Wikipédia:Sélection/Énergie

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Équipartition de l'énergie

Agitation thermique des molécules

En physique statistique classique, l’équipartition de l'énergie est un résultat remarquable selon lequel l’énergie totale d’un système à l’équilibre thermodynamique est répartie en parts égales en moyenne entre ses différentes composantes. Ce résultat découle très directement du postulat fondamental de la physique statistique ; on parle souvent de principe d’équipartition de l’énergie.

Plus précisément, le théorème d’équipartition donne une équation qui permet de relier la température d’un système macroscopique aux énergies moyennes des particules microscopiques qui le composent, permettant ainsi de faire des prédictions quantitatives. On le résume souvent par la formule : 1/2 par degré de liberté, où est la constante de Boltzmann et la température exprimée en kelvin. Le théorème permet de calculer l’énergie totale d’un système à une température donnée, d’où l’on peut calculer sa chaleur spécifique. Mais il donne aussi les valeurs moyennes de composantes de l’énergie, telles que l’énergie cinétique d’une particule ou l’énergie potentielle associée à un mode de vibration particulier.

Énergie en Suisse

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Le secteur de l'énergie en Suisse est, de par sa structure et son importance, typique d'un pays développé. Hormis l'hydroélectricité et le bois, le pays dispose de peu de ressources énergétiques indigènes : produits pétroliers, gaz et combustible nucléaire sont importés, tant et si bien qu'en 2006 seuls 15 % des besoins finaux auront été couverts par des ressources locales.

La consommation énergétique suisse a été multipliée par cinq depuis le début du XXe siècle, passant d'environ 170 000 à 850 000 térajoules par an, la plus grande part étant aujourd'hui accaparée par les transports (35 %). Cette augmentation s'est faite en parallèle du fort développement de l'économie et de l’accroissement de la population. Secteur fortement libéralisé, la politique énergétique fédérale vise à accompagner les promesses faites à Kyoto en promouvant une utilisation plus rationnelle des énergies et, particulièrement depuis les années 1990, le développement de nouvelles sources renouvelables.

Cycle du combustible nucléaire

Nuclear Fuel Cycle.png

Le cycle du combustible nucléaire, aussi appelé chaîne du combustible nucléaire, est l'ensemble des opérations destinées à fournir du combustible aux réacteurs nucléaires, puis à gérer le combustible irradié, depuis l'extraction du minerai jusqu'à la gestion des déchets. Ces opérations constituent alors les différentes étapes du cycle du combustible nucléaire qui interviennent en amont ou en aval du cycle selon qu'elles se déroulent avant ou après son irradiation dans un réacteur.

Il existe plusieurs stratégies de cycle du combustible qui se distinguent par l'absence ou la présence de certaines étapes, en particulier celles d'enrichissement de l'uranium et de traitement du combustible irradié. En 2006, les cycles du combustible mis en œuvre dans le monde peuvent être répartis en deux grandes catégories. Les cycles sans recyclage consistent à considérer tout le combustible irradié comme déchet. Les cycles avec recyclage partiel consistent à extraire du combustible irradié déchargé des réacteurs tout ou partie des matières valorisables – c'est-à-dire susceptibles d'être réutilisées pour fournir de l'énergie – afin de fabriquer du combustible neuf. Théoriquement, un cycle est dit ouvert lorsque les matières valorisables du combustible irradié ne sont pas recyclées. Un cycle est dit fermé dans le cadre d'un recyclage des isotopes fissiles.

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Hydro-Québec

L'évacuateur de crues de la centrale Robert-Bourassa est capable d'absorber un débit deux fois supérieur à celui du fleuve Saint-Laurent. La centrale, d'une puissance installée de 5 616 mégawatts, a été inaugurée en 1979. Elle est au cœur du réseau de huit centrales hydroélectriques connu sous le nom de projet de la Baie-James.

Hydro-Québec est une société d'État québécoise fondée en 1944. Son unique actionnaire est le gouvernement du Québec. La société, qui a son siège social à Montréal, est responsable de la production, du transport et de la distribution de l'électricité au Québec.

Avec ses 62 centrales hydroélectriques, Hydro-Québec constitue le principal producteur d'électricité au Canada et le plus grand producteur mondial d'hydroélectricité. La puissance installée de ses installations s'établit à 36 643 mégawatts (MW) et elle comptait 4,2 millions de clients en 2014.

Les grands développements hydroélectriques menés sans interruption pendant un demi-siècle — les centrales de Bersimis, l'expansion de la centrale de Beauharnois, Carillon, Manic-Outardes, Churchill Falls et le gigantesque projet de la Baie-James — ont permis au Québec de réduire sa dépendance à l'égard des combustibles fossiles. En 2010, l'électricité constituait la principale source d'énergie primaire consommée au Québec et représentait 39,3 % du bilan énergétique québécois. Cependant, la construction et l'exploitation de ces aménagements ont eu des conséquences sur l'environnement nordique. Elles ont aussi eu un impact sur les populations autochtones vivant dans le Nord-du-Québec, qui ont vigoureusement contesté les développements hydroélectriques de l'État québécois.

Depuis sa fondation, Hydro-Québec joue un rôle déterminant dans le développement économique du Québec, par la taille et la fréquence de ses investissements, par le développement d'une expertise reconnue, notamment dans le domaine du génie-conseil, de la gérance de grands projets d'infrastructures et du transport de l'électricité, ainsi que par sa capacité à produire une grande quantité d'électricité à bas prix.

