Chapitre 2 : Obtenir de l’énergie électrique sans combustion.
1 – Quelles sont les méthodes pour obtenir de l’énergie électrique sans combustion ?
Voir la vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=LCIU6yZmCSk
Les dispositifs permettant d’obtenir de l’énergie électrique les plus répandus sur Terre sont basés sur la
combustion de ressources fossiles (charbon, pétrole, gaz). Ces procédés ont un fort impact
environnemental, et notamment celui d’émettre des gaz à effet de serre, et donc de participer au
réchauffement climatique. Pour limiter cet impact environnemental, le développement de dispositifs
d’obtention d’énergie électrique sans combustion connaît un essor très important dans le monde.
Ils utilisent principalement trois sources d’énergie différentes pour obtenir de l’énergie électrique :
 L’énergie mécanique :
- Dans une centrale hydroélectrique, c’est l’eau qui met en mouvement une turbine reliée à un
alternateur ;
- Dans une éolienne, ce rôle est joué par le mouvement du vent ;
- Dans des centrales nucléaire (énergie libérée par la fission nucléaire qui vaporise de l’eau),
géothermique (chaleur du sous-sol qui vaporise de l’eau) ou solaire thermique (chaleur du Soleil qui
vaporise de l’eau), c’est la vapeur d’eau qui joue ce rôle.
 L’énergie radiative du Soleil :
Dans un panneau photovoltaïque, elle est convertie en courant électrique continu. Un onduleur le
transforme ensuite en courant alternatif.
 L’énergie chimique :
- Dans une pile ou une batterie d’accumulateur (système rechargeable), c’est l’énergie libérée par la
transformation chimique des réactifs qui libère des électrons ;
- Dans une pile à combustible, appelée aussi pile à hydrogène, c’est la réaction du dihydrogène avec le
dioxygène de l’air qui produit des électrons.
Dans tous les cas, le courant électrique produit ainsi est continu.
2 – Comment calculer le rendement global d’un système de conversion d’énergie ?
Pour calculer le rendement global d’un système, on multiplie les rendements des différentes conversions
d’énergie qui ont lieu dans le système.
Exemple :
Dans une centrale nucléaire, l’énergie subit trois conversions : au niveau du réacteur, du générateur de
vapeur et de l’alternateur.
La chaîne énergétique dans une centrale nucléaire est donnée ci-dessous.
Le rendement global de la centrale nucléaire se calcule ainsi :
rglobal = rréacteur × rgénérateur de vapeur × ralternateur =
𝑬𝒕𝒉𝒆𝒓𝒎𝒊𝒒𝒖𝒆
𝑬𝒏𝒖𝒄𝒍𝒂𝒊𝒓𝒆
×
𝑬𝒎é𝒄𝒂𝒏𝒊𝒒𝒖𝒆
𝑬𝒕𝒉𝒆𝒓𝒎𝒊𝒒𝒖𝒆
×
𝑬é𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆
𝑬𝒎é𝒄𝒂𝒏𝒊𝒒𝒖𝒆
=
𝑬é𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒊𝒒𝒖𝒆
𝑬𝒏𝒖𝒄𝒍é𝒂𝒊𝒓𝒆
3 – Quels sont les risques et impacts sur l’environnement de ces méthodes d’obtention de
l’électricité sans combustion ?
Bien que ces méthodes d’obtention d’énergie électrique aient une empreinte carbone nettement réduite,
et donc un impact très limité sur le réchauffement climatique, elles ne sont pas sans risques, et leur impact
sur l’environnement pas négligeable. Le tableau ci-dessous les répertorie.
4 – Pourquoi et comment stocke-t-on l’énergie électrique ?
Les dispositifs d’obtention d’énergie électrique sans combustion sont basés sur l’exploitation de sources
d’énergie intermittentes en fonction des conditions météorologiques, des alternances jour/nuit et
saisonnières de la Terre, etc. De plus, les besoins des consommateurs sont également variables tout au
long de la journée.
Or comme il n’est pas possible de stocker directement l’énergie électrique, elle doit être convertie en une
autre forme d’énergie stockable.
Pour cela on la convertit principalement en :
-
Energie chimique (batterie d’accumulateurs au plomb, Li-ion, …)
Energie potentielle (constitution de réservoirs d’eau en hauteur par pompage, puis utilisation de
cette eau par une centrale hydroélectrique)
Energie électromagnétique (super-capacités, appelées aussi supercondensateurs)