Electricité : Féérie et dépendances

Féé Electricité © Breffni O’Dubhghaill

Des premiers éclairages publics aux innombrables applications découvertes en moins de deux siècles l’électricité n’a pas fini de nous émerveiller autant qu’elle ne cesse de nous interpeller quant aux effets de sa production et de notre usage des objets qu’elle anime.

L’électricité : une force naturelle vieille comme le monde

Alors qu’elle apparue avec l’Univers, l’électricité n’a longtemps été connue de l’homme que par sa manifestation la plus spectaculaire, la foudre. Elle a été à la fois redoutée et vénérée dans toutes les mythologies comme les éclairs et le tonnerre qui l’accompagnent, attribués à des divinités puissantes : Baal, Chac, Indra, Jupiter, Tlaloc, Thor, Zeus…

On doit à Thalès de Milet la première observation en 625 avant J.-C. de la capacité d’une résine fossile, l’ambre jaune (appelé électron en grec) à attirer de légers fragments de tissus. Plus de 2000 ans plus après l’anglais William Gilbert observe en 1600 que le frottement du verre ou du diamant peut attirer la paille, les plumes la poussière et invente mot électricité pour qualifier ce phénomène. En 1660 l’allemand Otto von Guericke, expérimente la première machine capable de produire un courant électrique en utilisant une boule de soufre frottée avec dans un mouvement de rotation.

Les nombreux travaux menés au cours du 17ème et 18ème siècle porteront d’abord sur l’électricité statique et ses propriétés d’attraction de corps légers ou de production d’étincelles. Le concept du « fluide électrique » émerge vers 1750 et l’invention de la première pile par Alessandro Volta en 1800 démontre la réalité du courant électrique marquant ainsi un véritable tournant technologique : l’homme maîtrise désormais sa production ce qui ouvre la voie à l’invention du télégraphe (1832), du moteur électrique (1834), du téléphone (1876)…

Et la lumière fût !

Thomas Edison invente la première ampoule électrique en 1879 « pour permettre à tous les foyers de s’éclairer avec une énergie sûre et bon marché » . Il met en service la première centrale de production de courant continu des États-Unis en 1882 à Manhattan. Après dix ans de « la guerre des courants » (alternatif vs continu) c’est le système de George Westinghouse utilisant du courant alternatif qui sera retenu en 1893 pour le contrat d’installation de toute l’infrastructure électrique des États-Unis. L’utilisation du courant alternatif pour l’éclairage de l’exposition universelle de Chicago la même année le fera connaître aux 27 millions de visiteurs venus du monde entier ce qui donnera un coup d’accélérateur à sa/la diffusion mondiale de cette technologie nouvelle.

Quelques années plus tard, La féé Electricité triomphera à l’exposition universelle 1900 où les fontaines lumineuses ainsi que les spectaculaires illuminations du champ de Mars et de la Tour Eiffel feront de Paris une magnifique ville lumière.

L’offre d’un nouveau système d’éclairage beaucoup plus sûr, efficace et confortable pour remplacer le gaz a été un premier argument pour séduire les premiers utilisateurs de l’électricité. Cependant l’énergie électrique est aussi une marchandise dont le coût de production nécessitait la diversification de ses usages ce qui s’est fait sans peine grâce à d’innombrables applications.

Électricité à tout faire

C’est par sa capacité à transporter de l’énergie que l’électricité a d’abord été adoptée. La découverte des propriétés des charges électriques dans des environnements divers, dont les matériaux « semi-conducteurs » permettra ensuite l’essor de l’électronique et de l’informatique notamment par la possibilité transmettre facilement des signaux et de l’information.

Les usages domestiques de l’électricité

Ils se sont développés progressivement avec l’apparition de nombreux appareils électriques : fer à repasser électrique (1882), réfrigérateur (1895), grille pain (1909), machine à laver (1910), moulin à café (1911), du chauffe-eau (1915), rasoir électrique (1919), poste radio-TSF (1920), télévision (1923)… L’avènement de la société de consommation au cours des trente glorieuses a accéléré la diffusion de ces objets ou installations électriques qui apportent du confort et facilitent de nombreuses tâches ménagères libérant ainsi les femmes de tâches fastidieuses ce qui contribuera à leur émancipation.

