L’électricité en France, de la production à la distribution

On peut trouver de l’énergie électrique tout autour de nous. C’est de nos jours quelque chose d’indispensable puisque nous utilisons quotidiennement une multitude d’objets qui fonctionnent grâce à elle. Si vous lisez cet article, il est évident que vous en utilisez un en ce moment ! L’utilisation de l’électricité est devenue une chose tellement banale que beaucoup ignorent comment celle-ci est produite et amenée dans nos maisons. Dans cet article, nous allons vous présenter quelques chiffres clés sur l’énergie électrique, sa production, mais également la distribution de l’électricité en France. Restez bien jusqu’au bout ! 😀

L'électricité en France

Chiffres clés à propos de l'électricité en France

electricite produite en france
Parts de la production d'électricité en France - RTE

Voici un constat impressionnant: la France a produit près de 550 TWh d’énergie électrique en 2018 dont un peu plus de 10 % est exporté à l’étranger. Ceci fait de notre pays le dixième exportateur mondial d’électricité. Effectivement, la France possède de nombreuses installations destinées à cette production. Le diagramme montre la part de la production d’électricité en France, énergies renouvelables ou non.

Il faut également savoir que l’énergie électrique représentait en 2015: 25 % des énergies utilisées en France contre 41 % pour le pétrole, 20 % pour le gaz, 10 % pour les énergies renouvelables, thermiques et déchets et enfin  4 % de charbon. Beaucoup d’énergies fossiles sont encore utilisées.

Le nucléaire

La première source d’énergie électrique produite en France est la fission nucléaire qui est souvent pointé du doigt en raison de ses risques de contamination radioactive. Ainsi, elle représente la grande majorité de la production. Quoi qu’il en soit, notre pays compte 58 réacteurs nucléaires répartis dans 19 sites différents. La France importe la majorité de son uranium du Kazakhstan car il en faut plus de 8000 tonnes par an pour la fabrication du combustible des centrales. Les mines françaises ont été exploitées à la fin de la seconde guerre mondiale mais sont aujourd’hui fermées.

Pour information, les nuages blancs qui s’échappent des tours aéroréfrigérantes d’une centrale nucléaire ne sont que des particules d’eau produites par le refroidissement. La véritable pollution est quant à elle invisible, sous forme de radioactivité.

centrale cattenom
Centrale nucléaire de Cattenom en Moselle (57) - EDF

L'hydraulique

barrage serre poncon
Centrale hydraulique de Serre-Ponçon dans les Hautes-Alpes (05) - EDF

En seconde source de production, c’est l’énergie hydraulique qui est quant à elle renouvelable. C’est d’ailleurs la première source d’énergie verte du pays. Bien qu’elle ne représente qu’un peu plus d’un dixième de la production d’électricité, la France possède un grand nombre de barrages avec centrales hydrauliques. Le territoire a déjà presque exploité au maximum les différentes réserves d’eau du pays. La plupart sont situées près des massifs montagneux car la fonte des neiges amène une grande quantité d’eau aux réservoirs.

Le principe est de convertir l’énergie potentielle de l’eau en énergie mécanique puis électrique à l’aide d’un système de turbine et d’alternateur.

L'éolien

Les éoliennes permettent de convertir l’énergie apportée par les vents en énergie électrique. C’est encore une énergie renouvelable qui prend de plus en plus d’importance. Le parc éolien français compte plus de 8000 éoliennes et couvre aujourd’hui 6 % de l’énergie électrique en France.

La production reste très aléatoire car la vitesse des vents varie d’un jour à l’autre. Pour pallier ces problèmes, l’inclinaison des pales des éoliennes peut varier pour s’adapter au vent. L’orientation de l’éolienne se fait aussi de façon à être face au vent. 

Le parc éolien français devrait encore grandir dans les années à venir afin de diminuer progressivement l’utilisation des énergies fossiles.

éoliennes
Champ d'éoliennes - EDF

Le solaire

panneaux solaires
Centrale photovoltaïque - EDF

Les centrales à panneaux solaires ne représentent que 2 % de la production d’électricité en France. En réalité, celles-ci présentent de nombreux inconvénients. Le premier est que la production dépend de l’ensoleillement donc elle doivent se situer dans les régions les plus ensoleillées. Un autre problème est leur rendement faible (entre 6 et 20 %) et que l’installation nécessite un terrain important. Enfin, ces panneaux solaires aux coûts élevés nécessitent beaucoup de maintenance pour assurer leur bon fonctionnement.

