les sources d'energie

Définition :

L’électricité est l'effet du déplacement de particules chargées, à l’intérieur d'un (conducteur), sous l'effet d'une différence de potentiel aux extrémités de ce conducteur. Ce phénomène physique est présent dans de nombreux contextes : l'électricité constitue aussi bien l'influx nerveux des êtres vivants que les éclairs d'un orage. Elle est largement utilisée dans les sociétés développées pour transporter de grandes quantités d'énergie facilement utilisable.
Les propriétés de l'électricité ont été découvertes au cours du XVIII^e siècle. La maîtrise du courant électrique a permis l'avènement de la seconde révolution industrielle. Aujourd'hui, l'énergie électrique est omniprésente dans les pays industrialisés : à partir de différentes sources d'énergie, principalement hydraulique, thermique et nucléaire, l'électricité est un vecteur énergétique employé pour de très nombreux usages domestiques ou industriels.

La production d'électricité est essentiellement un secteur industriel, destiné à mettre à disposition de l'ensemble des consommateurs la possibilité d'un approvisionnement adapté à leurs besoins en énergie électrique.
La production d'électricité se fait depuis la fin du XIX^e siècle à partir de différentes sources d'énergies primaires. Les premières centrales électriques fonctionnaient au bois. Aujourd'hui, la production peut se faire à partir d'énergie fossile (charbon, gaz naturel ou pétrole), d'énergie nucléaire, d'énergie hydroélectrique, d'énergie solaire, d'énergie éolienne et de biomasse.
Les moyens mis en œuvre sont diversifiés, et dépendent de nombreux facteurs :

• les techniques disponibles ;
• la réactivité de mise en œuvre ;
• la production nécessaire ;
• le rendement possible ;
• les coûts d'investissement, d'exploitation et de déconstruction ;
• le coût des éventuelles matières premières ;
• la disponibilité locale de ces matières premières ou les moyens d'acheminement ;
• les impacts écologiques occasionnés ; etc.

Techniques de production d'électricité : 

• Barrage hydroélectrique :

  Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à en réguler le débit et/ou à stocker de l'eau, notamment pour le contrôle des crues, l'irrigation, l'industrie, l'hydroélectricité, la pisciculture, une réserve d'eau potable, etc.. Dans la nature, il existe aussi des barrages de castors.
  Un barrage submersible est plutôt nommé chaussée, seuil ou digue ; ce dernier terme est préféré au mot barrage quand il s'agit de canaliser un flot.
  Un barrage fluvial permet de réguler le débit de l'eau, au profit du trafic fluvial, de l'irrigation, d'une prévention relative des catastrophes naturelles (crues, inondations), par la création de lacs artificiels ou de réservoirs. Il permet souvent la production de force motrice (moulin à eau) et d'électricité — on parle alors de barrage hydroélectrique —, à un coût économique acceptable, le coût environnemental étant plus discuté pour les grands projets (source de fragmentation écopaysagère, d'envasements à l'amont du barrage, de dégradation écopaysagères et de l'eau. Les « grands barrages » sont tous recensés par la Commission internationale des grands barrages (CIGB).
  Les conséquences environnementales et sociales d'un barrage varient selon le volume et la hauteur d'eau retenue et selon le contexte biogéographique : en noyant des vallées entières, un barrage artificiel peut forcer des populations entières à se déplacer, et bouleverser les écosystèmes locaux. Certains s'intègrent dans un plan d'aménagement de bassin, et font l'objet de mesures conservatoires et compensatoires. Souvent la loi ou le droit coutumier imposent un débit réservé (débit minimal réservé aux usagers de l'aval et pour le maintien de l'écosystème aquatique et des espèces en dépendant).
  Par extension, on appelle barrage tout obstacle placé sur un axe de déplacement, par exemple pour contrôler des personnes et/ou des biens qui circulent (barrage routier, barrage militaire). Toutefois, il n'existe pas de définition universelle du terme « barrage ».
  
  

• centrale hydraulique :

L'énergie hydroélectrique, ou hydroélectricité, est une énergie électrique renouvelable qui est issue de la conversion de l'énergie hydraulique en électricité. L'énergie du courant d'eau est transformée en énergie mécanique par une turbine hydraulique, puis en énergie électrique par une machine synchrone.
En 2013, l’énergie hydroélectrique représentait 16,3 % de la production mondiale d’électricité ; elle possède de nombreux atouts : c'est une énergie renouvelable, d'un faible coût d'exploitation et qui est responsable d'une faible émission de gaz à effet de serre. Elle présente toutefois des inconvénients sociaux et environnementaux particulièrement dans le cas des barrages implantés dans les régions non montagneuses : déplacements de population, éventuellement inondations de terres agricoles, modifications des écosystèmes aquatique et terrestre, blocage des alluvions, etc.
Troisième source de production d'électricité mondiale, l’énergie hydroélectrique est amenée à se développer en intégrant la protection des ressources piscicoles et en s’articulant avec d’autres énergies renouvelables comme l’éolien ou d’autres systèmes hybrides (par exemple avec l’hydrogène).

