phénomène énergétique associé à la mobilité ou au repos d’électrons, d’ions ou d’autres particules chargées positivement ou négativement. L’électricité est en effet une énergie secondaire, elle résulte de la transformation de la chaleur en énergie mécanique, laquelle est ensuite transformée en énergie électrique. La chaleur peut provenir soit de la combustion d’un combustible  » traditionnel »(charbon, fuel, gaz, bois), soit de la radioactivité d’un combustible nucléaire, soit du soleil. L’électricité en générale est produite essentiellement par cinq types de centrales, les turbines à gaz, les turbines à vapeur, les turbines Diesel, les turbines Hydraulique et les cycles combinés. -Le nucléaire L’énergie nucléaire (appelé aussi énergie atomique) est dégagée par la désintégration du noyau de certains atomes, des atomes instables. Pour acquérir une meilleure stabilité l’atome instable va se transformer en un autre type d’atome en explosant de l’énergie sous forme de rayonnements : c’est le phénomène de la radioactivité. Les applications de l’énergie nucléaire concernent pour l’essentiel deux domaines : -La production d’électricité dans des centrales nucléaires, -La propulsion.