L’énergie solaire reste tout de même une énergie à ne pas négliger car elle permet à certaines installations de fonctionner en autonomie en journée. La nuit, la production est malheureusement interrompue.

Les énergies fossiles

La France n’a pas choisi de construire un grand nombre de centrales à charbon: il y en a seulement 5 dans le pays dont 3 appartiennent à EDF. En réalité, le charbon est la ressource la plus polluante en terme de rejet de dioxyde de carbone. Contrairement à la France, d’autres pays utilisent le charbon à grande échelle dans leur production d’électricité comme la Chine, l’Inde ou encore les Etats-Unis. La Chine utilise à elle seule 50 % des ressources de charbon du monde.

Le gouvernement français prévoit pour 2020 de fermer toutes les centrales à charbon du pays afin de diminuer son impact écologie. Cependant, il faudra s’assurer de pouvoir compenser leur production avec nos centrales nucléaires ou en énergies renouvelables d’une manière ou d’une autre.

centrale à charbon
Centrale à charbon - EDF

Pour en savoir plus sur la production de l’énergie électrique, voici un lien complémentaire.

Comment l'électricité est-elle produite ?

La mise en rotation d'une turbine

Les centrales électriques ont presque toutes le point commun d’utiliser une énergie mécanique de rotation pour la convertir en énergie électrique. Ce n’est pas le cas des panneaux solaires qui convertissent directement l’énergie solaire en courant continu. Nous allons parler ici du principe de fonctionnement des centrales utilisant un alternateur.

Pour simplifier le procédé de fabrication, disons qu’il faut premièrement un certain type d’énergie pouvant faire tourner une turbine. Par exemple, l’énergie de l’uranium sert à générer de la vapeur d’eau sous pression qui entraîne une turbine. C’est grossièrement le même principe pour le charbon ou le gaz, cependant le combustible est différent. Il faut également assurer en parallèle le refroidissement de l’eau grâce à des échangeurs de chaleur et de grandes tours de refroidissement.

Pour ce qui est des stations hydrauliques, c’est l’énergie potentielle de l’eau qui permet la rotation des turbines en diminuant sa hauteur. Pour les éoliennes, c’est le même principe avec le vent qui fait tourner son axe central.

L'entraînement de l'alternateur

alternateur centrale nucleaire
Alternateur de la centre de Fessenheim en Alsace - EDF

Maintenant qu’il y a rotation de la turbine, il faut ajouter à cette chaîne une machine appelée alternateur. L’alternateur est en réalité un moteur utilisé en “sens-inverse”. En effet, si on génère une rotation, on peut créer un courant et une tension grâce à un phénomène d’induction électromagnétique. La particularité de ce courant est qu’il est alternatif, c’est-à-dire qu’il varie dans le temps pour passer d’une valeur positive à négative et ainsi de suite.

La fréquence du courant est définie par le nombre de tours effectués par un alternateur à 2 pôles en une seconde. En France, la fréquence du réseau est de 50 Hz. Un alternateur à 2 pôles effectuera 50 tours par second tandis qu’un à 4 pôles en fera 25 pour une même fréquence.

Un alternateur de centrale nucléaire est capable de générer une puissance de 1600 MW. Leur diamètre dépasse de loin le mètre. Bien sûr, il existe des alternateurs de toutes tailles, adaptés au type de centrale.

La distribution de l'électricité en France

Élévation de la tension

Vous savez surement que le courant est transporté dans des lignes haute tension. Pour ce faire, des transformateurs sont placées dans les lieux où il est nécessaire de modifier cette tension. Par exemple, en sortie de centrale électrique, on l’élève à 400 000 V tandis qu’en entrée de ville, cette tension est abaissée à 20 000 V puis 230 V dans nos maisons. L’intérêt de cela est la diminution des pertes par effet Joule. Ce phénomène échauffe les câbles et l’on perd de l’énergie dans la nature. 

Cette puissance Joule se caractérise par la formule P = RI², où R est la résistance du câble et I l’intensité du courant. Vous l’aurez compris, pour diminuer les pertes, il faut diminuer le courant, or la puissance reste la même si l’on modifie cette tension. Cela implique que le courant varie inversement à la tension.

