Den produksjon av elektrisitet er egentlig en industrisektor som leverer sine kunder med strøm for deres behov. For strømleverandører er dette det første trinnet i denne forsyningen, som følges av overføring og distribusjon og inkluderer lagring .
Elektrisitetsproduksjon utføres fra slutten av XIX - tallet i kraftverk . Kraftstasjonene transformerer primærenergier , vanligvis takket være elektriske generatorer som drives enten av en termisk maskin som leveres med fossilt brensel ( kull , naturgass eller petroleum ), med organisk drivstoff ( biomasse , avfall ) eller med kjernefysisk fisjon , eller direkte av vannkraft eller vindmekanisk energi . Den solenergi og geotermisk energi er andre energikilder Elektrisk også utnyttet.
Andelen elektrisitet i det globale endelige energiforbruket var på 19,3% i 2018. Verdens elektrisitetsproduksjon i 2018 kom fra fossile brensler for 63,9%, atomkraft for 10,1% og fornybar energi for 25,5% (vannkraft 16,2%, vindkraft 4,8%, sol 2,1%, biomasse 1,9%, geotermisk energi 0,3%). De to viktigste elektrisitetsproduserende land står for 43,7% av verdensproduksjonen: Kina 27% og USA 16,7%.
I 1868, belgisk oppfinneren Zénobe Gramme forbedret likestrømsdynamoen , er startpunktet for den moderne elektrisk industri, og stiftet Société des maskiner magnétoelriques Gramme med industri Hippolyte Fontaine . Noen år senere ble boulevardene til de store hovedstedene opplyst av Jablochkoff-stearinlyset drevet av Gramme-maskiner, før det ble fortrengt av glødelampene til Thomas Edison. Den andre industrielle revolusjonen er i gang.
I 1878 ble et vannkraftverk på 7 kW bygget av William George Armstrong i Cragside (i) i England . Den henter sin energi fra innsjøer som ligger på ingeniørens eiendom, via dynamoer, og forsyner hjemmet så vel som maskiner og gårdsbygninger.
I 1882 bygde Thomas Edison kraftverket Pearl Street Station , det første i USA. Den huser seks ”Jumbo” -dynamoer drevet av dampmotorer , den siste produseres med kull, og gir likestrøm i en radius på 800 m . Med en kapasitet på 1200 lamper lyser den opp 85 hjem , kontorer og butikker på Manhattan . Mindre enn et år senere lyser andre planter, alltid kraftigere, mer enn 430 New York-bygninger med mer enn 10.000 pærer. Det er også det første kraftvarmeanlegget , hvor spillvarmen distribueres til nærliggende bygninger og damptrykk som selges til lokale fabrikker. Teknologien vil deretter bli tatt i bruk over hele verden.
I 1890 kom vekselstrømmen seirende ut av krigen mot strømmen som motsatte den mot likestrømmenes partisaner. Sentralisert strømproduksjon ble da utbredt takket være høyspentstransport av energi.
Produksjonsmidlene er forskjellige og avhenger av mange faktorer, inkludert:
Produksjon etter energitype.
Detalj av fornybare energier.
Elektrisitet blir ofte presentert som " ren energi ". Ved å bruke utstyret slipper det ut lokale eller forurensende gasser eller klimagasser . Strøm er imidlertid ikke naturlig tilgjengelig på jorden, det er bare en energibærer . Den fremstilles ved omdannelse av primærenergi inn i " kraft ", eller mest strøm produksjonsprosessen, særlig de som er mest vanlig i de tidlige XXI th århundre, har uheldige virkninger på miljøet:
I tillegg krever konstruksjon av en hvilken som helst konstruksjon og hvilken som helst maskin materialer og kroppslig energi , som i seg selv involverer forurensning, utslipp og andre miljøpåvirkninger . Den analyse livssyklus viser således, for eksempel, at en vindturbin er ansvarlig for indirekte CO 2 utslipp.som representerer, gjennomsnittlig over levetiden, 12,7 g / kWh , 11/13 av disse utslippene som oppstår under fremstillingen; dessuten kompenserer all energien den produserer i løpet av sitt første driftsår bare for den energien som ble brukt for å sette den i drift (heldigvis er hastigheten på avkastning gjennom hele levetiden en av de beste blant fornybare energier). Til sammenligning er kjernekraft ansvarlig for utslipp i samme størrelsesorden, solceller fra 40 til 45 g / kWh , gass termisk fra 400 til 500 g / kWh og kullfyret termisk fra 1000 g / kWh .