L’électricité a aussi ouvert la porte du foyer à la communication et aux loisirs avec des appareils audio-visuels variés, avec l’ordinateur personnel fixe et/ou mobile et des produits ludiques multiples qui propagent une culture de masse : la standardisation de l’offre de loisirs via la télévision et maintenant les plateformes de streaming ainsi que l’explosion des connexions interpersonnelles entraîne une uniformisation culturelle à l’échelle mondiale où prédominent le sport et les fictions cinématographiques.

De la cuisine à l’atelier, du salon au bureau tout (ou presque) est électrique.

De nombreuses entreprises ont rapidement adopté l’énergie électrique

-Pour le transport avec le déploiement de réseaux de tramways (1880) et de métro (1896). La première automobile électrique est construite en 1891 aux États-Unis et la « Jamais contente », voiture électrique de la société belge CITA, est le premier premier véhicule à se déplacer à plus 100 km/h en 1899.

-Pour la production industrielle : dès la fin du XIXème siècle l’électricité apporte l’énergie nécessaire aux opérations constituant la chaîne de production qu’elles soient élémentaires (broyage, chauffage, convoyage linéaire), spécifiques (électrolyse,…) ou complexes (machines outils, robots, …)

-Pour la production agricole : la première machine à traire électrique est inventée en 1903 et première clôtures électriques apparaissent en 1938.

-Dans les activités tertiaires : les changements interviennent au cours de la deuxième partie du XXème siècle. Le photocopieur, inventé en 1947 mettra le papier carbone hors jeu en quelques années ; la machine a écrire passe à l’électrique avec la « la machine à boule » lancée par IBM en 1961 qui laissera sa place 25 ans plus tard aux ordinateurs personnels dotés de logiciels de traitement de texte ; la télécopie dès 1970, puis le web accessible depuis 1993 remplacent de plus en plus d’échanges physiques de textes et images. L’informatique et la myriade d’applications dédiées introduisent de nouvelles méthodes de travail chez les ingénieurs, les architectes, les comptables…

-De nombreuses avancée de la médecine résultent de l’utilisation de l’électricité que ce soit pour établir un diagnostic précis : radiographie(1896), électrocardiogramme (1906), électro-encépahalogramme (1929), échographie (1950), tomographie-scanner(1971), IRM (1977) mesure de l’insulinémie en continu. ou pour soigner ou assister : rein artificiel(1943), fauteuil roulant électrique (1950), audioprothèses (1952), pacemaker (1958), cœur artificiel (1982), robot chirurgical (1985). Grâce au progrès de l’électronique et de l’informatique au début du XXIème siècle des capteurs connectés effectuent des mesures en continu (fréquence cardiaque, glycémie…) avec la possibilité d’un suivi à distance ou/et d’une gestion voire d’une régulation « intelligente » des traitements (diabète, apnée du sommeil…).

L’art profite aussi de l’électricité :

  • Dès son invention, l’éclairage électrique est utilisé pour mettre les œuvres en valeur à l’intérieur comme à l’extérieur et fait de la lumière un nouveau moyen de scénographie Des compositions animées par des moteurs électriques apparaissent en 1920. La scénarisation de monuments débute avec premier spectacle « son et lumière » en 1952.
  • La musique fait aussi sa révolution électrique avec l’apparition de nouveaux instruments (guitare électrique, synthétiseur…) et surtout par le progrès des techniques connexes (amplification, enregistrement, mixage, échantillonnage des sons…)
  • La photographie et le cinéma changent de dimension avec le perfectionnement des appareils (mesure la lumière, mise au point…) qui suivent les progrès de électronique puis l’avènement de l’image numérique.

Grâce à ses propriétés, à l échelle macroscopique comme au niveau subatomique, et leurs multiples applications l’électricité est devenue en quelques décennies l’indispensable  auxiliaire de la vie moderne .

Quelle vie sans électricité ?

L’homme a pu (sur)vivre sans électricité pendant des millénaires. Toutefois, se passer d’électricité est impensable aujourd’hui, surtout dans les pays développés dont elle a façonné l’organisation économique et sociale. Cela tient à son rôle central dans les productions de biens et de services de toute nature, aux progrès auxquels elle a largement contribué en terme de santé et de longévité, à sa « capacité » à diffuser du savoir et à prodiguer l’éducation, au confort et et à la distraction auxquels elle permet d’accéder.

