Concept bien connu des élèves de collège et lycée, la chaîne d’énergie vaut la peine d’être comprise de tous. Car l’électricité n’arrive pas telle quelle jusqu’à nos appareils ! Le courant disponible dans nos prises est plutôt le résultat d’un processus qui comporte plusieurs étapes clés. Vous êtes intrigué(e) ? Bonne nouvelle : nous avons les réponses à vos questions.
<h2>Qu’est-ce que la chaîne d’énergie ?</h2>
Pour bien comprendre la notion de chaîne d’énergie, il importe d’abord de préciser qu’il ne s’agit pas d’un outil concret, mais plutôt d’une représentation imagée. Cette dernière permet de décrire le fonctionnement d’un objet technique qui a recours à de l’énergie (en l’occurrence, de l’électricité) pour se mettre en marche. Les appareils du quotidien n’emploient pas l’énergie dans sa forme brute. À titre d’exemple, entre la centrale nucléaire et votre portable chargé, prêt à passer un coup de téléphone, plusieurs étapes doivent être respectées.
La chaîne d’énergie, c’est la schématisation de ces étapes — que l’on nomme aussi blocs fonctionnels — sous la forme d’un diagramme. En général, la première étape consiste à alimenter l’appareil en énergie et la dernière correspond à la transmission de cette énergie dans les différents composants qui permettront la réalisation d’une action (par exemple, réchauffer l’air d’une pièce dans le cas d’un chauffage). Cette succession d’étapes s’appelle le flux d’énergie.
Chaîne d’énergie, chaîne d’information… une question de blocs
Dans ce contexte, le terme « chaîne » fait référence à un parcours, en l’occurrence, celui que suit l’électricité depuis sa source jusqu’à son utilisation finale. On peut appliquer une chaîne similaire aux éléments de l’objet technique qui permettent de capter, traiter et utiliser les informations dont la chaîne d’énergie a besoin pour fonctionner.
Les blocs de la chaîne d’information
La chaîne d’information se divise en quatre actions principales :
-
Acquisition de l’information — par exemple en relevant des données au moyen d’un capteur de température, de luminosité, d’humidité, etc.
-
Traitement de l’information — tout comme les ordinateurs utilisent des microprocesseurs, les signaux électriques sont interprétés par un microcontrôleur.
-
Communication de l’information entre les systèmes.
-
Transmission de l’information à la chaîne d’énergie.
Les blocs de la chaîne d’énergie
Une chaîne d’énergie comporte généralement 5 blocs (bien qu’ils ne soient pas toujours tous présents) :
-
Alimentation
-
Stockage
-
Distribution
-
Conversion
-
Transmission
Dans le cas d’une centrale électrique, par exemple, l’objectif est de convertir une source d’énergie en courant électrique. Dans le cas d’une machine à laver, l’énergie électrique est convertie en énergie mécanique. Pour un grille-pain, l’énergie électrique doit être transformée en énergie thermique, etc.
À l’origine de chaque chaîne d’énergie se trouve une source d’énergie, qui peut être fossile ou nucléaire, mais aussi éolienne, hydraulique, géothermique, etc.
Le bloc alimentation de la chaîne d’énergie
La phase d’alimentation consiste à collecter l’énergie destinée à alimenter l’objet technique. Celle-ci est alors dans sa forme brute, disponible au niveau d’une prise électrique (énergie par courant), d’une pile, d’une batterie (énergie locale), etc.
Le bloc stockage
Certains appareils, comme les téléphones portables, stockent l’énergie récupérée pour pouvoir l’utiliser plus tard. C’est le cas des objets qui possèdent une batterie interne, un réservoir, ou un accumulateur.
Le bloc distribution
Une fois que l’objet a de l’énergie à sa disposition, il doit la répartir entre ses différents composants, ou actionneurs. Pour ce faire, l’énergie peut être distribuée selon un mode « tout ou rien » (commutation) ou transmise de manière graduelle. Dans tous les cas, cette distribution est contrôlée, généralement par le biais de câbles électriques.
Le bloc conversion
Une fois que l’énergie a été distribuée vers les actionneurs, elle doit être convertie pour pouvoir faire fonctionner l’objet technique. C’est le rôle des résistances chauffantes (qui convertissent le courant en chaleur), des dynamos (qui le convertissent en énergie mécanique), etc.
Le bloc transmission
L’énergie étant maintenant disponible dans sa forme finale (et utile), les composants de l’objet sont à même d’effectuer l’action requise.
Quelques exemples de chaînes d’énergie
Les centrales électriques représentent un bon exemple de chaîne d’énergie. Celle d’une centrale nucléaire, par exemple, permet de passer de l’uranium brut au courant alternatif disponible sur le réseau. L’alimentation se fait via le réacteur, la conversion intervient au niveau du générateur de vapeur qui convertit l’énergie thermique en énergie mécanique, et la transmission repose sur les turbines et l’alternateur.
Dans le cas d’un panneau solaire photovoltaïque, le rayonnement solaire alimente les capteurs du panneau. Celui-ci sépare l’énergie thermique (qui est rejetée vers l’extérieur) de l’énergie électrique, qui est ensuite transmise vers les circuits à alimenter.
Voilà, vous savez tout sur la fameuse chaîne d’énergie ! De quoi mieux comprendre notre relation à l’énergie et le fonctionnement d’une électricité qu’il est facile de considérer comme acquise.