Filière sans combustion : Mode de production électrique qui ne nécessite pas de brûler de combustibles fossiles (charbon, gaz, pétrole). Elle réduit généralement les émissions de CO2 lors de l’usage, mais peut avoir d’autres impacts environnementaux liés aux matériaux ou à l’occupation des sols.
Photovoltaïque : Technologie qui convertit directement la lumière du Soleil en électricité à l’aide de cellules photovoltaïques. Elle ne nécessite pas de combustion et produit de l’électricité de façon intermittente.
Solaire thermique : Technique utilisant des miroirs pour concentrer le rayonnement solaire afin de chauffer un fluide. Ce fluide produit de la vapeur qui entraîne une turbine et un alternateur. Elle permet un stockage thermique du fluide.
Éolien : Production d’électricité par la rotation d’une turbine entraînée par le vent, reliée à un alternateur. Il s’agit d’une filière sans combustion, avec très faibles émissions de gaz à effet de serre en fonctionnement.
Nucléaire (fission) : Processus où le noyau d’un atome (souvent d’uranium) se divise en deux, libérant une grande quantité d’énergie thermique. Cette chaleur produit de la vapeur pour entraîner une turbine et un alternateur, sans combustion fossile.
Les filières sans combustion produisent de l’électricité sans brûler de charbon, de gaz ou de pétrole, ce qui limite les émissions de CO2 lors de l’usage. Cependant, chaque filière présente des avantages spécifiques et des limites environnementales propres. Par exemple, le photovoltaïque convertit directement la lumière solaire mais nécessite une surface importante et des matériaux spécifiques. Le solaire thermique peut stocker la chaleur pour une production continue, mais requiert de grandes installations et un fort ensoleillement. L’éolien émet très peu de gaz à effet de serre en fonctionnement, mais peut impacter le paysage et la faune (oiseaux, chauves-souris). La filière nucléaire, quant à elle, utilise la fission pour produire de la chaleur sans combustion, mais soulève des enjeux liés aux déchets radioactifs et à la sécurité.
Les différentes filières sans combustion offrent des alternatives variées pour produire de l’électricité tout en limitant les émissions de CO2, mais chacune doit composer avec des compromis environnementaux spécifiques.
Alternateur
AUTEUR (date) : appareil qui transforme une énergie mécanique en énergie électrique par induction électromagnétique, en faisant tourner un aimant ou une bobine dans un champ magnétique.
Induction électromagnétique
AUTEUR (date) : phénomène selon lequel un courant électrique est induit dans une bobine lorsqu’il y a une variation du flux magnétique à travers celle-ci.
Courant alternatif
AUTEUR (date) : courant électrique dont la direction et l’intensité varient périodiquement, généralement sous forme de sinus.
Turbine
AUTEUR (date) : machine rotative transformant une énergie mécanique en énergie cinétique ou vice versa, souvent entraînée par un fluide en mouvement.
Énergie mécanique
AUTEUR (date) : forme d’énergie liée au mouvement ou à la position d’un corps, ici celle fournie par la rotation d’une turbine.
Énergie électrique
AUTEUR (date) : forme d’énergie résultant du mouvement des charges électriques, utilisable pour alimenter des appareils.
Un alternateur convertit une énergie mécanique en énergie électrique par induction électromagnétique. Dans de nombreuses centrales, la turbine entraîne l’alternateur, qui produit un courant alternatif. Le principe repose sur un mouvement relatif entre un aimant et une bobine de fil conducteur. La variation du flux magnétique induit un courant électrique dans la bobine, selon le phénomène d’induction électromagnétique. La source d’énergie mécanique, comme le vent ou l’eau, entraîne la rotation d’une turbine, qui à son tour entraîne l’alternateur. La rotation de la turbine est donc la étape mécanique, et la production d’électricité la étape électrique. L’alternateur produit généralement un courant alternatif.
L’alternateur joue un rôle central en convertissant une énergie mécanique, fournie par des turbines entraînées par diverses sources (vent, eau, vapeur), en énergie électrique par induction électromagnétique, ce qui en fait un composant clé dans la production d’électricité.
La centrale solaire thermique utilise des miroirs pour concentrer le rayonnement solaire, ce qui permet de chauffer un fluide caloporteur. Ce fluide, une fois chauffé, produit de la vapeur qui entraîne une turbine, puis un alternateur, pour générer de l’électricité. En revanche, la centrale photovoltaïque convertit directement la lumière solaire en électricité grâce à des cellules photovoltaïques, sans recours à une turbine ou à un processus thermique. La différence principale réside dans le mode de conversion : thermique avec turbine pour la thermique, et conversion directe pour le photovoltaïque.
La centrale solaire thermique utilise la chaleur pour produire de l’électricité via une turbine, tandis que la centrale photovoltaïque transforme directement la lumière en électricité, permettant une différence claire dans leur mode de fonctionnement.
Stockage électrique : Processus consistant à conserver l’énergie électrique sous une autre forme d’énergie pour une utilisation ultérieure, car l’électricité ne peut pas être stockée directement à grande échelle. Elle est donc convertie en d’autres formes d’énergie (chimique, thermique, potentielle).
