Énergie, chaleur et électricité

(extrait de l’ACROnique du nucléaire n°43, décembre 1998)

Qu’est ce que l’énergie ? C’est une notion couramment employée qui est pourtant difficile à définir. C’est une grandeur physique qui est associée au mouvement. Une voiture qui avance, une rivière qui coule possèdent une énergie liée au déplacement. L’énergie peut aussi se déplacer en « surfant » sur la matière. C’est le cas des vagues à la surface de la mer qui transportent de l’énergie sans que l’eau ne se déplace beaucoup. D’une manière générale, c’est aussi le cas de toutes les ondes et du courant électrique alternatif. On voit bien que ce type d’énergie est impossible à stocker. Peut-on entreposer un mouvement ?Si de l’eau est coincée dans un barrage et que l’on ouvre les vannes, elle va s’écouler sous l’effet de la gravitation et acquérir de l’énergie liée à son mouvement. Tant que l’eau reste dans le barrage, elle a le potentiel de s’écouler un jour. On a donc stocké une possibilité d’obtenir de l’énergie, c’est donc de l’énergie, dite potentielle. En pompant depuis le bas dâune vallée de lâeau dans un barrage en amont, on transforme l’énergie électrique de la pompe en énergie potentielle. Ce système est utilisé en Espagne en cas de surproduction. Une réaction chimique comme celle qui a lieu dans les batteries permet aussi de fournir ou de stocker de l’électricité.

C’est la même chose avec du gaz. La combustion va dégager de l’énergie sous forme de chaleur. La chaleur est associée aux mouvements désordonnés d’un grand nombre d’éléments, comme les molécules qui forment un gaz. Plus l’air est chaud, plus les molécules qui composent l’air s’agitent dans tous les sens. L’énergie dégagée par la fission nucléaire l’est aussi sous forme de chaleur. Les molécules d’eau dans une rivière ont un mouvement moyen qui correspond à l’écoulement auquel s’ajoute un petit mouvement désordonné qui dépend de la température de l’eau. C’est le mouvement moyen qui a un force motrice et qui est donc intéressant.

Or il est beaucoup plus facile de passer dâun état ordonné à un état moins ordonné que lâinverse. C’est la fameuse loi de l’entropie. Par exemple, si vous ouvrez une bouteille de parfum, elle va rapidement sentir, car des molécules du parfum sont sorties de la bouteille pour atteindre vos narines. Les molécules de parfum sont passée spontanément d’un état ordonné (elles sont toutes dans la bouteille) à un état moins ordonné où une partie d’entre elles se sont dispersées dans la pièce. Si vous ouvrez la fenêtre, vous allez obtenir un état encore plus désordonné. L’opération inverse qui consisterait à remettre toutes les molécules dans la bouteille est extrêmement complexe et nécessiterait beaucoup d’énergie.

C’est similaire avec l’énergie. Il est très facile de passer d’un courant électrique à de la chaleur, c’est à dire d’un mouvement ordonné à un mouvement désordonné. L’inverse n’est pas vrai : si on faire de l’électricité à partir de chaleur, c’est beaucoup plus difficile et cela consomme de l’énergie… Cela signifie que l’énergie électrique produite par rapport à l’énergie calorique dépensée est faible. Généralement moins de la moitié. Il est donc aberrant de retransformer cette électricité en chaleur.

On voit apparaître là le problème du chauffage électrique. Chez vous, toute l’énergie électrique consommée est transformée en chaleur, mais cette électricité a été produite à partir de chaleur… dont plus de la moitié est perdue. Il est donc plus raisonnable de chauffer avec de la combustion directement, sans passer par l’étape électricité.


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