Contrairement aux ondes radio, l’énergie électrique ne voyage pas dans l’air.
Sept incontournables concernant l’électricité
L’électricité est une forme d’énergie extraordinairement puissante, polyvalente et sûre. Elle peut être produite à partir de plusieurs sources dont certaines sont propres et renouvelables comme l’eau en mouvement, le vent et le soleil.
Cependant aussi merveilleuse que soit l’électricité, certaines réalités sont incontournables.
01.
Pas de fils, pas d’électricité
L’électricité circule grâce à des fils conducteurs. S’il n’y a pas un lien continu entre la source d’électricité et l’appareil, celui-ci ne peut pas fonctionner.
Parfois la source de production peut être très proche, comme un panneau solaire sur le toit d’une résidence qui alimente un appareil. Mais, dans la plupart des cas, la source de l’électricité se trouve à des centaines sinon à des milliers de kilomètres des consommateurs.
Pour profiter des avantages de l’électricité, il faut des fils.
02.
Si l’électricité démarre un métro ou éclaire une ville, il doit y avoir une énergie qui produit la force nécessaire à l’autre bout des fils
Pour faire fonctionner nos sociétés, il en faut beaucoup d’énergie.
Par exemple, il faudrait conjuguer les efforts d’environ 108 millions de cyclistes bien entraînés pour produire l’électricité consommée par un froid matin d’hiver au Québec.
Sur un vélo stationnaire, un très bon cycliste amateur peut produire, pendant pas plus d’une heure, une puissance de 350 W, soit 0,35 kW. Lorsque la demande atteint 38 000 000 kW en hiver, c’est la puissance de pédalage de plus de 108 millions de tels cyclistes amateurs qui est requise ; au bout d’une heure, il faut tous les remplacer, car ils sont très fatigués !
À part un cycliste sur un vélo stationnaire 😉, plusieurs sources d’énergie peuvent servir à produire de l’électricité.
- Certaines sont non renouvelables et produisent beaucoup de gaz à effet de serre : charbon, mazout, gaz naturel, etc.
- D’autres sont renouvelables et propres, c’est-à-dire qu’elles produisent peu de gaz à effet de serre : eau, soleil, vent.
Au Québec, nous produisons la très grande majorité de notre électricité grâce à la force de l’eau en mouvement, d’où le nom hydroélectricité.
L’hydroélectricité a des avantages incomparables. La filière hydraulique est celle qui produit le moins de gaz à effet de serre, l’énergie qu’elle produit est propre et renouvelable et la durée de vie des installations est très longue.
Cependant, pour construire une centrale hydroélectrique, deux conditions doivent être remplies :
- premièrement, il faut un cours d’eau ;
- deuxièmement, le débit et la dénivellation de ce cours d’eau doivent être importants.
Dans une centrale hydroélectrique, l’énergie est produite par l’eau qui dévale une pente. Plus la hauteur entre le haut et le bas de la pente (la dénivellation) est grande et plus la quantité d’eau qui emprunte cette pente (le débit) est important, plus on obtient d’énergie.
Au Québec, les sites propices à une forte production d’hydroélectricité sont situés, pour la plupart, loin des grands centres de consommation. C’est pourquoi nous avons dû construire de longues lignes pour relier les centrales hydroélectriques aux villes.
03.
Offre et demande égales… à chaque instant !
Quand une rame de métro accélère, quand une plinthe de chauffage démarre, quand les rues s’illuminent, la force électrique nécessaire doit être au
rendez-vous, instantanément.
Le réseau électrique doit réagir en temps réel. La demande augmente ? Il faut, tout de suite, produire plus. La demande baisse ? Il faut produire moins. La production doit égaler la demande en tout temps, à chaque minute. Préserver cet équilibre est un travail complexe et exigeant.
Cette réalité a aussi une conséquence très importante : le réseau électrique doit pouvoir répondre aux plus fortes demandes qui peuvent survenir pendant l’année, même si elles sont de courte durée.
Pour nous, au Québec, les pointes arrivent le plus souvent en hiver par temps très froid, vers la fin de la journée quand il fait déjà noir et que l’activité industrielle est intense. Nous verrons plus loin comment nous pouvons étaler ou diminuer les pointes pour éviter d’avoir à construire ou à surdimensionner des équipements électriques pour quelques heures par année.
04.
La quantité d’électricité qu’un fil peut transporter a des limites
Si on doit transporter plus d’électricité, on doit ajouter des fils, remplacer les fils existants par des fils plus gros ou augmenter la tension dans les fils.
Plus un fil est gros, plus il peut transporter d’électricité. Par exemple, à la maison, fil qui sert à alimenter une lampe de table est plus petit que celui qui fait fonctionner un radiateur.
C’est pareil pour les lignes. Pour transporter de grandes quantités d’électricité sur de grandes distances, il faut de gros fils. Plus un fil est gros, plus il est lourd. Pour supporter des fils lourds, il faut des supports (qu’on appelle des pylônes) costauds.