L'augmentation des coûts de l'énergie au cours des années 2000, les bas taux d'intérêt et l'émergence d'un consensus international sur la question des changements climatiques ont eu un impact positif sur les résultats financiers d'Hydro-Québec. Entre 2010 et 2014, l'entreprise a versé des dividendes de 9,2 milliards de dollars canadiens au gouvernement du Québec tout en garantissant aux Québécois des tarifs d'électricité qui figurent parmi les plus bas en Amérique du Nord.

Moteur à allumage commandé

Les moteurs à allumage commandé équipent les véhicules terrestres, et notamment les automobiles exotiques.

Un moteur à allumage commandé, plus communément appelé moteur à essence en raison du type de carburant utilisé, est une famille de moteur à explosion, pouvant être à mouvement alternatif (à deux ou quatre temps) ou à mouvement rotatif (Wankel). Le physicien Beau de Rochas théorise en 1862 la thermodynamique des moteurs à quatre temps, mais il faut attendre 1872 pour que l’allemand Nikolaus Otto devienne le premier ingénieur à en concevoir un, commençant ainsi une longue série d’innovations.

Contrairement au moteur Diesel, le mélange combustible d’un moteur à allumage commandé ne s’enflamme pas spontanément, mais sous l’action d’une étincelle provoquée par la bougie d’allumage. Le moteur à allumage commandé est donc équipé d’un système complet d’allumage, composé d’une bougie, provoquant l’arc électrique enflammant les gaz dans la chambre de combustion, d’une bobine servant à produire les hautes tensions nécessaires à la création de l’étincelle et d’un système de commande de l’allumage (rupteur ou système électronique).

Champ magnétique

Ferrofluide soumis à un champ magnétique dont l’instabilité provoque des pointes qui l’emportent sur la gravité et la tension superficielle du fluide.

En physique, le champ magnétique est une grandeur caractérisée par la donnée d’une intensité et d’une direction, définie en tout point de l’espace, et déterminée par la position et l’orientation d’aimants, d’électroaimants et le déplacement de charges électriques. La présence de ce champ se traduit par l’existence d’une force agissant sur les charges électriques en mouvement (dite force de Lorentz), et divers effets affectant certains matériaux (paramagnétisme, diamagnétisme ou ferromagnétisme selon les cas). La grandeur qui détermine l’interaction entre un matériau et un champ magnétique est la susceptibilité magnétique.

Le champ magnétique forme, avec le champ électrique les deux composantes du champ électromagnétique décrit par l’électromagnétisme. Des ondes de champs électrique et magnétique mêlées peuvent se propager librement dans l’espace, et dans la plupart des matériaux. Ces ondes sont appelées ondes électromagnétiques, et correspondent à toutes les manifestations de la lumière, dans tous les domaines de longueur d’onde (ondes radio, domaine micro-onde, infrarouge, domaine visible, ultraviolet, rayons X et rayons gamma). La discipline qui étudie les champs magnétiques statiques (ne dépendant pas du temps) est la magnétostatique.

Machine asynchrone

Machine asynchrone 8 kW

La machine asynchrone, connue également sous le terme « anglo-saxon » de machine à induction, est une machine électrique à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor. Les machines possédant un rotor « en cage d'écureuil » sont aussi connues sous le nom de machines à cage ou machines à cage d'écureuil. Le terme asynchrone provient du fait que la vitesse de ces machines n'est pas forcément proportionnelle à la fréquence des courants qui les traversent.

La machine asynchrone a longtemps été fortement concurrencée par la machine synchrone dans les domaines de forte puissance, jusqu'à l'avènement de l'électronique de puissance. On la retrouve aujourd'hui dans de nombreuses applications, notamment dans le transport (métro, trains, propulsion des navires), dans l'industrie (machines-outils), dans l'électroménager. Elle était à l'origine uniquement utilisée en moteur mais, toujours grâce à l'électronique de puissance, elle est de plus en plus souvent utilisée en génératrice. C'est par exemple le cas dans les éoliennes.

Pour fonctionner en courant monophasé, les machines asynchrones nécessitent un système de démarrage. Pour les applications de puissance, au-delà de quelques kilowatts, les moteurs asynchrones sont uniquement alimentés par des systèmes de courants triphasés.

Appareillage électrique à haute tension

Appareillage électrique 800 kV

L'appareillage électrique à haute tension est l'ensemble des appareils électriques qui permettent la mise sous ou hors tension de portions d'un réseau électrique à haute tension (y compris pour des opérations de délestage).

L’appareillage électrique est un élément essentiel qui permet d’obtenir la protection et une exploitation sûre et sans interruption d’un réseau à haute tension. Ce type de matériel est très important dans la mesure où de multiples activités nécessitent de disposer d'une alimentation en électricité qui soit permanente et de qualité.

L’appellation « haute tension » regroupe l'ancienne moyenne tension (HTA) et l'ancienne haute tension (HTB), elle concerne donc les appareils de tension assignée supérieure à 1 000 V, en courant alternatif, et supérieure à 1 500 V dans le cas de courant continu. Les applications industrielles des disjoncteurs à haute tension sont pour l'instant limitées au courant alternatif car elles sont plus économiques, il existe cependant des sectionneurs à haute tension pour liaisons à courant continu.

BP (compagnie pétrolière)

Nouveau logo de la société BP

La société BP, anciennement nommée British Petroleum puis BP Amoco, est une compagnie britannique de recherche, d'extraction, de raffinage et de vente de pétrole fondée en 1909. Après sa fusion avec Amoco, Atlantic Richfield (Arco) et Burmah Castrol, elle est devenue la plus grande société du Royaume-Uni et la troisième compagnie pétrolière mondiale. La division BP de Londres est évaluée à environ 50 milliards de USD (environ 39 milliards d'euros). Internationalement, BP est présente dans plus de 100 pays et emploie environ 80 000 personnes. À la fois par responsabilité sociale et pour garantir sa pérennité, la société investit depuis quelques années dans l'énergie solaire.

