Production d’électricité et Transport d’énergie électrique.
Au VIe siècle av. J.-C., le philosophe grec Thalès réalise des expériences avec des tiges d’ambre qui constituent les premières études sur la production d’énergie électrique. Bien que cette méthode, connue aujourd’hui sous le nom d’effet triboélectrique, puisse soulever des objets légers et produire des étincelles, elle est extrêmement inefficace. Il faut attendre l’invention de la pile voltaïque au XVIIIe siècle pour disposer d’une source d’électricité viable. La pile voltaïque et son descendant moderne, la batterie électrique, stockent l’énergie sous forme chimique et la rendent disponible à la demande sous forme d’énergie électrique.
L’énergie électrique est généralement produite par des générateurs électromécaniques actionnés par la vapeur produite par la combustion de combustibles fossiles, par la chaleur libérée par une réaction nucléaire, ou encore par d’autres sources telles que l’énergie cinétique extraite du vent ou de l’eau courante. La turbine à vapeur moderne, inventée par Sir Charles Algernon Parsons en 1884, produit aujourd’hui environ 80 % de l’énergie électrique dans le monde en utilisant diverses sources de chaleur. Ces générateurs ne ressemblent en rien au générateur à disque homopolaire de Faraday de 1831, mais ils reposent toujours sur son principe électromagnétique selon lequel un conducteur reliant un champ magnétique changeant induit une différence de potentiel à ses extrémités. L’invention du transformateur à la fin du XIXe siècle permet de transmettre plus efficacement l’énergie électrique à une tension plus élevée mais à un courant plus faible. Une transmission électrique efficace signifie à son tour que l’électricité peut être produite dans des centrales électriques centralisées, où elle bénéficie d’économies d’échelle, puis être envoyée sur des distances relativement longues là où elle est nécessaire.
Étant donné que l’énergie électrique ne peut pas facilement être stockée en quantités suffisantes pour répondre à la demande à l’échelle nationale, il faut produire à tout moment exactement la quantité nécessaire, ce qui oblige les compagnies d’électricité à prévoir soigneusement leurs charges électriques et à maintenir une coordination constante avec leurs centrales. Une certaine quantité de production doit toujours être maintenue en réserve pour protéger le réseau électrique contre les perturbations et les pertes inévitables.
La demande d’électricité augmente très rapidement à mesure qu’une nation se modernise et que son économie se développe. Les États-Unis ont enregistré une augmentation de 12 % de la demande chaque année au cours des trois premières décennies du XXe siècle, un taux de croissance que connaissent les économies émergentes telles que celles de l’Inde ou de la Chine au XXIe siècle. Historiquement, le taux de croissance de la demande d’électricité a dépassé celui des autres formes d’énergie.
Les préoccupations environnementales liées à la production d’électricité ont conduit à mettre l’accent sur la production à partir de sources renouvelables, en particulier l’énergie éolienne et solaire. Bien que l’on puisse s’attendre à ce que le débat se poursuive sur l’impact environnemental des différents moyens de production d’électricité, sa forme finale est relativement propre.