Pour ce qui est de la tension, elle ressemble un peu à la pression de l’eau dans un boyau. Plus la pression est élevée, plus le boyau peut transporter d’eau dans un même laps de temps.
Dans une maison, la tension de l’électricité est de 120 ou 240 volts. La tension des lignes de transport d’électricité varie entre 49 000 volts et plus de 765 000 volts.
Plus la tension d’une ligne est élevée, plus celle‑ci peut transporter d’électricité. Par exemple, une ligne à 735 000 volts peut transporter autant d’électricité qu’une quinzaine de lignes à 230 000 volts.
Cependant, plus la tension est élevée, plus le pylône qui supporte les fils doit être haut car les fils des lignes électriques ne sont pas isolés, c’est l’air ambiant qui sert d’isolant.
C’est pourquoi les lignes de transport sont situées dans des corridors dégagés qu’on appelle des emprises. Pour des raisons de sécurité et de fiabilité, les emprises doivent être entretenu pour qu’aucune végétation ne pousse et s’approche trop des fils.
Partout dans le monde, les fils des lignes aériennes de transport n’ont pas de gaine isolante, pour des raisons techniques et financières. La gaine augmenterait considérablement la grosseur et le poids des fils, et les pylônes devraient donc être encore plus imposants. De plus, toute détérioration de l’isolant causerait des problèmes de sécurité.
05.
Pour assurer la fiabilité du service, il faut plus d’une ligne et il faut des postes
Vous vous demandez peut-être parfois s’il y a trop de lignes électriques dans le paysage.
En principe, une seule grosse ligne suffirait à alimenter votre agglomération... tant que tout se passe bien. Cependant, dès que surviendrait un pépin, ce serait la panne généralisée.
Pour assurer un service fiable, il faut donc plusieurs lignes pour un même territoire. C’est pour ça qu’autour des villes, il y a souvent de multiples lignes électriques qui forment des boucles.
De même, à l’échelle du Québec, certaines lignes ont pour fonction de stabiliser le fonctionnement du réseau et de répartir l’énergie entre les régions selon les besoins du moment.
C’est grâce aux postes construits sur le parcours de ces lignes qu’on peut acheminer l’électricité dans différentes lignes selon les besoins.
Vous avez sûrement déjà remarqué ces postes. Ce sont des espaces clôturés, de dimensions très variées, où l’on trouve une forêt d’appareillages aux formes insolites.
En gros, plus un réseau électrique compte de postes et de lignes interreliés, plus il est stable et plus le service d’électricité est flexible et fiable.
Un poste est un peu comme le tableau de distribution d’une maison, mais en format géant. Il permet de répartir l’électricité entre plusieurs lignes électriques. On y trouve des équipements qui coupent le courant instantanément en cas de problème, un peu comme les disjoncteurs du tableau. Enfin, c’est aussi dans les postes qu’on élève ou abaisse la tension de l’électricité, grâce à de gros transformateurs.
06.
Pour qu’un équipement soit fiable, on doit l’entretenir et la durée de vie d’un équipement n’est pas éternel… malheureusement
Pourquoi tous ces travaux sur les installations du réseau électrique ?
Il y a plusieurs raisons :
La durée de vie utile d’une ligne électrique ou d’une installation hydroélectrique est assez longue, dans certain cas jusqu’à 100 ans. Mais, pour qu’un équipement serve pendant toute cette durée de vie et reste fiable, des travaux d’entretien sont nécessaires.
Par ailleurs, les exigences de fiabilité de plus en plus strictes, le développement de nouvelles technologies et l’augmentation de la demande peuvent exiger des travaux de modernisation.
Et, malgré l’entretien, rien n’est éternel… il faut prendre les bonnes décisions au bon moment. C’est un peu comme pour une auto : il faut l’entretenir, mais il vient un moment où il vaut mieux la changer surtout si on veut réduire les risques de panne.
07.
Une ligne électrique, un poste ou une centrale ça ne se fait pas instantanément
Comme il faut beaucoup de de temps pour construire un nouvel équipement, il faut prévoir la demande des années à l’avance… avec les risques que cela comporte.
Plus on fait les choses à la dernière minute, plus c’est risqué et, en général, plus ça coûte cher.
De plus, il faut prévoir les nouveaux équipements nécessaires en fonction de l’endroit où les nouveaux besoins se présentent, aux quatre coins du territoire.
Enfin, cette planification doit tenir compte de multiples facteurs techniques et économiques, et aussi des critères d’acceptabilité sociale.
Et elle doit aussi être éclairée par le fait que, dans le contexte de la lutte contre les changements climatiques, la diminution de l’utilisation des combustibles fossiles contribuera à augmenter l’utilisation des énergies propres et renouvelables au cours des prochaines années.