D’où vient l’électricité ?

L’électricité n’est pas une énergie comme les autres. Elle n’existe pas en l’état dans la nature. Il faut utiliser des énergies primaires (gaz, fuel, charbon, énergies renouvelables…) pour la produire. C’est pour cela que l’on dit que c’est une énergie secondaire.

Elle peut être produite à partir de plusieurs sources d’énergie primaire :

  • les énergies fossiles ;
  • le nucléaire ;
  • les énergies renouvelables.

Actuellement, en France, notre électricité provient à 69 % du nucléaire. Les énergies renouvelables ne représentent que 24 % de la production d’électricité en France mais elles représentent l’essentiel des nouvelles capacités de production mises en service ces dernières années et vont encore augmenter dans les années qui viennent.

D’où vient l’électricité ?

Infographie - D'où vient l'électricité ? (transcription ci-après)

Transcription textuelle de l’infographie D’où vient l’électricité ? (PDF – 51 ko)

Les énergies fossiles

Elles permettent de produire de l’électricité grâce à la combustion du charbon, du pétrole et du gaz. Les réserves d’énergies fossiles sont importantes, mais non renouvelables. De plus, la combustion des énergies fossiles est à l’origine d’une grande partie des émissions de gaz à effet de serre.

Le nucléaire

L’énergie nucléaire est une énergie qui consomme de l’uranium, un combustible radioactif présent dans le sous-sol et qui nécessite d’être enrichi avant d’être utilisé dans les centrales. L’utilisation de cette énergie génère des déchets à longue durée de vie.

Elle émet très peu de gaz à effet de serre à l’usage.

Les énergies renouvelables

Les énergies renouvelables proviennent du soleil, du vent, de la chaleur de la terre, des mouvements de l’eau ou encore de la croissance des végétaux. Ces sources d’énergie peuvent être transformées pour produire de l’électricité.

Ces énergies sont considérées comme inépuisables, car leur renouvellement est naturel et rapide à l’échelle du temps d’une vie humaine. Elles émettent très peu de gaz à effet de serre.

Elles connaissent des progrès et baisses de coûts spectaculaires (division par dix en dix ans des coûts du solaire photovoltaïque par exemple).

Comment l’énergie primaire est transformée en électricité ?

Pour devenir de l’électricité, l’énergie primaire doit subir une série de transformations.

Dans des centrales thermiques

Plusieurs énergies peuvent servir à produire de la chaleur. Cette chaleur est utilisée pour chauffer de l’eau qui va se transformer en vapeur. La vapeur fait tourner une turbine qui, à son tour, fait tourner un alternateur qui produit du courant électrique. Ce courant est ensuite dirigé vers un transformateur, qui va élever la tension du courant pour lui permettre de se déplacer facilement à travers des lignes à haute tension du réseau de transport de l’électricité pour être distribuée partout où l’on en a besoin.

Pour produire de la chaleur, on peut utiliser :

  • la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz ;
  • la fission d’isotope d’uranium ;
  • la combustion de matières organiques comme le bois, les végétaux, les déchets agricoles ;
  • la combustion du biogaz produit grâce à la méthanisation de déchets organiques ;
  • le rayonnement solaire concentré grâce à des miroirs et des paraboles qui génèrent de fortes températures.

Dans des centrales géothermiques

Dans les zones volcaniques ou de fracturation de roches chaudes, il est possible d’extraire l’eau à très haute température contenue dans des réservoirs présents dans le sous-sol. L’eau chaude, une fois pompée à la surface, perd sa pression et se transforme en vapeur. À la sortie du puits, l’eau et la vapeur sont séparées. La vapeur fait tourner une turbine qui, à son tour, fait tourner un alternateur qui produit du courant électrique. Ce courant est ensuite dirigé vers un transformateur, qui va élever la tension du courant pour lui permettre de se déplacer facilement à travers des lignes à haute tension du réseau de transport de l’électricité.

L’eau à basse température est, elle, utilisée pour chauffer des bâtiments.

Dans des centrales hydrauliques

On peut aussi faire tourner une turbine sans chaleur en utilisant la force du courant d’une rivière ou d’un fleuve, d’une chute d’eau, des courants marins, des vagues, énergie des marées. La turbine fait tourner un alternateur qui produit du courant électrique. Ce courant est ensuite dirigé vers un transformateur, qui va élever la tension du courant pour lui permettre de se déplacer facilement à travers des lignes à haute tension du réseau de transport de l’électricité pour être distribuée partout où l’on en a besoin.

L’eau peut être retenue en grande quantité dans un barrage pour être utilisée de façon contrôlée. C’est un moyen de stocker l’énergie hydraulique.

Dans des éoliennes

Les éoliennes installées sur terre ou en mer transforment l’énergie du vent en électricité.

Une éolienne est constituée d’un mat et d’une hélice (ou pales du rotor). Lorsque le vent souffle, l’hélice tourne. Comme les moulins à vent, l’énergie éolienne dépend de la force du vent. L’énergie produite passe par un multiplicateur, une sorte de boite de vitesse, qui entraîne une génératrice (une grosse dynamo) permettant de convertir la force du vent en électricité.

Le courant produit descend ensuite le long du mat et rejoint le réseau de transport de l’électricité.