 

transformateur électrique
Transformateur de centrale électrique

La tension est donc élevée lors du transport sur de longues distances pour minimiser les pertes. Elle est ensuite abaissée chez nous à 230 V pour pouvoir être exploitée. En France, les pertes en ligne s’élèvent à 6 % soit 20 TWh par an malgré les transformations effectuées sur la tension. Les pertes par effet Joule sont également dépendantes du métal du câble. Ils sont généralement en cuivre et aluminium car ce sont de bons conducteurs.

Le réseau triphasé

tensions triphasées
Graphique temporel du réseau triphasé

Le transport de l’électricité sur fait par l’intermédiaire d’un réseau triphasé. Sans rentrer dans les détails, il consiste à transporter en même temps trois tensions et courants sinusoïdaux déphasées d’un tiers de période (ou 120°). Voilà pourquoi on peut voir trois câbles de courant sur certaines lignes de transport. 

La sommes de ces trois courants est toujours égale à 0 ce qui fait qu’il n’y a pas besoin de câble de neutre. Ainsi, on utilise 3 câbles pour transporter une puissance 3 fois plus grande qu’en monophasé où 2 câbles sont nécessaires. De plus, les pertes par effet Joule sont plus faible en triphasé.

Le triphasé alimente directement les usines pour leur permettre d’utiliser des machines nécessitant une grande puissance. En effet, le réseau français est un réseau 230/400 V. Ces valeurs représentent la tension simple, entre le neutre et une phase, qui est égale à 230 V ainsi que la tension composée, entre deux phases, qui est de 400 V. On peut donc utiliser une tension ou une autre en fonction du couplage de notre machine (étoile ou triangle).

Pour ce qui est de nos habitations, la plupart sont alimentées en monophasé. On peut d’ailleurs apercevoir un des trois fils de phase et le neutre dans nos prises murales. La tige en métal, elle, est appelée terre. Elle permet d’évacuer le trop plein d’électricité si un appareil présente un défaut d’isolement. C’est une sécurité très importante mais elle n’intervient pas dans le fonctionnement du réseau.

Les acteurs de l'électricité

Il y a en France plusieurs groupes ayants différents rôles dans le marché de l’électricité. Il faut savoir qu’avant 2017, seul EDF produisait de l’électricité. Depuis, le marché est ouvert à la concurrence et de nouveaux groupes sont entrés en jeu comme par exemple Engie, Quadran, Enercop ou Neoen.

Pour ce qui est du transport de l’électricité, c’est RTE (Réseau de transport d’électricité), une filiale d’EDF qui s’en charge. L’entreprise s’occupe de toutes les lignes haute tension supérieures à 50 kV et en garanti la sécurité et le bon fonctionnement. Une autre filiale d’EDF, Enedis (anciennement ERDF) s’occupe de la distribution de l’électricité. Ses missions sont de garantir l’accès à l’électricité à tous, en zone rurale tout comme urbaine, peu importe les moyens mis à disposition. Enedis garanti également la réparation rapide des lignes lors de dégradations dues aux aléa météorologiques.

Pour finir, il reste les entreprises chargées de la vente de l’électricité. Ce sont celles chez qui vous souscrivez à un contrat. Ces entreprises peuvent être celles qui produisent l’électricité comme EDF, Engie et beaucoup d’autres depuis 2017.

Retrouvez une petite vidéo explicative sur tous ces différentes entreprises du marché de l’électricité.

Conclusion

Nous avons vu de façon globale comment l’électricité arrive jusqu’à nous. Tout d’abord elle est produite dans une centrale électrique grâce à un alternateur qui la converti depuis une autre forme d’énergie. Ensuite, elle est acheminée par un réseau triphasé de façon à limiter les pertes par effet Joule. Enfin, elle se retrouve dans nos habitations afin d’être utilisée. Nous avons vu également quels sont les différents groupes et organismes chargés du transport et de la distribution de l’électricité en France.

Il y a énormément de choses que nous pourrions détailler. Nous écrirons d’autres articles par la suite pour vous expliquer en détail ces notions. En attendant, voici une vidéo expliquant la façon dont le triphasé est produit. 🙂

Si cet article vous à plus, n’hésitez pas à laisser un commentaire et à le partager pour nous aider à le faire connaitre ! 😉

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