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Un Turbo-alternateur dans une centrale thermique. Une turbine hydraulique avec

Un Turbo-alternateur dans une centrale thermique. Une turbine hydraulique avec sa génératrice. Production d'électricité La production d'électricité est essentiellement un secteur industriel qui approvisionne ses consommateurs en énergie électrique adaptée à leurs besoins. Pour les fournisseurs d'électricité, il s'agit de la première étape de cet approvisionnement, qui est suivie du transport et de la distribution et comprend le stockage. La production d'électricité est réalisée depuis la fin du XIXe siècle dans des centrales électriques. Les centrales transforment des énergies primaires, généralement grâce à des générateurs électriques entraînés soit par une machine thermique alimentée en combustible fossile (charbon, gaz naturel ou pétrole), en combustible organique (biomasse, déchets) ou en fission nucléaire, soit directement par l'énergie mécanique hydroélectrique ou éolienne. L'énergie solaire et la géothermie sont d'autres sources d'énergie électrique également exploitées. La part de l'électricité dans la consommation finale d'énergie mondiale s'élevait à 19,3 % en 2018. La production mondiale d'électricité était issue en 2018 des combustibles fossiles pour 63,9 %, du nucléaire pour 10,1 % et des énergies renouvelables pour 25,5 % (hydroélectricité 16,2 %, éolien 4,8 %, solaire 2,1 %, biomasse 1,9 %, géothermie 0,3 %). Les deux principaux pays producteurs d'électricité totalisent 43,7 % de la production mondiale : Chine 27 % et États-Unis 16,7 %. Histoire Moyens de production Enjeux environnementaux Techniques de production d'électricité Techniques largement utilisées Techniques en développement La production Énergie mécanique Énergie photovoltaïque Énergie thermoélectrique Énergie gravitationnelle Généralisation Planification et régulation de la production Statistiques de production mondiale Régulation dans le monde Notes et références Notes Références Voir aussi Articles connexes Lien externe Sommaire Deux éoliennes. En 1868, l'inventeur belge Zénobe Gramme améliore la dynamo, à courant continu, point de départ de l'industrie électrique moderne, et fonde la Société des machines magnétoélectriques Gramme avec l'industriel Hippolyte Fontaine. Quelques années plus tard, les boulevards des grandes capitales sont illuminés par la bougie (en) Iablotchkov alimentée par des machines Gramme, avant qu'elle soit supplantée par les lampes à incandescence de Thomas Edison . La deuxième révolution industrielle est en marche. En 1878, une centrale hydroélectrique de 7 kW est construite par William George Armstrong à Cragside (en) en Angleterre. Elle tire son énergie de lacs situés sur la propriété de l'ingénieur, via des dynamos, et alimente sa demeure ainsi que des machines et bâtiments de ferme . En 1882, Thomas Edison construit la centrale de Pearl Street Station, première aux États-Unis. Elle abrite six dynamos « Jumbo » mues par des machines à vapeur, celle-ci étant produite grâce au charbon, et fournit du courant continu dans un rayon de 800 m . D'une capacité de 1 200 lampes, elle éclaire 85 maisons, bureaux et boutiques de Manhattan . Moins d'un an plus tard, d'autres centrales, toujours plus puissantes, éclairent plus de 430 immeubles new-yorkais avec plus de 10 000ampoules. C'est également la première centrale à cogénération, dont la chaleur résiduelle est distribuée aux bâtiments voisins et la pression de vapeur vendue aux usines locales. La technologie sera par la suite adoptée dans le monde entier. En 1890, le courant alternatif sort vainqueur de la guerre des courants l'opposant aux partisans du courant continu. La production centralisée d'électricité se généralise alors, grâce au transport à haute tension de l'énergie. Les moyens de production sont diversifiés et dépendent de nombreux facteurs, notamment : 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. Production d’électricité annuelle dans le monde (1980-2011) Production par type d'énergie. Détail des énergies Histoire 1,2,3 4 5 6 Moyens de production renouvelables. L'électricité est communément présentée comme une « énergie propre ». En effet, les équipements l'utilisant n'émettent, localement, ni gaz polluant, ni gaz à effet de serre. Toutefois, l'électricité n'est pas disponible naturellement sur Terre, elle n'est qu'un vecteur énergétique. Elle est produite par conversion d'énergie primaire en « énergie électrique », or la plupart des processus de production d'électricité, en particulier ceux les plus répandus au début du XXIe siècle, ont des effets néfastes sur l'environnement : les centrales thermiques à flamme rejettent des oxydes de soufre, d'azote, des suies et d'importantes quantités de dioxyde de carbone (principal moteur du réchauffement climatique) ; d'un autre ordre, les eaux employées dans les centrales thermiques, essentiellement les eaux de refroidissement des centrales thermiques, sont traitées chimiquement et rejetées à des températures sensiblement supérieures pouvant perturber l’équilibre des cours d'eau ; les centrales nucléaires