I følge Richard York og Jean-Marc Jancovici , på globalt nivå, er det mer sannsynlig at fornybare energier blir lagt til konvensjonelle energier enn å erstatte dem, spesielt innen elektrisitet.
Den kull står for 36,4% av verdens elektrisitetsproduksjon i 2019; totalt var 62,8% av den globale elektrisitetsproduksjonen karbonbasert i 2019. I Asia risikerer de flere kullkraftprosjektene å undergrave klimamålene. I Frankrike , hvor elektrisitetsproduksjon hovedsakelig er av kjernefysisk opprinnelse , CO 2 utslippi 2015, 23,1 Mt for 546 TWh , dvs. 0,06 kg (CO 2) / kWh.
I følge en studie publisert i Nature i 2020, til og med antatt at karboninnholdet i elektrisitet ikke viser noen forbedring, er det fortsatt interesse for å flytte til elbiler for transport og varmepumper for bygninger. Dette forklares med forbedringen i primærenergikoeffisienten (PEC) tillatt av kraftvarmeproduksjon og kraftverk med kombinert syklus. Det internasjonale energibyrået kommer til samme konklusjon. Det vurderes blant annet å avkarbonisere elektrisitet, binding av CO 2.
Produksjonen av elektrisk energi oppnås ved å konvertere en annen form for energi .
Alle de ovennevnte kraftverkene opererer ved sluttkonvertering av mekanisk energi til elektrisk energi gjennom en generator som en synkron maskin (generator) som produserer vekselstrøm eller en dynamo som produserer likestrøm .
Et solcelleanlegg omdanner en del av energien fra solstråling til likestrøm gjennom en solcelleanlegg . Denne energien kan lagres i batterier eller konverteres til vekselstrøm av en omformer .
De termoelektriske kraftverkene bruker varmeenergi, som konverteres via de termoelektriske modulene som produserer likestrøm .
Den potensielle energien utnyttes i tidevannskraftverk , på demninger og kraftverk over vannet .
Mesteparten av tiden produseres elektrisitet fra en varmekilde ved bruk av vanndamp som en tøffing for energi. Dampen snur deretter turbiner som er koblet til elektriske generatorer . Energiene vannkraft og vind er unntak, siden det er energien fra vann og vind som beveger seg som produserer et verk direkte i en turbin koblet til en generator.
De kjernekraftverk ofte bruke en primærkrets og en sekundærkrets damp, for fysisk å isolere kjernefysisk reaktor av generatorrommet og andre fasiliteter.
Enkelte installasjoner, kjent som kraftvarme , kombinerer generering av elektrisitet og varme. Det sistnevnte kan anvendes for industrielle prosesser, i microcogeneration for husholdnings oppvarming , eller i oppvarming nettverk . Disse kombinerte kraftverkene, som vanligvis brenner naturgass , oppnår de beste utbyttene etter vannkraftverk.
Det er også kombikraftverk (CCC) som, for å være mer effektiv og derfor mindre forurensende per kilowatt-time produsert, utnytte restvarmeenergi fra avgassene fra gassturbinen for å produsere damp som brukes i produksjonen. En damp turbin som kjører en andre generator.
Eksperimenter pågår for å bruke geotermisk energi til å produsere elektrisitet ved å grave veldig dypt i harde bergarter, noe som gjør det mulig å varme opp en varmeoverføringsvæske som tilfører damp til en turbin (via en varmepumpe når temperaturen er for høy). Lav).
Alle ikke-elektriske motorkjøretøyer bruker en liten generator mekanisk koblet til hovedmotoren for lokal generering av lavspent strøm, et lagringsbatteri erstatter den mens hovedmotoren er slått av.
Booster- eller nødenheter, kalt generatorer , tillater engangsproduksjon av elektrisitet, de bruker alle en forbrenningsmotor for å drive generatoren. og kan være:
Spesielt USA er sterkt avhengig av fossile brensler for elektrisitet ( olje , naturgass , kull ). Sikkerhetskompleksiteten til kjernekraft betyr at det ikke har blitt bygget atomkraftverk i USA siden 1970-tallet (etter atomulykken på Three Mile Island , i delstaten Pennsylvania ).
