La forte demande mondiale en électricité et les enjeux climatiques poussent nos sociétés vers des modes de production bas-carbone, sans combustion.
I. L’électricité, une forme d’énergie privilégiée
Contrairement au charbon, au pétrole ou à l’uranium, l’électricité n’est pas une source d’énergie primaire. Il s’agit d’une énergie secondaire utilisée comme vecteur énergétique, qui permet l’acheminement facile et efficace d’énergie d’un endroit à un autre, même sur des milliers de kilomètres.
Mot clé
Une énergie primaire est disponible à l’état brut dans la nature.
L’énergie électrique est obtenue à partir de la conversion d’une énergie primaire mécanique (force de l’eau des rivières, des marées ou du vent), chimique (contenue dans les combustibles fossiles, dans la biomasse, etc.), nucléaire, solaire ou géothermique (chaleur du sol ou du sous-sol terrestre).
En passant de l’énergie primaire à l’énergie finale (consommation finale), l’énergie suit une série de transformations et de transports : la chaîne énergétique.
L’électricité représente près de 20 % de l’énergie finale mondiale. Elle est convertie dans les appareils électriques en d’autres formes d’énergie pour satisfaire les besoins élémentaires de nos sociétés : mettre en mouvement, chauffer, éclairer, transmettre une information, etc.
II. Trois méthodes de production bas-carbone
1) La conversion d’énergie mécanique
Dans les centrales thermiques, hydroélectriques, marémotrices et dans les éoliennes, l’énergie cinétique de rotation produite par la turbine (ou les pales pour l’éolienne) est convertie en énergie électrique par l’alternateur.
L’énergie mécanique utilisée par la turbine est issue d’une conversion directe si la centrale utilise une énergie primaire mécanique.
Mot-clé
L’énergie mécanique d’un système est emmagasinée sous forme cinétique et/ou potentielle.
Dans une centrale hydroélectrique, par exemple, l’énergie potentielle de l’eau stockée dans le barrage est convertie en énergie cinétique via la chute d’eau avant d’entraîner la turbine.
L’énergie mécanique utilisée par la turbine est issue d’une conversion indirecte si la centrale suit une chaîne de transformations utilisant une conversion « chaleur-mouvement ». À l’instar d’une centrale thermique où de la chaleur est produite puis transmise à un fluide caloporteur qui entraîne la turbine.
Doc La conversion indirecte dans une centrale nucléaire
2) La conversion d’énergie radiative solaire
Les panneaux photovoltaïques captent l’énergie radiative du Soleil et la convertissent en courant électrique continu. Un onduleur permet ensuite de transformer l’électricité obtenue en courant alternatif compatible avec le réseau.
Chaque panneau est un assemblage de cellules photovoltaïques utilisant différentes technologies basées à 90 % sur le silicium cristallin et à 10 % sur les couches minces.
3) La conversion électrochimique
Les dispositifs électrochimiques (accumulateurs et piles à hydrogène) sont des convertisseurs clés dans le domaine du petit appareil portatif (téléphone portable, appareil photo, etc.), du transport automobile ou du stockage de l’énergie.
Ces dispositifs transforment l’énergie chimique en énergie électrique ou inversement pour le stockage d’énergie électrique.
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La prochaine génération de voitures « propres »
Les véhicules à pile à combustible sont propulsés par de l’électricité produite à partir d’hydrogène et d’oxygène et ne rejettent que de l’eau.
12 000 véhicules de ce type circulent dans le monde, notamment aux États-Unis, au Japon, en Corée et en Allemagne. Il pourrait y en avoir des millions à l’horizon 2030.