• centrale nucléaire :

Selon le contexte d'usage, le terme d’énergie nucléaire recouvre plusieurs sens différents :

• Dans le langage courant, l’énergie nucléaire correspond aux usages civils et militaires de l’énergie libérée lors des réactions de fission nucléaire des noyaux atomiques au sein d'un réacteur nucléaire ou lors d'une explosion atomique (dans le cas d'une bombe thermonucléaire il existe aussi des réactions de fusion nucléaire).
• Dans le domaine des sciences de la Terre et de l'Univers, l'énergie nucléaire est l’énergie libérée par les réactions de fusion nucléaire au sein des étoiles - par exemple le Soleil - ainsi qu'à la radioactivité naturelle, la principale source d'énergie du volcanisme de la Terre.
• En physique des particules, l’énergie nucléaire est l’énergie associée à la force de cohésion des nucléons, la force nucléaire forte (protons et neutrons) au sein du noyau des atomes. Les transformations du noyau libérant cette énergie sont appelées réactions nucléaires. La force nucléaire faible régit les réactions entre particules et neutrinos.

 

• Centrales au fioul :

   

 Ce type de centrale brûle du fioul dans une chaudière produisant de la vapeur. Cette vapeur fait tourner une turbine qui entraîne un alternateur et produit de l'électricité.
Son fonctionnement est tout à fait semblable à celui décrit pour les centrales au charbon, les principales différences affectant uniquement la chaudière et ses auxiliaires, ceux-ci étant spécifiques pour un combustible liquide.

 

• Centrales avec chaudières au gaz :

   

  Dans certains pays producteurs de gaz naturel, on trouve encore d'anciennes centrales semblables aux centrales au fioul, mais utilisant comme combustible du gaz au lieu du fioul pour produire la vapeur alimentant la turbine à vapeur. Leur fonctionnement est identique, mais la chaudière est spécifiquement dimensionnée pour ce combustible gazeux. Depuis les années 1990 et l'essor des turbines à combustion (en cycle simple ou en cycle combiné), ce genre de centrales se raréfie au profit des centrales avec turbines à combustion.

   

   

• centrale éolienne :

Une éolienne est la forme contemporaine du moulin à vent. Il s'agit d'un ensemble de dispositifs qui transforment l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, laquelle est ensuite le plus souvent transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées aérogénérateurs, tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées éoliennes de pompage, dont un type particulier est l'éolienne Bollée.
Les termes centrale éolienne, parc éolien ou ferme éolienne sont utilisés pour décrire les unités de production groupées, installées à terre ou en mer. Dans ce dernier cas, on parle d'éolienne en mer ou offshore.
Les pays du monde où les champs éoliens sont les plus nombreux sont la Chine, les États-Unis, l'Allemagne, l'Espagne, l'Inde, le Royaume-Uni et, en proportion de la population, le Danemark (voir Énergie éolienne ,Production éolienne).


 

• Centrale solaire photovoltaïque :

   Une centrale solaire photovoltaïque est un dispositif technique de production d'électricité par des modules solaires photovoltaïques (PV) reliés entre eux (série et parallèle) et utilise des onduleurs pour être raccordée au réseau.

  Les centrales solaires sont de plus en plus puissantes (plus de 100 MWc en 2012), contrairement aux systèmes solaires photovoltaïques autonomes destinés à l'alimentation en électricité de bâtiments ou d'installations isolées (autoconsommation) dont la puissance dépasse rarement 100 kWc.
  En France, ce type de centrale fait l'objet d'appels d'offres spécifiques de la part de l'État, dans le cadre de la PPE (Programmation pluriannuelle de l'énergie) qui vise actuellement 3 000 MW répartis en six périodes de candidature de 500500 MW chacune, de 2016 à juin 2019, pour in fine tripler la puissance photovoltaïque et répondre aux engagement énergétiques de la France d'ici à 2023. Les projets sont sélectionnés en fonction du prix du kWh, de leur impact carbone et plus généralement de leur « pertinence environnementales » (encouragement par exemple à valoriser des sites dégradés et/ou pollués ou à préservation des espaces boisés et zones humides).
  
  
  

• centrale Thermoélectricité :

 La thermoélectricité a été découverte puis comprise au cours du XIX^e siècle grâce aux travaux de Seebeck, Peltier ou encore Lord Kelvin, l'effet thermoélectrique est un phénomène physique présent dans certains matériaux : il y lie le flux de chaleur qui les traverse au courant électrique qui les parcourt. Cet effet est à la base d'applications, dont très majoritairement la thermométrie, puis la réfrigération (ex. module Peltier) et enfin, très marginalement, la génération d'électricité (aussi appelée « thermopile » ou « calopile »).
Un matériau thermoélectrique transforme directement la chaleur en électricité, ou déplace des calories par l'application d'un courant électrique. Un grand nombre des matériaux possédant des propriétés thermoélectriques intéressantes ont été découverts au cours des décennies 1950 et 1960. C'est notamment le cas du tellurure de bismuth (Bi₂Te₃) utilisé dans les modules Peltier commerciaux, ou des alliages silicium-germanium (SiGe) utilisés pour l'alimentation des sondes spatiales dans des générateurs thermoélectriques à radioisotope.
L'utilisation de la thermoélectricité en thermométrie connaît un grand succès depuis le début du XX^e siècle et en réfrigération portable depuis les années 2000. Par contre, la calopile a du mal à émerger car son rendement est peu élevé et les coûts sont importants, ce qui la limite à des utilisations très ciblées en 2005 (il n'y a pas encore de marché de niche pour la thermopile). Cependant des progrès récents, ainsi qu'un nouvel intérêt pour la thermoélectricité dû à la fois à la hausse des coûts de l'énergie et aux exigences environnementales, ont conduit à un renouveau important des recherches scientifiques dans cette discipline (voir par exemple).