Certes, dans la caverne d’Ali-Baba des objets électriques « grand public » on trouve des gadgets inutiles et des objets électriques hyper-sophistiqués dont on n’utilise que quelques fonctions. Si l’on peut légitimement s’interroger sur leur nécessité vitale, leur impact sur la perception de confort, la joie ou la satisfaction apportée par leur usage ne peut être occultée.

De même qu’à l’échelle collective la question de la dépendance n’est pas enterrée du fait de l’omniprésence de l’électricité dans les activités économiques ou la vie personnelle car elle elle renvoie à l’analyse de notre façon de vivre, en particulier sur ce que nous faisons par habitude et sous l’influence des « messages » que nous recevons de toute part. La questionnement sur la dépendance à l’électricité doit aussi nous entraîner aussi sur le terrain des usages et de leurs effets : éclairage permanent de bâtiments, chauffage électrique nous régulé, obsolescence des objets électriques…

La frugalité électrique choisie (rarement) ou subie (souvent) peut être supportée, c’est un fait :  les bergers qui gardent des troupeaux dans les alpages du Tyrol pendant l’estive se contentent de faibles quantité d’électricité produite avec de petit panneaux photovoltaïques ; dans les villages du Bénin c’est un groupe électrogène de quelque kW qui fonctionne quelques heures par jour. Le plus souvent cette électricité « minimale » alimente l’éclairage domestique ou/et recharge les batteries des téléphones portables.

Quoi qu’il en soit, au niveau mondial on note la corrélation l’index de développement humain, IDH,  d’un pays avec la consommation électrique par habitant (l’IDH prend en compte l’espérance de vie à la naissance, l’accès à l’éducation et le niveau de vie). Sans surprise l’IDH est élevé (supérieur à 0,9) aux États-Unis, au Canada, en Europe Occidentale, au Japon, en Corée du Sud et en Australie, alors que les pays du Sud qui consomment peu voire très peu d’électricité ont des IDH médiocres (inférieurs à 0,7 : Inde, Maroc, Guatemala, Namibie…) ou des IDH faibles (inférieur à 0,55 : Nouvelle-Guinée, Togo, Haïti, Yémen…).

Le coût de la panne

Les fonctions vitales de nos sociétés sont assurées en tout ou partie par l’électricité : éclairage, force motrice, transmission de signaux… au point que nous l’utilisons parfois sans le savoir : pour arriver jusqu’à nos robinets, l’eau potable emprunte un circuit de distribution où elle circule grâce à des pompes électriques.

Un simple court-circuit met hors service « le système électrique », que ce soit un réseau national ou régional, un machine industrielle ou un appareil domestique, ce qui interrompt ou perturbe l’activité qui en dépend. Les effets de la défaillance d’un circuit domestique sont d’autant plus limités que la remise en marche est rapide en agissant sur une cause facilement identifiable (appareil défectueux,…) ou/et en réarmant le disjoncteur.

Il n’en est pas de même à plus grande échelle comme on a pu le constater lors des black-outs des dernières décennies :

  • en 1977 la panne qui a touché la ville de New-York pendant plus de quinze heures a déclenché un vent de panique qui s’est traduit par des émeutes et des pillages partout dans la ville entraînant 4000 arrestations et causant 150 millions de dollars de dégâts dans les commerces saccagés ;
  • les tempêtes Lothar et Martin qui ont frappé la France en 1999 ont provoqué l’arrêt de 3 centrales nucléaires et mis hors service plus de 500 lignes à haute et très haute tension soit environ 8 % du réseau privant 3,6 millions de foyers de courant pendant plusieurs heures et même plusieurs jours à certains endroits.
  • en 2003, 56 millions d’Italiens ont été brutalement plongés dans le noir la nuit du 28 septembre, les transports ont été paralysés et de grandes quantités d’aliments stockés en chambre froide ont été perdus.
  • en 2012 c’est l’Inde qui connaît la plus grande panne connue à ce jour : 670 millions de personnes sont affectées et le black-out plonge le pays dans le chaos faute de signalisation sur les réseaux de transport notamment.

Dépendances en chaîne

L’Électricité est devenue un vecteur d’énergie incontournable qui mobilise de nombreuses ressources dont la plupart ne sont pas inépuisables.

Aujourd’hui l’électricité transporte plus de 27.000 TWh par an soit 19% de toute l’énergie consommée dans le monde. A l’échelle du globe l’électricité est majoritairement produite à partir du de centrales thermiques fonctionnant au charbon (38%) ou au gaz naturel (23%). La production hydroélectrique représente 16,2 % du mix loin devant l’électricité éolienne et photovoltaïque qui comptent respectivement pour 4,8 % et 2,1 % du total.