Le choix du slogan de la société BP, « Beyond Petroleum » (Au-Delà Du Pétrole), serait dû à l'imminence du pic pétrolier. Il peut également être dû à l'action du groupe d'actionnaires militants Sane BP (dont Greenpeace fait partie), qui propose des résolutions environnementales depuis 1999 à chaque assemblée générale.

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Réservoir de Caniapiscau

Le réservoir de Caniapiscau, dans le secteur du lac Brisay.

Le réservoir de Caniapiscau est un lac de barrage qui forme la partie la plus orientale du complexe hydroélectrique La GrandeHydro-Québec. Dʼune superficie de 4 318 km2, le réservoir est de loin la plus grande étendue dʼeau douce sur le territoire du Québec (Canada). Aménagé entre 1976 et 1983 dans une région difficile dʼaccès du Moyen-Nord québécois, à plusieurs centaines de kilomètres de tout endroit habité, il est alimenté par un bassin versant de 37 660 km2 qui a été détourné du bassin versant de la rivière Caniapiscau, un affluent de la rivière Koksoak.

La retenue dʼeau comprend deux barrages et quarante-et-une digues en enrochements qui ont été érigées en déplaçant 27 millions de m3 de remblais. Au niveau maximum normal de 535,5 m, le réservoir retient un volume total de 53,79 km3 dʼeau, dont une réserve utile de 39,07 km3.

Un ouvrage régulateur situé au lac Brisay contrôle les volumes dʼeau transférés vers le détournement Caniapiscau-Laforge et les centrales hydroélectriques en aval. Les transferts vers la baie James, qui peuvent atteindre jusqu'à 1 130 m3/s, ont lieu depuis . Une centrale hydroélectrique, la centrale Brisay, a remplacé lʼouvrage régulateur et turbine aujourd'hui lʼeau transférée du réservoir. Mise en service en 1993, elle a une puissance installée de 469 MW. Au nord du réservoir, lʼévacuateur de crues Duplanter permet le déversement de lʼeau par la rivière Caniapiscau en cas de besoin.

Au terme de la deuxième phase du projet de la Baie-James, les volumes dʼeau fournis par le réservoir de Caniapiscau représentaient 23 % des apports du bassin hydrographique de la Grande Rivière et 35 % de la production dʼénergie totale du complexe hydroélectrique.

La construction du réservoir a eu des conséquences sur le plan environnemental. En plus dʼinonder un territoire dʼune superficie de plus de 3 400 km2 et de réduire le débit des rivières Caniapiscau et Koksoak en détournant les apports dʼune partie du bassin versant vers celui de la Grande Rivière, le réservoir a temporairement modifié les conditions physico-chimiques de lʼeau et augmenté le niveau de méthylmercure dans la chair des poissons, particulièrement chez les espèces piscivores.

Disjoncteur à haute tension

Disjoncteur 800 kV au Venezuela

Un disjoncteur à haute tension est destiné à établir, prendre en charge et interrompre des courants sous sa tension assignée (la tension maximale du réseau électrique qu’il protège) à la fois :

Un disjoncteur est un appareil de protection essentiel d’un réseau à haute tension, car il est le seul capable d’interrompre un courant de court-circuit et donc d’éviter que le matériel connecté sur le réseau soit endommagé par ce court-circuit.

Enel

Enel (Ente Nazionale per l'Energia Elettrica) est la société nationale italienne d'électricité, principal producteur d'énergie électrique du pays. Créée en 1962 lors de la nationalisation de l'ensemble des producteurs d'électricité en Italie, elle a été profondément réformée et privatisée en 1999 à l'occasion de l'ouverture du marché italien de l'électricité prônée par la Commission européenne.

Enel est le plus important producteur d'énergie géothermique au monde avec plus de 100 ans d'expérience et 32 centrales en service en Italie et 20 dans le monde. L'entreprise dispose également des plus importantes centrales photovoltaïques en service actuellement. La première réalisation remonte à 1993 à Serre Persano d'une capacité de 3,3 MW, et va exploiter d'ici 2008 sa nouvelle unité à Montalto di Castro de 6,0 MW. L'entreprise produit plus de 50 000 MW à l'extérieur de son territoire national et 42 000 en Italie.

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Gazprom

Gazprom (ОАО « Газпром ») est une société russe connue principalement pour la production et le transport de gaz naturel. Depuis 1954, elle est le premier exploitant et le premier exportateur de gaz au monde. Depuis 2005, elle est aussi un acteur majeur sur le marché mondial du pétrole.

Elle fournit 90 % de la production de gaz naturel russe et 23 % de la production mondiale, tout en ayant des réserves estimées à 17 800 km³. La société possède notamment le gisement de l'Ourengoï. Ses clients se trouvent en Europe centrale et occidentale, ainsi que dans l'ancienne URSS.

En 2010 elle a affiché un chiffre d'affaires de 117,2 milliards USD et l'entreprise a atteint une capitalisation boursière de 269 milliards USD, ce qui la plaçait en 2006 au 3e rang mondial, derrière Exxon Mobil et General Electric, mais devant Microsoft.

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Machine à vapeur

Tiroir à vapeur

La machine à vapeur est une invention dont les évolutions les plus significatives datent du XVIIIe siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, il transforme l'énergie thermique que possède la vapeur d'eau fournie, par une ou des chaudières, en énergie mécanique. Comme première source d'énergie d'origine mécanique constructible et maitrisable par l'Homme (contrairement à l'énergie de l'eau, des marées et du vent, qui nécessite des sites spéciaux, que l'on ne peut actionner facilement à la demande), elle a eu une importance majeure, lors de la Révolution industrielle. Mais au XXe siècle, elle a été supplantée par la turbine, le moteur électrique et le moteur à combustion interne.