Batteries : Dispositifs de stockage d’énergie électrique utilisant des réactions chimiques pour accumuler et restituer de l’électricité. Elles permettent un stockage compact et rapide, souvent utilisé pour la mobilité ou les systèmes stationnaires.
Stockage thermique : Technique consistant à accumuler de l’énergie sous forme de chaleur dans des matériaux ou des systèmes, notamment dans les centrales solaires thermiques, où la chaleur stockée est ensuite convertie en électricité.
STEP (pompage-turbinage) : Méthode de stockage d’énergie par stockage potentiel. Elle consiste à utiliser l’électricité excédentaire pour remonter de l’eau dans un réservoir supérieur, puis à la laisser redescendre pour faire tourner une turbine et produire de l’électricité lors des besoins.
Conversion d’énergie : Opération de transformation d’une forme d’énergie en une autre, essentielle pour le stockage électrique, car elle permet de pallier l’intermittence et la non-stockabilité directe de l’électricité.
L’électricité est stockée indirectement en la convertissant en d’autres formes d’énergie, telles que chimique, thermique ou potentielle. Les méthodes principales incluent les batteries, le stockage thermique dans les centrales solaires thermiques, et le STEP. Ces stratégies permettent de gérer l’intermittence de la production électrique et de répondre aux besoins en énergie même lorsque la production n’est pas continue ou immédiate.
Le stockage de l’énergie électrique par conversion en d’autres formes d’énergie est une solution clé pour pallier l’intermittence et la non-stockabilité directe de l’électricité, assurant ainsi une gestion plus flexible et efficace du réseau électrique.
Effet Joule
AUTEUR inconnu : phénomène par lequel l’énergie électrique se transforme en chaleur lorsqu’un courant électrique traverse un conducteur. Ce phénomène provoque des pertes d’énergie lors du transport électrique.
Puissance électrique (P = U × I)
Formule permettant de calculer la puissance électrique en fonction de la tension (U) et de l’intensité (I). Elle indique la quantité d’énergie consommée ou fournie par un circuit électrique par unité de temps.
Pertes par effet Joule (PJ = R × I²)
Formule exprimant la quantité d’énergie perdue sous forme de chaleur dans un conducteur de résistance R lorsque le courant I le traverse. Ces pertes augmentent avec le carré de l’intensité.
Haute tension
Niveau de tension électrique élevé utilisé lors du transport d’électricité pour réduire l’intensité du courant et ainsi diminuer les pertes par effet Joule.
Intensité électrique
Quantité de charge électrique qui circule dans un circuit par unité de temps, mesurée en ampères (A). Une forte intensité augmente les pertes par effet Joule.
L’effet Joule provoque des pertes d’énergie sous forme de chaleur lors du transport électrique. Ces pertes sont directement liées à la résistance du conducteur et à l’intensité du courant qui le traverse. Pour limiter ces pertes, il est essentiel de réduire l’intensité du courant. Cela se réalise en transportant l’électricité à haute tension, ce qui permet de diminuer fortement l’intensité. En conséquence, la quantité de chaleur générée par effet Joule est fortement réduite, rendant le transport électrique plus efficace.
Comprendre l’importance de la haute tension est crucial pour minimiser les pertes énergétiques lors du transport électrique, car elle permet de réduire l’intensité du courant et donc les pertes par effet Joule.
| Filière sans combustion | Principe | Avantages | Limites | Auteur / Référence |
|---|---|---|---|---|
| Photovoltaïque | Conversion directe lumière-électricité via cellules photovoltaïques | Intermittence, pas de combustion, faible impact environnemental en fonctionnement | Surface importante, matériaux spécifiques, dépendance à la luminosité | - |
| Solaire thermique | Concentration solaire pour chauffer un fluide, produire vapeur, entraîner turbine | Stockage thermique possible, production continue si stockage efficace | Grandes installations, dépendance au soleil, impact visuel/faune | - |
| Éolien | Rotation turbine par vent, induction électromagnétique | Faibles émissions en fonctionnement, renouvelable | Impact paysage/faune, intermittence | - |
| Nucléaire (fission) | Fission nucléaire pour produire chaleur et vapeur | Grande capacité de production, faible émission CO2 en fonctionnement | Déchets radioactifs, sécurité, coût élevé | - |
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1. Dans quel ordre ces filières sans combustion sont-elles présentées dans le document ?
2. Quelle filière sans combustion utilise la concentration de rayonnement solaire à l’aide de miroirs pour produire de l’électricité?
Mémorisez les concepts clés de Production d’électricité sans combustion avec 9 flashcards interactives.
Production d’électricité sans combustion
Utilise des sources renouvelables ou nucléaires, sans brûler de combustibles fossiles.
Filière sans combustion — définition?
Production électrique sans brûler fossiles.
Principe de l’alternateur
Transforme l’énergie mécanique en électrique par induction électromagnétique.
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