Les plus gros producteurs (et consommateurs) d’électricité sont la Chine, les États-Unis, l’Inde, la Russie, le Canada, l’Allemagne, le Brésil, la Corée du Sud, la France, l’Arabie Saoudite, le Mexique, le Royaume Uni, l’Iran, la Turquie… On observe une grande diversité des ressources énergétiques utilisée : 82 % de l’électricité du Brésil est produite à partir d’énergies renouvelables, en France les centrales nucléaires assurent la production 71 % de l’électricité, les énergies fossiles alimentent 99,96 % de la production d’électricité en Arabie Saoudite.

Revers de l’extraordinaire praticité et des applications multiples de l’énergie électrique, son stockage en grandes quantités est difficile et inapplicable à grande échelle pour satisfaire la demande régionale ou nationale.

Il faut donc déployer et maintenir des infrastructures de production et de transport qui apportent constamment l’énergie électrique jusqu’au compteur de l’utilisateur avec une coordination permanente de l’ensemble du réseau qui, idéalement, dispose d’une réserve de capacité de production pour faire face aux imprévus. En France, aux 56 réacteurs nucléaires qui produisent 70 % de l’électricité il faut ajouter plusieurs milliers de sites de production de puissance variable (centrales thermiques, barrages hydro-électriques, parcs éoliens…) et le réseau public de distribution a une longueur cumulée de plus de 1,3 millions de kilomètres maillés par plus de 700 000 postes de transformation.

Last but not least, le nombre d’appareils électriques en fonction sur la planète se compte en milliards d’unités dont la durée de vie va de quelques mois (électronique) à plusieurs années (chauffage) ce qui pose à la fois la question des matières premières consommées pour les produire et leur devenir en fin de vie.

L’électricité a de l’avenir

Dans son rapport sur les perspectives énergétiques mondiales en 2040, l’Agence Internationale de l’énergie prévoyait, quelques mois avant la crise sanitaire due au Covid, une forte progression de la consommation d’énergie électrique passant de 19 % à 25 % voire 30 % du mix énergétique mondial selon les scenarios de développement de la mobilité électrique (350 vs 950 millions de voitures électriques en 2040).

L’augmentation de la consommation électrique mondiale résulterait principalement de l’accroissement des besoins dans les pays émergents, la Chine et l’Inde.

Les énergies renouvelables contribueraient à plus de 65 % de la production d’électricité et passeraient de 25 % à 40 % du mix énergétique total (où la part de l’éolien et du solaire photovoltaïque attendraient respectivement 12 % et 9 %).

Pour autant, il faut s’attendre à ce que l’électrification du monde ne soit pas simple :

  • A court terme : les effets de la reprise, connus et prévisibles, vont entraîner une forte progression de la demande d ‘électricité qui ne peut être couverte par une augmentation de la capacité de production d’électricité décarbonée malgré la croissance des énergies renouvelables (+8 % en 2021 et +6 % en 2022) ; ce qui se traduit mécaniquement par une accroissement de la part relative des énergies fossiles (charbon surtout) pour faire face à cette demande avec une augmentation de la production de CO2 du secteur électrique.
  • A moyen terme l’objectif de l’agenda 2030 de l’ONU de généraliser l’accès à une énergie moderne, notamment l’électricité, dans le monde entier pourrait ne pas être atteint faute de politiques et d’investissements suffisamment volontaristes : 650 millions d’habitants de la planète (majoritairement en Afrique) pourraient rester privés d’électricité à cette date.

Plus généralement le recours croissant aux énergies renouvelables intermittentes renvoie à l’organisation des réseaux et leur capacité à assurer continuité de l’alimentation, y compris aux heures de pointe. Outre la réserve de puissance dont il doivent disposer pour faire face à des pics de consommation inégalement répartis sur les territoires, la maîtrise de la consommation d’électricité aura recours au lissage par effacement que permet la généralisation des compteurs intelligents.

L’électricité restera une fée bienfaisante si nous le voulons bien, collectivement par des politiques énergétiques qui mobilisent les ressources avec une intelligence et des technologies compatibles avec les contraintes du dérèglement climatique et individuellement par des usages qui préserveront l’environnement et garantiront liberté d’usage de cet extraordinaire vecteur d’énergie.

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