Production d’energie electrique

L’énergie électrique est l’énergie la plus facilement disponible. L’électricité est présente dans tous les foyers et ne posent pas de soucis de stockage, de sécurité ou d’entretien. L’énergie électrique est essentiellement distribuée aux utilisateurs sous forme de courant alternatif par des réseaux en haute, moyenne et basse tension.

La production d’énergie électrique se fait par la transformation des différentes sources d’énergies naturelles par le biais des centrales (de production d’énergie) électrique afin d’alimenter en électricité les consommateurs, particuliers ou industriels relativement lointains. Les différentes centrales existantes, les plus connues dans le monde sont :

Centrales thermiques : 

Centrales thermiques à flamme :
Centrale conventionnelle à chaudière : elle est constituée d’une chaudière et d’une turbine à vapeur. Sa matière première est plus souvent du charbon mais on trouve aussi des chaudières utilisant de la biomasse, du gaz naturel, du pétrole, ou des déchets municipaux.

Turbine à gaz : en cycle simple, elle est peu coûteuse à construire, de plus elle a l’avantage de démarrer très rapidement (contrairement à une chaudière à vapeur qui a une certaine inertie). Néanmoins, son rendement faible (35% au mieux) empêche de l’utiliser directement pour la production sans valoriser sa chaleur résiduelle, sauf en appoint lors des pics de demande ou à toute petite échelle.

Centrales nucléaires
Ces centrales utilisent également des cycles conversion thermodynamique, néanmoins  leur « chaudière » est un réacteur nucléaire. L’énergie nucléaire obtenue à la suite de la réaction de fission de l’uranium et du plutonium est la source de chaleur utilisée. Les centrales nucléaires produisent environ 15% de l’électricité mondiale. Elles engendrent des déchets radioactifs et tout risque d’accident ne peut être exclu. La probabilité d’occurrence  d’un tel accident sur les centrales modernes est sujette à débat.

Centrales utilisant une forme d’énergie renouvelable 

Les énergies renouvelables correspondent à différentes sources d’énergie qui se renouvellent à l’échelle humaine.

LA PRODUCTION ET CONSOMMATION MONDIALE DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 

En 1993, les deux tiers de la consommation de la planète concernaient un peu moins de 20% de la population mondiale. Les États-Unis consommaient 1 407 millions de tonnes équivalent pétrole (1 tep = 4 500 kWh), l’Union européenne, 961 millions et le Japon, 316 millions. En Europe, l’Allemagne consommait 243 millions de tep, la France et la Grande-Bretagne 152, l’Italie 122 et l’Espagne 63. Aujourd’hui, la France utilise 79 millions de tep par an. La production française annuelle s’élève à 450,6 tétrawattheures (TWh), dont elle en consomme 356,2. Les États-Unis produisent 3 211 TWh et en consomment 2 873,9 ; en seconde position vient le Japon, qui en produit 855,5 et en consomme 796,6 ; ensuite le Canada, dont la production atteint les 515,8 TWh et la consommation, 431,4 TWh. En quatrième position se situe l’Allemagne, avec une production de 487,7 TWh et une consommation de 467,2 TWh.

L’ENERGIE RENOUVELABLE 

Les énergies renouvelables sont issues des phénomènes naturels, réguliers ou constants, provoqués par les astres. L’énergie renouvelable peut être classée en cinq (5) familles différentes : fournie par le soleil, le vent, la chaleur de la terre, les chutes d’eau, les marées ou encore la croissance des végétaux. Le solaire (solaire photovoltaïque, solaire thermique), l’hydroélectricité, l’éolienne, la géothermie sont des énergies flux inépuisables par rapport aux « énergies stock » tirées des gisements de combustibles fossiles en voie de raréfaction : pétrole, charbon, lignite, gaz naturel.

Les différentes familles d’énergie renouvelable 

Energie solaire :
Le soleil, principale source des différentes formes d’énergies renouvelables disponibles sur terre. On distingue deux types d’énergie provenant du soleil, qui sont:

Energie solaire thermique : cette source d’énergie est connue depuis très longtemps, notamment par le fait de se positionner à un endroit ensoleillé afin de se réchauffer. Il se caractérise par l’émission d’un rayonnement au détriment de l’énergie calorifique du corps émetteur.

Ainsi, un corps émettant un rayonnement thermique voit son énergie calorifique diminuer et un corps recevant un rayonnement thermique voit son énergie calorifique augmenter. Aujourd’hui, l’énergie solaire thermique connait différentes applications tels les panneaux solaires chauffants (production d’eau chaude pour un logement), les fours solaires, l’énergie solaire thermodynamique ou heliothermodynamique.

Energie photovoltaïque : elle se base sur l’effet photoélectrique pour créer un courant électrique continu à partir d’un rayonnement électromagnétique. Cette source de lumière peut être naturelle (soleil) ou bien artificielle (une lampe).

Energie éolienne

L’énergie éolienne provient de l’énergie cinétique de masse de l’air en mouvement. La quantité d’énergie produite dépend principalement de la vitesse du vent et de la densité de l’air. La puissance et l’énergie produites augmentent exponentiellement avec la hauteur et la vitesse du vent. Par conséquent, les parcs éoliens situés dans les endroits les plus exposés au vent sont les plus rentables et permettent d’offrir un coût de production plus concurrentiel.

Les aérogénérateurs (éoliennes) modernes  ne ressemblent plus à nos anciens moulins à vent chers à Cervantès mais bénéficient maintenant d’une expérience qui a abouti à simplifier les choix de conception et de réalisation. La transformation de l’énergie cinétique de l’air en énergie mécanique se fait en utilisant deux phénomènes aérodynamiques, celui de la traînée qui se traduit par une force dans le sens du vent et celui de la portance qui se traduit par une force perpendiculaire à ce mouvement.