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Sadi Carnot (physicien)

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Nicolas Léonard Sadi Carnot (né le et mort le ), usuellement appelé Sadi Carnot, est un physicien et ingénieur français.

À l’instar de Copernic, il ne publia qu’un seul livre, les Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance (Paris, 1824), dans lequel il exprima, à l’âge de 27 ans, ce qui s’avéra être le travail de sa vie.

Dans cet ouvrage il posa les bases d’une discipline entièrement nouvelle, la thermodynamique. À l’époque d’ailleurs, le terme n’existait pas et c’est William Thomson qui l’inventa au milieu du XIXe siècle. Pourtant c’est bien Sadi Carnot, malgré l’imprécision de certains de ses concepts, son acceptation de la théorie du calorique et de l'axiome de la conservation de la chaleur, qui a créé cette science aussi fondamentale du point de vue théorique que féconde en applications pratiques. Il formula l’exposé raisonné du moteur thermique et les principes de bases selon lesquels toute centrale énergétique, toute automobile, tout moteur à réaction est aujourd’hui conçu.

Plus remarquable, cette genèse se fit alors même qu’aucun prédécesseur n’eût encore défini la nature et l’étendue du sujet. En s'appuyant sur des préoccupations purement techniciennes, comme l'amélioration des performances de la machine à vapeur, le cheminement intellectuel de Sadi Carnot est original et annonce des évolutions importantes qui intervinrent à cette époque charnière pour la science moderne.


Petrobras

Station service Petrobas en Bolivie.

Petróleo Brasileiro S.A - Petrobras, est une compagnie brésilienne de recherche, d'extraction, de raffinage, de transport et de vente de pétrole. Son siège est situé à Rio de Janeiro. Elle arrive en 2004, en tête des 200 premières entreprises brésiliennes.

Elle figure aujourd'hui parmi les 15 plus grandes compagnies pétrolières mondiales. Elle dispose d'une technologie avancée pour le forage en eau profonde et ultra profonde, avec des records mondiaux de profondeur (2 km). La production de pétrole pour 2003 est de plus de 2 millions de barils par jour.

Elle a été fondée en 1953 par l'État dans le but de gérer les activités du secteur pétrolier pour le compte de l'Union des États fédérés du Brésil (União en portugais), en remplacement de l'ancien Conseil national du pétrole (CNP). Ses principaux actionnaires sont en 2004 : l'Union fédérale à hauteur de 32,22% (55% des droits de vote), la bourse brésilienne 12,73 %, ainsi que la BNDES, 7,91%.

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Pétrole

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Le pétrole, première source d'énergie utilisée dans le monde, est un mélange de composés organiques principalement extrait du sous-sol par forage. Carburant majoritairement utilisé dans les transports, il est également à la base de la fabrication des plastiques. D'après la théorie du pic pétrolier, sa production devrait atteindre son point culminant dans les années à venir.

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Tension transitoire de rétablissement

Surtension lors de la coupure d’une ligne électrique

La tension transitoire de rétablissement (TTR) est la surtension qui apparait aux bornes d’un appareillage électrique après avoir interrompu un courant alternatif.

L’amplitude et la puissance de cette surtension dépendent de divers facteurs : type du réseau, type de charge, synchronisation de la coupure.

C’est un paramètre qui influe fortement sur la réussite d’une coupure de courant dans un réseau électrique à haute tension. Il est étudié et normalisé pour le développement des disjoncteurs et des interrupteurs à haute tension, ainsi que pour leur utilisation.

Thermoélectricité

Module Peltier.

L'effet thermoélectrique, découvert puis compris au cours du XIXe siècle grâce aux travaux de Seebeck, Peltier ou encore Lord Kelvin, est un phénomène physique présent dans certains matériaux : il y lie le flux de chaleur qui les traverse au courant électrique qui les parcourt. Cet effet est à la base d'applications, dont très majoritairement la thermométrie, puis la réfrigération (ex. module Peltier) et enfin, très marginalement, la génération d'électricité (aussi appelée « thermopile »).

Un matériau thermoélectrique transforme directement la chaleur en électricité, ou déplace des calories par l'application d'un courant électrique. Un grand nombre des matériaux possédant des propriétés thermoélectriques intéressantes ont été découverts au cours des décennies 1950 et 1960. C'est notamment le cas du tellurure de bismuth (Bi2Te3) utilisé dans les modules Peltier commerciaux, ou des alliages silicium-germanium (SiGe) utilisés pour l'alimentation des sondes spatiales dans des générateurs thermoélectriques à radioisotope.

L'utilisation de la thermoélectricité en thermométrie connaît un grand succès depuis le début du XXe siècle et en réfrigération portable depuis les années 2000. Par contre, la thermopile a du mal à émerger car son rendement est peu élevé et les coûts sont importants, cela les limite à des utilisations très ciblées en 2005 (il n'y a pas encore de marché de niche pour la thermopile). Cependant des progrès récents, ainsi qu'un nouvel intérêt pour la thermoélectricité dû à la fois à la hausse des coûts de l'énergie et aux exigences environnementales, ont conduit à un renouveau important des recherches scientifiques dans cette discipline.

Laboratoire de Bure

Agencement des installations de surface et souterraines autour des puits

Le laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute-Marne (LSMHM), ou laboratoire de Bure, est un laboratoire de recherche souterrain à 500 mètres de profondeur localisé sur le territoire de la commune de Bure (Meuse) en France. Il est exploité par l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra).