Dans des panneaux photovoltaïques

Le rayonnement solaire est capté par des panneaux photovoltaïques composés de cellules de silicium, un matériau semi-conducteur contenu dans le sable dont les surfaces externes incorporent des éléments chimiques qui facilite le mouvement des électrons. Les rayons du soleil viennent heurter la surface des cellules de silicium et mettent en mouvement les électrons. En se déplaçant, les électrons créent un courant électrique continu.

Cette production est alors convertie par un onduleur (convertisseur) en courant alternatif compatible avec l’électricité circulant dans le réseau de distribution d’électricité.

Comment l’électricité arrive-t-elle chez nous ?

Pour acheminer l’électricité jusqu’aux utilisateurs, elle voyage dans des deux réseaux : le réseau de transport et le réseau de distribution.

À l’image de l’organisation du réseau routier, l’électricité circule le long de deux grands axes interconnectés :

  • le réseau de transport de l’électricité peut être comparé aux grands axes routiers (autoroutes et nationales). Il transporte l’électricité des grands centres de production (centrales nucléaires, grands parcs éoliens…) vers les lieux de forte consommation, comme les usines, les industriels et les villes. C’est le réseau de très haute tension ;
  • le réseau de distribution peut être comparé aux axes routiers secondaires (départementales). Il collecte l’électricité produite de manière décentralisée (parcs éoliens terrestres, centrales photovoltaïques au sol, etc.) pour alimenter le réseau très haute tension et desservir aussi une consommation locale en distribuant l’électricité aux plus petites structures qui ont une consommation moindre, comme les habitations et les magasins. C’est le réseau de moyenne et basse tension.

Zoom sur le réseau de très haute tension

Ces lignes favorisent le transport d’une grande quantité d’électricité sur de longues distances. En France, l’électricité est essentiellement acheminée en très haute tension à 400 000 volts.

Le volt est l’unité de mesure qui permet de mesurer la tension électrique. Pour éviter la perte de courant électrique lors de son transport (quelques % seulement), l’électricité doit voyager à très haute tension.

Pour être transmis au réseau de distribution, l’électricité devra passer par un transformateur qui contrôle, transforme et répartit l’énergie électrique en provenance des lignes électriques. Si l’on reprend l’image du réseau routier, le transformateur correspond aux sorties le long de la route.

La première sortie c’est le passage du réseau de transport électrique au réseau de distribution d’électricité. Puis, un second niveau de sortie correspond à la réduction, grâce à un transformateur, du niveau de tension électrique entre la haute et la basse tension que l’on utilise dans nos habitations.

Zoom sur le réseau de distribution de l’électricité

Les lignes de moyennes et basses tensions assurent l’acheminement du courant vers les lieux de consommation (maisons, magasins, bureaux, collèges, lycées…) à une tension abaissée à 230 ou 400 volts.

Des réseaux qui évoluent

La gestion des réseaux électriques évolue pour :

  • intégrer davantage d’électricité fabriquée à partir d’énergies renouvelables depuis de nombreux sites, en petite quantité et avec une variabilité importante ;
  • répondre à des besoins variés des industries et des particuliers par exemple pour recharger de plus en plus de véhicules électriques.

Pour répondre à ces évolutions, les réseaux deviennent « intelligents ». Grâce aux technologies de l’information et de la communication, ils mixent la distribution d’électricité dans le réseau électrique. Ils permettent de mieux gérer le caractère variable des énergies renouvelables et d’assurer la stabilité du système électrique, tout en le rendant moins vulnérable aux pannes

Comment utilise-t-on l’électricité dans nos logements ?

Au bout de la ligne électrique basse tension du réseau de distribution se trouve le compteur électrique. Cet appareil mesure précisément la quantité d’électricité que nous utilisons. L’électricité se compte en kilowatts-heures (kWh).

Avec l’installation des nouveaux compteurs communicants (Linky par exemple), on connait précisément la consommation des ménages et il devient plus simple de gérer la production d’électricité.

Il permet aussi aux ménages de mieux suivre leur consommation d’électricité en fonction des moments de la journée.

Après le compteur, l’électricité passe par un disjoncteur. C’est un interrupteur qui sécurise l’installation électrique de la maison.

Grâce aux fils électriques intégrés dans les murs, le courant arrive dans les prises électriques qui alimentent les équipements électriques, comme la télévision, les consoles de jeux, le réfrigérateur, l’éclairage ou le lave-linge.

Être informé de la météo de l’électricité grâce à EcoWatt

EcoWatt est l’indicateur de la situation du système électrique français. Il alerte les Français, les entreprises et les collectivités en amont pour qu’ils puissent s’organiser et adopter des gestes efficaces permettant de diminuer leur consommation électrique aux moments des pics de consommation en matinée (entre 8 h et 13 h) et en soirée (entre 18 h et 20 h).

Un signal EcoWatt rouge signifie que le système électrique est très tendu, que des coupures sont inévitables si nous ne baissons pas notre consommation.

Pour en savoir plus, rendez-vous sur le site EcoWatt ou découvrez comment télécharger l’application.

Retrouver l’intégralité de l’infographie Électricité : comment satisfaire nos besoins ?