produisent des déchets radioactifs dont une petite partie a une durée de vie dépassant le millénaire ; les grands barrages hydroélectriques, tels que le barrage des Trois-Gorges en Chine, modifient profondément les écosystèmes ; les éoliennes modifient les paysages, artificialisent les sols, affectent les oiseaux, sont sources de nuisances sonores, et nécessitent l'utilisation de centrales à combustibles fossiles émettrices de CO2 en raison de leur intermittence ; le développement des énergies renouvelables électriques (en particulier l'éolien en mer) requiert beaucoup plus de minerais que le développement du nucléaire, selon l'Agence internationale de l'énergie ; le développement des énergies renouvelables intermittentes nécessitera une interconnexion plus poussée : un « système électrique avec une part très élevée d'énergies renouvelables s’accompagnerait d’une plus grande empreinte territoriale des réseaux », ce qui pose un problème d'acceptabilité sociale, d'après RTE et l'Agence internationale de l'énergie . De plus, la construction de tout ouvrage et de toute machine requiert des matériaux et de l'énergie grise, qui impliquent eux-mêmes pollution, rejets et autres impacts environnementaux. L'analyse du cycle de vie révèle ainsi, par exemple, qu'une éolienne est responsable d'émissions indirectes de CO2 qui représentent, moyennées sur sa durée de vie, 12,7 g/kWh, les 11/13e de ces émissions ayant lieu lors de sa fabrication ; par ailleurs, toute l'énergie qu'elle produit pendant sa première année de fonctionnement ne fait que compenser celle qui a été dépensée pour la mettre en service (heureusement, le taux de retour énergétique sur l'ensemble de sa durée de vie est un des meilleurs parmi les énergies renouvelables). À titre de comparaison, l'énergie nucléaire est responsable d'émissions dans le même ordre de grandeur, le solaire photovoltaïque de 40 à 45 g/kWh, le thermique à gaz de 400 à 500 g/kWh et le thermique à charbon de 1 000 g/kWh . Selon Richard York et Jean-Marc Jancovici, au niveau mondial, les énergies renouvelables ont plus tendance à s'ajouter aux énergies classiques qu'à les remplacer, en particulier dans le domaine de l'électricité . Le charbon compte pour 36,4 % de la production mondiale d'électricité en 2019 ; au total, 62,8 % de la production mondiale d’électricité est carbonée en 2019 . En France, où la production d'électricité est principalement d'origine nucléaire, les émissions de CO2 liées ont été, en 2015, de 23,1 Mt pour 546 TWh, soit 0,06 kg(CO2)/kWh . Selon une étude parue dans Nature en 2020, même à supposer que le contenu en carbone de l'électricité ne présente pas d'amélioration il y a quand même intérêt à passer aux voitures électriques pour les transports et Enjeux environnementaux 7 8 9 10 11,12,13 14,15 16 17,18 présente pas d amélioration, il y a quand même intérêt à passer aux voitures électriques pour les transports, et aux pompes à chaleur pour les bâtiments . Cela s'explique par l'amélioration du coefficient d'énergie primaire (CEP) qu'autorisent la cogénération et les centrales à cycle combiné. L'Agence internationale de l'énergie aboutit à la même conclusion. Elle envisage entre autres, pour décarboner l'électricité, la séquestration du CO2 . Énergie hydroélectrique, Force de la gravité : barrage ou centrale, centrale au fil de l'eau Énergie nucléaire : centrale nucléaire (par fission nucléaire) Énergie thermique : centrale thermique au charbon, au fioul ou au gaz Énergie éolienne : éolienne Rayonnement solaire : panneau, centrale solaire photovoltaïque ou thermodynamique Géothermie : centrale géothermique Biomasse Four solaire (énergie solaire thermique) Tour solaire (énergie solaire thermique) Usine marémotrice (énergie marémotrice) Centrale nucléaire (par fusion nucléaire) Hydrolienne (énergie des courants marins) Énergie maréthermique Énergie des vagues Énergie osmotique Gazéification de biomasse Thermoélectricité Turbine à hydrogène naturel (à Bourakébougou, au Mali) La production d'énergie électrique est obtenue par conversion d'une autre forme d'énergie. Les centrales hydraulique, les centrales hydroélectrique, les usines marémotrice, les hydroliennes, les centrales maréthermiques à circuit fermé, les centrales osmotiques utilisent l'énergie de l'eau qui est transformée en énergie mécanique via une turbine hydraulique, qui entraine un générateur électrique. Les centrales nucléaires, les centrales thermiques (au charbon, au fioul, au gaz, biomasse, gazéification, etc.), les centrales solaires thermodynamiques, centrales géothermiques, les centrales maréthermiques à circuit ouvert, les tours solaires utilisent l'énergie de la pression d'un fluide (souvent de la vapeur d'eau), qui est transformée en énergie mécanique via une bi i i é é él i 19 20 Techniques de production d'électricité Techniques largement utilisées Techniques en développement La production Énergie mécanique turbine, qui entraine un générateur électrique. Les centrales houlomotrices utilisent l'énergie mécanique des vagues qui est convertie en énergie de fluide via des uploads/Industriel/ production-d-x27-electricite.pdf