En France, la solution de référence pour l’évacuation définitive des déchets radioactifs de haute activité et à vie longue est le stockage dans une formation géologique profonde de faible perméabilité. Les performances de sûreté à long terme d’un tel centre de stockage sont dépendantes des caractéristiques de la roche hôte. Les argilites (mélange d’argile et de quartz) du Callovo-Oxfordien (époque du Jurassique) possèdent a priori des caractéristiques physico-chimiques favorables. L’objet du laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute-Marne est donc l’étude de la couche d’argilite située à environ 500 m de profondeur dans l’est du bassin parisien, en vue de déterminer si ses caractéristiques sont cohérentes avec les objectifs de sûreté d’un centre de stockage implanté au sein de la zone de transposition.

Puits Sainte-Marie

Chevalement du puits Sainte-Marie

Le puits Sainte-Marie est l'un des principaux puits des houillères de Ronchamp. Il est situé sur la commune de Ronchamp, dans le département français de la Haute-Saône et la région Bourgogne-Franche-Comté. Il connaît une activité très irrégulière entre 1866 et 1958 et sert très peu à l'extraction, mais subit un coup de grisou le qui fait huit morts et trois blessés. Il sert essentiellement de siège d'aérage pour les autres puits. Il connaît une longue période d'arrêt entre 1896 et 1924.

Le chevalement en béton armé date de la reprise des activités en 1924. Le site ferme définitivement en 1958, à la fin de l'exploitation du bassin minier de Ronchamp et Champagney, le puits est remblayé l'année suivante mais le chevalement échappe à la démolition. Depuis le , ce dernier témoin architectural conservé des mines de charbon de Ronchamp, est inscrit comme monument historique avec le label « Patrimoine du XXe siècle ».

Énergie en Islande

La centrale géothermique de Nesjavellir.

L'Islande est un État insulaire qui dispose d'importantes ressources énergétiques issues de sa géologie unique et de son hydrographie abondante. Grâce à celles-ci, environ 81 % de la production d'énergie primaire totale du pays provient d'énergies renouvelables. En 2007, la géothermie représentait environ 66 % de l'énergie primaire, la proportion d'énergie hydraulique était de 15 % et les combustibles fossiles (principalement le pétrole) de 19 %.

Le principal usage de l'énergie géothermique est le chauffage, la chaleur étant distribuée aux bâtiments grâce à un important réseau de chaleur. L'hydroélectricité représente la majeure partie de la production électrique. La plupart des centrales hydroélectriques sont détenues par Landsvirkjun, la compagnie nationale d'énergie, qui est le principal fournisseur électrique en Islande.

Le potentiel énergétique de l'Islande est bien supérieur aux besoins de sa population d'à peine plus de 300 000 habitants. Or, l'Islande étant une île, située à plusieurs centaines de kilomètres des terres les plus proches, son électricité ne peut être exportée. Ceci a conduit le pays à attirer des industries à forte consommation énergétique sur son territoire, de telle sorte que ces industries représentent de nos jours 77,4 % de la consommation électrique.

Pratt & Whitney F119

Un P&W F119 en phase de test dans les locaux de Nellis Air Force Base.

Le Pratt & Whitney F119 (désigné, en interne, par PW5000) est un turboréacteur double flux et double corps à postcombustion développé par l’Américain Pratt & Whitney entre la fin des années 1980 et le début des années 2000. Propulsant les Lockheed Martin F-22 Raptor, avions de chasse furtifs de l'US Air Force, il est, par conséquent, l'unique moteur de cinquième génération opérationnel à l'heure actuelle.

Le P&W F119 est également l'un des rares turboréacteurs capables de propulser l'avion qu’il équipe à une vitesse supersonique sans avoir recours à la postcombustion ; cette capacité est connue sous la dénomination supercruise, ou supercroisière. Pour cela, il délivre une poussée de l’ordre de 35 000 lbf (156 kN) malgré 40 % de pièces en moins par rapport à son prédécesseur, de façon à diminuer les coûts de maintenance. Le P&W F119 dispose enfin d’une tuyère bidimensionnelle orientable de ±20° dans le but d’améliorer la manœuvrabilité de l’avion...

Énergie en France

Centrale nucléaire de Cattenom

Le secteur économique de l'énergie en France comprend la production locale et l’importation d’énergies primaires, leur transformation éventuelle en énergies secondaires (ou dérivées), le transport et la distribution de ces agents et leur consommation sous forme d’énergies finales, ainsi que les flux d'importations et d'exportations d’énergies.

Le secteur de l'énergie français a été ouvert à la concurrence progressivement entre 1999 et 2007, à l'initiative de l’Union européenne. Le statut des deux acteurs principaux, GDF Suez et Électricité de France, a ainsi évolué au cours des années 2000. Les autres acteurs importants du secteur de l'énergie en France sont Total, ENI, E.ON et Poweo Direct Énergie.

En 2011, la production locale d'énergie primaire représente 138,9 Mtep (dont 115,3 Mtep (soit 541,4 TWh) d'électricité nucléaire), les importations totales d’énergie représentent 157,4 Mtep (essentiellement des produits pétroliers et du gaz dont la production locale est très faible) et les exportations (électricité et de produits raffinés) représentent 32,5 Mtep. L’énergie produite en France l'est essentiellement sous forme d'électricité : 120,9 Mtep, sur un total de 138,9 Mtep produites. En 2012, l'électricité produite provient pour 74,8 % du nucléaire, plaçant ainsi le pays au second rang des producteurs d'énergie nucléaire au monde après les États-Unis. Le reste de la production d’électricité est assurée à partir de sources d’énergie renouvelables (production hydroélectrique : 11,8 %, et plus marginalement, énergies solaire : 0,7 % et éolienne : 2,8 %) et par des centrales thermiques.

