Comment on produit et on transporte l'énergie électrique?
 Dans les centrales électriques, de quelque type qu'elles soient, on transforme l’énergie mécanique en énergie électrique :
Dans les centrales hydroélectriques l’énergie mécanique est générée par la chute de l’eau dans des passages obligés.
Dans les centrales thermoélectriques, elle est fournie par des puissants jets de vapeur à environ 480C et a pression élevée. Cette vapeur est obtenue en réchauffant de l’eau dans une chaudière par combustion de charbon, de gazole ou autre combustible dérivé du pétrole.
Différemment, dans les centrales thermonucléaire c’est la chaleur libérée par la fission des noyaux d’uranium qui réchauffe l’eau pour produire la vapeur nécessaire pour faire tourner les alternateurs. Alors que dans les centrales solaires, c’est l’énergie rayonnante du soleil qui est employée.
Les centrales géothermiques, exploitent, quant à elles, des jets de vapeur jaillis du sou-sol de la terre.
L’Énergie mécanique obtenue par ces différents systèmes est ensuite transformée en énergie électrique au moyen de dynamos et de grands alternateurs reliés, selon le cas, à des turbines hydrauliques ou à vapeur. Celles-ci transmettent le mouvement qui leur est imprimé par la force de l’eau ou de la vapeur aux rotors des générateurs de courants qui enfin produisent de l’électricité.
Aujourd’hui le courant alternatif est universellement utilisé pour la distribution de l'énergie électrique car il est plus facile à manipuler et subit beaucoup moins de pertes par effet thermique que le courant continu. Mais il n’en a pas toujours été ainsi. A la fin du siècle dernier, cette question a provoqué de véritable polémique entre les physiciens. Le célèbre chercheur américain, Thomas Alava Edison [l’inventeur de lampe et du phonographe, considéré comme l’un des pères de l’électricité], par exemple, s’est opposé avec force à l’usage du courant alternatif. Il jugeait que celui-ci trop dangereux, s’appuyant sur le fait que c’était le type de courant utilisé pour le fonctionnement de la chaise électrique qui venait d’ailleurs tout juste d’être inventée. En 1882, la première centrale a courant continu à été créée pour alimenter en électricité la ville de new York, mais le résultat n’est pas prometteur, par contre un de ces collaborateurs, Nicola tesla n’était pas de cet avis car il a réalisé en 1888 une série d’expérience convaincantes sur l’exploitation du courant alternatif. En 1893, un autre ingénieur américain George Westinghouse créait une centrale électrique à courant alternatif sous les chutes du Niagara.
Les centrales électriques sont implantées généralement dans les sites qui offrent les conditions pratiques économiques les plus favorables pour la fourniture de combustible et la production d’énergie mécanique. Et une fois cette énergie transformée en énergie électrique, il faut ensuite l’acheminer et la distribuer sous forme de courants dans les habitations et des industries qui requièrent une alimentation en électricité.
Cette opération est réalisée au moyen de lignes à hautes tensions. Il est essentiel, en effet, pour éviter les pertes quand on transporte le courant, d’en augmenter considérablement la tension. Celle du courant alternatif générée par l’alternateur ne dépasse pas généralement 10000V mais  pendant le transport, elle doit atteindre au moins 230000volts pour les petits parcours et jusqu'à 400000volts pour les longues distances. Cependant, une fois arrivée a destination, il faut ensuite de nouveau la faire baisser jusqu'à la valeur standard de 220volts du courant d’utilisation.
Pour réaliser ces variations de tension, on utilise des transformateurs. Ces appareils tout comme les dynamos et les alternateurs fonctionnent sur le principe de l’induction électromagnétique. En 1966, la société américaine « Général Electric » a bien envisagé la fabrication d’un transformateur de courant continu, mais ce projet, trop complexe et trop coûteux est resté au stade de la curiosité théorique.
Très schématiquement, un transformateur est constitué par deux noyaux de fer doux isolés l’un de l’autre, autour de chacun desquels est enroulé un fil conducteur : l’un, appelé primaire, est relié aux alternateurs de la centrale, l’autre est le secondaire, duquel on prélève le courant à haute tension à envoyer aux lignes de transport. Ce courant est induit par un champ magnétique lui-même créé par les variations périodiques du courant alternatif.
A la sortie des alternateurs, le courant électrique passe dans une première série de transformateurs qui agissent alors comme des élévateurs de tension. Ces derniers comportent au niveau du noyau primaire un nombre de spires inférieur à celui du noyau secondaire. Par contre, les transformateurs utilisés pour réduire la tension comptent, quant à eux, mois de spires dans leur noyau secondaire que dans le primaire.
Les transformateurs sont reliés aux lignes à haute tension par des fils conducteurs autour desquels sont disposés des isolateurs, formés de plusieurs couches de matériaux isolant et résistants à la corrosion des agents atmosphériques. Les pylônes supportant les câbles sont recouverts de zinc par galvanoplastie pour éviter la corrosion de l’acier de constitution. Ainsi, c’est le zinc qui s’use en premier. Le revêtement doit alors être renouvelé périodiquement.
Les lignes à haute tension qui constituent le réseau de distribution de l’électricité sont de lourds câbles composés de plusieurs fils conducteurs en cuivre, soutenus par de hauts treillis métalliques. Au-dessus de ces câbles sont tendus d’autres fils qui servent de paratonnerres. Avant d’arriver au usagers, la ligne passe par une station au niveau de laquelle des transformateurs réduisent la tension du courant à environ 6000volts. De là partent des lignes aériennes qui desservent les grandes sociétés industrielles.
 D’autres lignes enterrées et protégées par des tubes circulent sous les routes et des centres urbains jusqu’à des sous-stations où la tension est encore réduite jusqu’à 380 ou 220volts. Le courant est distribué à partir de là dans les quartiers ou des groupes de bâtiments. Il passe ensuite à travers des compteurs avant de parvenir aux installations électriques des édifices. Les lignes enterrées sont protégées de la corrosion en établissant un contact (avec un fil conducteur) entre le métal de la ligne et un barreau en matériau plus sensible à la corrosion (magnésium par exemple), ainsi c’est le barreau s’use. Les sous-stations sont très nombreuses pour éviter que lignes enterrées ne parcourent de trop longs trajets et ne subissent des pertes importantes de courant durant le transport.
Cet inconvénient, selon les spécialistes, pourrait être résolu par l’exploitation de lignes à haute tension construite avec des matériaux supraconducteurs qui permettent d’avoir accès à des tensions encore plus élevées en réduisant au maximum les pertes par l’effet thermique.
En effet, les pertes thermiques sont dues à la résistance opposée par le conducteur au passage du courant. Le supraconducteur est un matériau qui offre une résistance nulle, mais à une température très basse, proche du «zéro absolus » (-273°c. Les conducteurs à ces températures très basses, obtenues dans l’hélium liquide. Le problème serait donc de refroidir les lignes à haute tension, mais cela coûte cher. La recherche s’oriente à l’heure actuelle vers des alliages qui ont des températures de supraconductivité plus élevées. Lorsque l’on pourra atteindre la température de l’hydrogène liquide (-253°c) ou de l’azote liquide (-196°c), qui sont moins cher que l’hélium, il sera possible d’envisager le transport de courant par des matériaux supraconducteurs.
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