GUIDES & ASTUCES

Comprendre le fonctionnement de l’énergie électrique

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On appelle énergie électrique toute énergie transférée ou stockée grâce à l’électricité. L’énergie électrique n’est pas une énergie primaire : elle nécessite une autre énergie en amont pour être produite.

L’électricité est souvent considérée comme une source d’énergie propre, car elle n’émet ni gaz carbonique ni particules fines. Mais selon l’énergie primaire utilisée pour la produire, elle peut cependant avoir un impact environnemental significatif : les centrales thermiques et réacteurs nucléaires ont par exemple un impact écologique important.

Les sources renouvelables d’énergie électrique comme l’énergie éolienne, l’énergie solaire, l’hydroélectricité, la biomasse ou la géothermie sont quant à elles réputées propres, mais leur usage doit également faire l’objet de conditions strictes pour une transition énergétique efficace.

La production d’énergie électrique en France

 

L’électricité est une énergie générée par le déplacement de particules chargées positivement ou négativement. Le courant électrique est continu lorsque les électrons se déplacent dans une même direction dans le cond

ucteur. Il est à l’inverse alternatif lorsque ce mouvement se fait dans un sens puis dans l’autre à intervalles réguliers (appelés cycles).
L’électricité est aujourd’hui utilisée partout dans le monde. Ces usages principaux sont le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire, l’éclairage, la mobilité (trains, tramways, voitures…), l’alimentation d’un nombre croissant d’appareils électroménagers et électroniques.

 

Le mix électrique français : historique

 

En France métropolitaine, la production d’électricité a presque été multipliée par 4 entre 1970 et 2010. Depuis, cette production est restée relativement stable, aux alentours de 550 TWh. La production française présente un bilan carbone perfectible, mais encourageant par rapport à d’autres pays industrialisés.

Le parc de production électronucléaire (58 réacteurs en 2018), mais surtout à l’essor des énergies renouvelables, expliquent ce bilan plutôt favorable.

Le mix électrique français accorde de plus en plus de place à ces dernières. La production d’électricité est en grande partie assurée par les centrales nucléaires, mais l’accroissement du parc d’énergies renouvelables permet de couvrir désormais environ 20% de la consommation française :

  • Énergie nucléaire : 71,7%
  • Énergies renouvelables
    • Hydraulique : 12,5%
    • Éolien : 5,1%
    • Solaire : 1,9%
    • Bioénergies : 1,8%
  • Combustibles fossiles : 7,2%

 

Si on s’intéresse aux puissances d’installations, le parc électrique français se décompose de la manière suivante :

  • Nucléaire : 47,5%
  • Énergies renouvelables :
    o Hydraulique : 19,2%
    o Éolien : 11,5%
    o Solaire : 6,4%
    o Bioénergies : 1,5%
  • Énergies thermiques à combustible fossile (gaz, charbon, fioul) : 14%

Source : RTE (données 2018)

Les énergies renouvelables sont les plus sollicitées, avec le parc de centrales nucléaires. Les centrales thermiques sont surtout utilisées durant les pics de consommation, quand les sources d’énergie les plus vertueuses et/ou rentables sont à leur maximum de capacité.

 

Avantages et enjeux de l’électricité

 

L’électricité est aujourd’hui indispensable au fonctionnement de l’économie mondiale. L’énergie électrique comporte de nombreux avantages, mais montre également des limites posant les enjeux que devront relever les différents acteurs de la filière au cours des décennies à venir.

 

Les avantages de l’énergie électrique

 

L’électricité est une énergie relativement peu chère à produire. Durant sa phase de transport et de consommation, elle peut être considérée comme une énergie plutôt propre, car son bilan carbone est favorable et elle n’émet que très peu de particules fines.

Toutefois, sa production peut impacter l’environnement si elle repose sur des énergies fossiles.

En France où le parc nucléaire est important et où les énergies renouvelables connaissent une progression régulière, l’impact de la production est relativement limité. La progression des énergies renouvelables va dans le sens d’une production d’électricité de plus en plus propre.
Locale ou en réseau, la distribution d’électricité est aisée et participe activement au maintien et au développement des économies modernes.

 

Les enjeux de l’électricité

 

Les enjeux de l’électricité concernent essentiellement son stockage. L’électricité est en effet difficilement stockable en quantité suffisante et à un coût raisonnable pour pouvoir satisfaire les besoins énergétiques d’une population. Les solutions de stockage les plus utilisées (batteries d’accumulateurs, barrages) restent onéreuses et ne sont pas sans conséquence sur l’environnement. La production d’électricité doit donc être continue pour répondre aux besoins de consommation en permanence, y compris en période de pics de consommation.

Les problèmes de stockage sont un frein au développement massif de certaines énergies renouvelables intermittentes, car liées aux conditions météorologiques, en particulier l’énergie solaire et éolienne.

Parmi les énergies renouvelables, seule l’hydroélectricité apporte actuellement une réponse satisfaisante pour stocker l’énergie en quantité suffisante afin de répondre aux pics de consommation. Dans le domaine de l’énergie solaire, certaines innovations comme différents types de capteurs solaires permettent cependant d’envisager à moyen terme une meilleure captation des rayons solaires pour envisager une production continue d’énergie, y compris en cas de ciel couvert.

Des recherches sont aussi en cours pour utiliser l’hydrogène comme vecteur de stockage de l’électricité : les productions intermittentes obtenues par les énergies renouvelables pourraient être stockées durablement et directement dans le réseau de gaz existant, pour être exploitées ultérieurement (Le Power to Gaz).

Outre le stockage, l’électricité rencontre également quelques difficultés dans sa distribution. À l’échelle régionale, le transport d’électricité est assuré par des lignes haute tension (225 000 volts maximum), en proie à des pertes non négligeables liées à l’effet de Joule et aux effets électromagnétiques. À l’échelle nationale, la très haute tension est donc de plus en plus utilisée et permet de limiter les pertes en ligne. Mais les lignes très hautes tension rencontrent de nombreux opposants demandant leur disparition du champ visuel.

L’enterrement des lignes exige une manipulation très coûteuse et techniquement complexe, voire impossible selon le terrain.
Face à une consommation mondiale croissante, la production d’électricité devra faire l’objet d’innovations pour limiter les déperditions de courant, et stocker ou délivrer l’électricité en continu afin de satisfaire les besoins de l’ensemble des populations.

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