En 2011, l’énergie consommée en France l’est principalement par les ménages (32,2 % de la consommation finale totale), le secteur tertiaire (11,9 %), par le secteur des transports (32,1 %), par l’industrie (21,1 %) et le secteur agricole (2,7 %).

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Centrale de Tracy

Photo de la centrale prise de l'autre rive du Saint-Laurent. On voit un bâtiment industriel doté de 4 cheminées. À la droite du bâtiment, on aperçoit un immense pylône électrique.

La centrale thermique de Tracy est une centrale thermique au mazout lourd d'une puissance de 660 mégawatts construite à compter de 1962 par la Shawinigan Water and Power Company puis complétée par Hydro-Québec après l'étatisation des compagnies d'électricité au Québec. Mise en service entre 1964 et 1968, elle est située sur le bord du fleuve Saint-Laurent à Sorel-Tracy, une ville de la Montérégie au Québec.

Utilisée principalement comme centrale de pointe, la centrale thermique de Tracy est particulièrement sollicitée par période de grand froid. En plus de répondre aux besoins ponctuels en hiver, elle a servi plusieurs fois à suppléer aux baisses de niveau des grands réservoirs nordiques d'Hydro-Québec.

Malgré son exploitation sporadique, la centrale a souvent été pointée du doigt en matière de pollution de l'air, étant une source importante de dioxyde de soufre (SO2), d'oxyde d'azote (NOx), de particules fines et de dioxyde de carbone (CO2). La centrale a mis fin à ses opérations à l'hiver 2010-2011 et a été fermée définitivement le en vue de son démantèlement en 2013.

Centrale thermique de Ronchamp

La centrale thermique après 1924.

La centrale thermique de Ronchamp est une centrale à charbon implantée à proximité du puits du Chanois dans la ville de Ronchamp, en Haute-Saône, dans la région française de Bourgogne-Franche-Comté.

Elle est exploitée par les houillères de Ronchamp de sa construction entre 1906 et 1907 jusqu’à la nationalisation en 1946, elle devient alors propriété d'Électricité de France jusqu'à sa fermeture en 1958. Elle est agrandie deux fois entre 1910 et 1924, pour atteindre une puissance de 30 MW. Sa production annuelle varie alors entre 5 et 37 GWh jusqu'en 1950.

Après sa fermeture en 1958, ses installations sont rapidement démantelées, mais les bâtiments sont lentement démolis tout au long de la seconde moitié du XXe siècle. Des vestiges et des traces subsistent au début du XXIe siècle.

Houillères de Ronchamp

En-tête de lettre des « Houillères de Ronchamp », Champagney, Franche-Comté, 1913.

Les houillères de Ronchamp sont des mines de charbon situées dans l'est de la France exploitant la partie occidentale du bassin houiller stéphanien sous-vosgien, sous l'administration de différentes compagnies minières. Elles s'étendent sur trois communes, Ronchamp, Champagney et Magny-Danigon, dans le département de la Haute-Saône. Elles ont produit entre 16 et 17 millions de tonnes pendant plus de deux siècles, du milieu du XVIIIe siècle jusqu'au milieu du XXe siècle pour alimenter les industries saônoises et alsaciennes. Leur exploitation a profondément marqué le paysage du bassin minier de Ronchamp et Champagney avec ses terrils, cités minières et puits de mine, mais aussi l'économie et la population locale (immigration polonaise et traditions minières notamment). Une forte camaraderie et une conscience de classe se développent, notamment avec l'arrivée des Fressais, favorisant plusieurs grèves et mouvements sociaux.

L'exploitation a démarré dans des galeries à flanc de coteaux avant que ne soit creusé le puits Saint-Louis en 1810. Il est le premier véritable puits d'extraction du bassin minier. Les couches de charbon s'enfonçant de plus en plus, les puits se succèdent et sont de plus en plus profonds jusqu’à ce que la compagnie (la Société civile des houillères de Ronchamp) finisse par creuser deux fois de suite le puits le plus profond de France ; le puits du Magny (694 mètres) en 1878 et le puits Arthur-de-Buyer (1 010 mètres) en 1900. À la nationalisation des mines en 1946, les puits en activité et la centrale thermique sont confiés à Électricité de France. Cette exploitation est aussi marquée par des catastrophes minières, en particulier des coups de grisou.

Après la fermeture en 1958, les sites miniers sont mis en sécurité, les infrastructures sont pour la plupart démolies et les ouvriers sont convertis à d'autres activités. Dans les années 1970 et 1990, le musée de la mine Marcel-Maulini et deux associations sont créés pour préserver la mémoire de ce passé minier ; plusieurs sites sont réaménagés pour devenir visitables.

Échelle de Kardashev

Photo en couleur. En avant-plan, un observatoire astronomique émet un rayon de lumière verticalement. En arrière-plan se dessine un amas d'étoiles dans la nuit.

L'échelle de Kardashev (Kardashev scale en anglais, Шкала Кардашева en russe), proposée en 1964 par l'astronome soviétique Nikolaï Kardashev, est une méthode théorique de classement des civilisations en fonction de leur niveau technologique et de leur consommation énergétique. Cette échelle a été largement adoptée par les chercheurs du projet SETI et les futurologues, bien que l'existence de civilisations extraterrestres reste encore hypothétique.

