Les moyens technologiques pour produire de l'électricité

Les systèmes technologiques conçus par les humains répondent à différents besoins de la vie moderne. Ils consomment généralement de l’énergie électrique pour fonctionner.

À l’aide de différents systèmes technologiques, l’énergie est transformée en électricité, puis transférée par un réseau électrique jusqu’à notre demeure. Pour l’utiliser, il suffit généralement de brancher un appareil dans une prise de courant.

Le tableau suivant présente différents systèmes technologiques servant à la production d’électricité, leur(s) ressource(s) énergétique(s) et leur provenance.

La majorité des systèmes qui produisent de l’électricité utilise un groupe turbine-alternateur.

Le rôle du groupe turbine-alternateur est de transformer l’énergie mécanique d’un fluide en électricité. Cette transformation se déroule de la façon suivante :

1. La turbine est entrainée dans un mouvement de rotation par l’énergie mécanique d’un fluide (ex. : vapeur, chute d’eau, vent);

2. Le rotor, solidaire de la turbine, effectue un mouvement de rotation, alors que le stator est fixe;

3. L’interaction entre le rotor (mobile) et le stator (fixe) génère un courant électrique par induction électromagnétique.

Une centrale thermique transforme l’énergie chimique contenue dans les combustibles fossiles, le plus souvent du charbon, en électricité selon la suite de transformations suivante.

Énergie fossile (énergie chimique) → Énergie thermique → Énergie mécanique → Énergie électrique

Une centrale thermique utilise de nombreux procédés et sous-systèmes, dont un ou plusieurs groupes turbine-alternateur actionnés par la vapeur. Le schéma et le tableau suivants décrivent la production d’électricité dans une centrale thermique au charbon.

Une centrale nucléaire transforme l’énergie nucléaire contenue dans le noyau des atomes d’isotopes lourds extraits de la lithosphère, tels que l’uranium et le plutonium, en électricité selon la suite de transformations suivante.

Énergie nucléaire → Énergie thermique → Énergie mécanique → Énergie électrique

Dans le réacteur d’une centrale nucléaire, les pastilles d’uranium et/ou de plutonium sont contenues dans de longues tiges nommées crayons.

Une centrale nucléaire utilise de nombreux procédés et sous-systèmes, dont un ou plusieurs groupes turbine-alternateur actionnés par la vapeur. Le schéma et le tableau suivants décrivent la production d’électricité dans une centrale nucléaire.

Une centrale géothermique transforme l’énergie thermique de la lithosphère en électricité selon la suite de transformations suivante.

Énergie géothermique (énergie thermique) → Énergie mécanique → Énergie électrique

Il existe différents moyens pour produire de l’électricité à partir de la chaleur interne de la Terre. Le moyen abordé dans cette fiche utilise le pompage d’eau chaude dans une nappe phréatique­.

Une centrale géothermique utilise de nombreux procédés et sous-systèmes, dont un ou plusieurs groupes turbine-alternateur actionnés par la vapeur. Le schéma et le tableau suivants décrivent la production d’électricité dans une centrale géothermique.

Une centrale hydroélectrique associée à un réservoir transforme l’énergie mécanique en électricité grâce à la position et à la vitesse d’une masse d’eau selon la suite de transformations suivante.

Énergie hydraulique → Énergie mécanique → Énergie électrique

Une centrale hydroélectrique utilise de nombreux procédés et sous-systèmes, dont un ou plusieurs groupes turbine-alternateur actionnés par l’eau. Le schéma et le tableau suivants décrivent la production d’électricité dans une centrale hydroélectrique de type réservoir.

Une éolienne, qu’elle soit seule ou au sein d’un parc éolien, transforme l'énergie mécanique du vent en électricité selon la suite de transformations suivante.

Énergie éolienne → Énergie mécanique → Énergie électrique

Plusieurs procédés ont lieu dans une telle installation, notamment l’utilisation d’un groupe turbine-alternateur actionné par le vent. Le schéma et le tableau suivants décrivent la production d’électricité par une éolienne.

Un panneau photovoltaïque transforme l’énergie rayonnante du soleil en électricité selon la suite de transformations suivante.

Énergie rayonnante → Énergie électrique

Un panneau photovoltaïque utilise des cellules photovoltaïques à base de silicium |(\text{Si})|, un métalloïde. Cet élément semi-conducteur a la propriété de libérer des électrons lorsqu’il est exposé à la lumière du Soleil. Le schéma et le tableau suivants décrivent la production d’électricité par un panneau photovoltaïque.