Kardashev a exposé pour la première fois son échelle dans un article présenté lors de la conférence de Byurakan de 1964, rencontre scientifique qui faisait le point sur le programme d'écoute de l'espace par la radioastronomie soviétique. Cet article, intitulé « Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations », du russe « Передача информации внеземными цивилизациями », propose une classification des civilisations en trois types, basée sur le postulat d'une progression exponentielle. Une civilisation de type I est capable d'accéder à l'intégralité de l'énergie produite par sa planète et de la consommer. Une civilisation de type II peut consommer directement l'énergie d'une étoile. Enfin, une civilisation de type III est capable de capter la totalité de l'énergie émise par sa galaxie. Dans un second article, intitulé « Strategies of Searching for Extraterrestrial Intelligence » et publié en 1980, Kardashev s'interroge sur la civilisation, qu'il définit par sa capacité à accéder à l'énergie, pour se maintenir et intégrer l'information provenant de son environnement. Deux autres articles suivent : « On the inevitability and the possible structure of supercivilizations » et « Cosmology and Civilizations », publiés respectivement en 1985 et 1997 ; l'astronome soviétique y propose des pistes pour détecter des supercivilisations et pour orienter les programmes SETI.

L'échelle définie par Kardashev a fait l'objet de deux principales réévaluations : celle de Carl Sagan, qui en affine les types, et celle de Michio Kaku, qui écarte le postulat énergétique au profit de l'économie du savoir. D'autres débats sur la nature des différents types ont permis à de nombreux auteurs de mettre en question la classification originelle de Kardashev, pour la compléter ou pour la réfuter. Deux perspectives critiques ont ainsi vu le jour : l'une qui remet en cause les postulats de Kardashev, les jugeant incomplets ou inconsistants, l'autre qui établit des échelles alternatives. Celle de Kardashev a donné naissance à de nombreux scénarios explorant la possibilité qu'existent des civilisations plus évoluées. Ces scénarios interrogent chacun à sa façon les trois postulats de Kardashev définissant une civilisation : les sources d'énergie, la technologie et la transmission de messages interstellaires...

Puits Arthur-de-Buyer

Puits n° 11

Le puits Arthur-de-Buyer (ou puits no 11) est l'un des principaux puits des houillères de Ronchamp, situé sur le territoire de la commune de Magny-Danigon, dans le département français de la Haute-Saône et la région Bourgogne-Franche-Comté. Ce puits est creusé dès 1894 pour assurer l'avenir de la compagnie minière qui se trouve dans une situation délicate à cette époque. Le projet est mené par Léon Poussigue, directeur des houillères depuis 1891. Il est chargé de diriger des travaux de creusement, de concevoir les bâtiments et d'installer chaque machine. Le siège est baptisé du nom du président Arthur de Buyer, en fonction depuis 1876 et parti en retraite lors de la mise en activité de la fosse.

Le puits est en activité de 1900 jusqu'au début des années 1950 et connait une rénovation en 1928. Sa profondeur est de 1 010 mètres, ce qui en fait le puits de mine le plus profond de France au début du XXe siècle, et le premier à y dépasser la profondeur symbolique de 1 000 mètres. Après que l'on y a exploité la houille pendant près d'un demi-siècle et tenté d'exploiter de l'uranium après la Seconde Guerre mondiale, il fait l'objet de plusieurs tentatives de reconversion, avant de se retrouver en ruine au début du XXIe siècle.

Électron

Des expériences menées avec les tubes de Crookes ont démontré avec certitude l'existence de l'électron. Dans cette photo, le tube est rempli d'un gaz à basse pression. Une tension électrique élevée est appliquée entre la cathode (à l'extrémité gauche) et l'anode (à l'extrémité du coude sous le tube). À la cathode, cette tension fait naître un faisceau d'électrons qui se déplacent en ligne droite (la faible lueur bleue au centre du tube), tant qu'ils ne heurtent pas d'atomes de gaz. À la droite, une pièce métallique en forme de croix de Malte bloque en partie ce flux d'électrons, ce qui crée une ombre à l'extrémité droite. Les autres électrons frappent le fond du tube et le rendent en partie luminescent. Dans le coude sous le tube, le gaz s'illumine (lueur bleu pâle) au passage des électrons déviés, collectés par l'anode.

L'électron est une particule élémentaire qui possède une charge élémentaire de signe négatif et l'un des composants de l'atome avec les neutrons et les protons. Il est fondamental en chimie, car il participe à presque tous les types de liaisons et de réactions chimiques. En physique, l'électron intervient dans une multitude de rayonnements et d'effets. Ses propriétés, qui se manifestent à l'échelle microscopique, expliquent la conductivité électrique, la conductivité thermique, l'effet Vavilov-Tcherenkov, l'incandescence, l'induction électromagnétique, la luminescence, le magnétisme, le rayonnement électromagnétique, la réflexion optique et la supraconductivité, phénomènes macroscopiques largement exploités dans les pays industrialisés. Possédant la plus faible masse de toutes les particules chargées, il sert régulièrement à l'étude de la matière.

Le concept d'une quantité indivisible de charge électrique est élaboré à partir de 1838 par le naturaliste britannique Richard Laming afin d'expliquer les propriétés chimiques des atomes. L'électron est identifié comme le corpuscule envisagé par Joseph John Thomson et son équipe de physiciens britanniques en 1897, à la suite de leurs travaux sur les rayons cathodiques.

C'est à cette époque que Thomson propose son modèle atomique. En 1905, Albert Einstein propose une explication de l'effet photoélectrique — des électrons émis par la matière sous l'influence de la lumière —, qui servira d'argument en faveur de la théorie des quanta. En 1912, Niels Bohr explique les raies spectrales en postulant la quantification de l'orbite des électrons de l'atome hydrogène, autre argument soutenant cette théorie. En 1914, les expériences d'Ernest Rutherford et d'autres établissent solidement la structure de l'atome comme un noyau positivement chargé entouré d'électrons de masse plus faible. En 1923, les résultats expérimentaux d'Arthur Compton convainquent une majorité de physiciens de la validité de la théorie des quanta. En 1924, Wolfgang Pauli définit le principe d'exclusion de Pauli, ce qui implique que les électrons possèdent un spin. La même année, Louis de Broglie émet l'hypothèse, vérifiée plus tard, que les électrons présentent une dualité onde-corpuscule. En 1928, Paul Dirac publie son modèle de l'électron, qui l'amènera à prédire l'existence du positron puis de l'antimatière. D'autres études des propriétés de l'électron ont mené à des théories plus complètes de la matière et du rayonnement.

Moteur Wankel

Des pistons du moteur Wankel : ils ne sont pas cylindriques.

Le moteur Wankel (/[vɑ̃kɛl]/) est un moteur à piston rotatif décrivant un cycle quatre temps, dans lequel un piston « triangulaire » convertit l'énergie issue de la combustion du carburant en une énergie mécanique de rotation transmise au vilebrequin. Le moteur Wankel est, à tort, couramment désigné par le terme « moteur rotatif », bien que les fonctionnements des deux types de moteurs soient radicalement différents.

Le principe du moteur Wankel est basé sur celui de la pompe à palettes, qui remonte à la deuxième moitié du XVIe siècle. Mais c'est seulement dans les années 1950 que le moteur est développé sous sa forme actuelle par celui qui lui a laissé son nom, l'ingénieur allemand Felix Wankel. NSU sera le premier constructeur à en obtenir la licence, équipant ses motos du moteur, avant de la céder à d'autres constructeurs.

Contrairement au moteur à soupapes, le moteur Wankel n'utilise pas le principe du système bielle-manivelle. Il n'engendre aucun mouvement alternatif, ce qui réduit les transformations de mouvement, les frottements, les vibrations et le bruit. L'ensemble comporte également un nombre de pièces réduit. Ces avantages en font une solution technique séduisante ; il trouve une large gamme d'applications, dans tous les domaines des transports (automobiles, motos, aéronefs). Son utilisation dans des véhicules de série reste néanmoins minoritaire, principalement en raison de sa consommation importante et de problèmes d'étanchéité inhérents à son principe même. En 2009, dans le secteur automobile, seul le constructeur Mazda intègre encore ce moteur à ses véhicules.

Haut fourneau

Photo panoramique d'une coulée au Haut fourneau 2 de Dąbrowa Górnicza (Pologne). La disposition de l'appareil, au centre d'une halle circulaire, est typique des hauts fourneaux soviétiques.

Un haut fourneau est une installation industrielle destinée à simultanément désoxyder et fondre les métaux contenus dans un minerai, par la combustion d'un combustible solide riche en carbone. En général, le haut fourneau transforme du minerai de fer en fonte liquide, en brûlant du coke qui sert à la fois de combustible et d'agent réducteur. Bien que la fonte produite soit un matériau à part entière, cet alliage est généralement destiné à être affiné dans des aciéries.

Le haut fourneau produit de la fonte en fusion, par opposition au bas fourneau, qui produit une loupe de fer solide. Il en est pourtant une évolution directe, mais il ne s'est généralisé que lorsqu'on a su valoriser la fonte produite. Ainsi, la Chine développe dès le Ier siècle l'usage du haut fourneau en même temps que la fonderie. L'Occident ne l'adopte qu'après le XIIe siècle, avec la mise au point des méthodes d'affinage de la fonte en acier naturel. C'est là qu'il évolue vers sa forme actuelle, la généralisation du coke et du préchauffage de l'air de combustion contribuant à la première révolution industrielle.

Devenu un outil géant, sans que son principe fondamental ne change, le haut fourneau est maintenant un ensemble d'installations associées à un four. Malgré l'ancienneté du principe, l'ensemble reste un outil extrêmement complexe et difficile à maîtriser. Son rendement thermique et chimique exceptionnel lui a permis de survivre, jusqu'au début du XXIe siècle, aux bouleversements techniques qui ont jalonné l'histoire de la production de l'acier.

Qu'il soit « cathédrale de feu » ou « estomac », le haut fourneau est aussi un symbole qui résume souvent un complexe sidérurgique. Il n'en est pourtant qu'un maillon : situé au cœur du processus de fabrication de l'acier, il doit être associé à une cokerie, une usine d'agglomération et une aciérie, usines au moins aussi complexes et coûteuses. Mais la disparition de ces usines, régulièrement annoncée au vu des progrès de l'aciérie électrique et de la réduction directe, n'est pourtant toujours pas envisagée.

Exploitation de schiste de Creveney

L'usine de distillation.

L'exploitation de schiste de Creveney par la Société des Schistes et Pétroles de Franche-Comté, pour la fabrication du carburant appelé Natioline, est composée d'une mine à ciel ouvert de schiste bitumineux et d'une usine de distillation du pétrole. Elle est implantée à Creveney en Haute-Saône dans l'Est de la France.

Cette industrie exploite 20 000 tonnes de pyroschiste d'âge toarcien entre 1929 et 1936 avec une production industrielle en 1934 employant environ 80 personnes. Cette roche est distillée pour obtenir de l'huile de schiste qui est ensuite raffinée. Un raid automobile est organisé dans les colonies françaises, la « croisière technique africaine », pour promouvoir le carburant.

Des vestiges (pollués) des installations et la zone d'extraction subsistent au début du XXIe siècle.