Siden elektrisk energi neppe er egnet for lagring , må balansen mellom strømproduksjon og forbruk til enhver tid sikres av en nettoperatør . Imidlertid svinger strømbehovet daglig (avhengig av husholdningens behov spesielt), ukentlig (avhengig av værforhold ) og årlig (sesongvariasjoner).
Som et resultat etableres en daglig energiproduksjonsplan av strømleverandørene, og de forskjellige produksjonsmåtene aktiveres i henhold til planlagte eller uforutsette variasjoner i forbruket. For eksempel, i Frankrike , kjernekraftverk avstedkomme egenskaper som “base”, det vil si meget store mengder elektrisk kraft (fra 900 til 1450 MW pr kraftverk); de kraftverk kan begynne i løpet av timer og gi den "semi-kjerne", i kontinuerlig drift eller sesong; endelig, vannkraft dammer svare på noen få minutter til “peak” av strømforbruket.
Andelen elektrisitet i det endelige energiforbruket var 19,3% i 2018 globalt, mot 9,4% i 1973.
I 2019, for første gang, veide ny generasjon fornybare energier (sol, vind, biomasse, etc. ) tyngre i den globale elektrisitetsmiksen (10,39% kumulativt) enn kjernefysisk (10,35%). I juli 2021 anslår tenketanken Carbon Tracker at global kraftproduksjon fra fossile brensler hadde nådd sin topp, da nye markeder nå også oppfyller deres behov med økende avhengighet av fornybar energi.
I 2018 var fordelingen av produksjonskilder som følger:
Kilde | 2018 ( TWh ) |
Variasjon 2000-2018 |
Andel i 2000 |
Del i 2018 |
---|---|---|---|---|
Kull | 10 160 | + 69% | 38,6% | 38,0% |
Olje | 784 | -34% | 7,6% | 2,9% |
Naturgass | 6.150 | + 122% | 17,9% | 23,0% |
Totalt antall fossiler | 17,094 | + 72% | 64,2% | 63,9% |
Kjernefysisk | 2,710 | + 5% | 16,7% | 10,1% |
Hydraulisk | 4.325 | + 60% | 17,4% | 16,2% |
Geotermisk | 89 | + 71% | 0,3% | 0,3% |
Biomasse | 518 | + 356% | 1,3% | 1,9% |
Avfall | 39 | + 122% | 0,2% | 0,1% |
Vindkraft | 1.273 | + 3962% | 0,2% | 4,8% |
Solcellepanel | 554 | + 69200% | 0,005% | 2,1% |
Solar th. | 11 | + 2052% | 0,003% | 0,04% |
Tidevann | 1 | + 84% | 0,004% | 0,004% |
Total EnR | 6,811 | + 134% | 18,8% | 25,5% |
Avfall fornyes ikke | 80 | + 149% | 0,2% | 0,3% |
Andre | 35 | + 57% | 0,1% | 0,1% |
Total | 26,730 | + 72% | 100% | 100% |
Datakilde: International Energy Agency PV = solcelleanlegg; EnR = fornybar energi; solenergi th. = termodynamisk sol. |
Land | Generasjon (TWh) |
% verdensomspennende | % fossiler | % kjernefysisk | % EnR | |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | Kina | 7,218 | 27,0% | 69,9% | 4,1% | 26,0% |
2 | forente stater | 4,455 | 16,7% | 63,6% | 18,9% | 17,4% |
3 | India | 1,583 | 5,9% | 78,6% | 2,4% | 19,0% |
4 | Russland | 1.115 | 4,2% | 64,0% | 18,4% | 17,7% |
5 | Japan | 1.058 | 4,0% | 71,5% | 6,3% | 20,3% |
6 | Canada | 654 | 2,4% | 19,3% | 15,5% | 65,2% |
7 | Tyskland | 643 | 2,4% | 50,9% | 11,8% | 37,3% |
8 | Brasil | 601 | 2,2% | 15,0% | 2,6% | 82,3% |
9 | Sør-Korea | 590 | 2,2% | 72,0% | 23,0% | 4,3% |
10 | Frankrike | 582 | 2,2% | 8,1% | 71,0% | 20,9% |
11 | Saudi-Arabia | 378 | 1,4% | 100% | 0% | 0,04% |
12 | Mexico | 336 | 1,3% | 79,5% | 4,1% | 16,4% |
1. 3 | Storbritannia | 333 | 1,2% | 45,0% | 19,5% | 35,5% |
14 | Iran | 310 | 1,2% | 92,3% | 2,4% | 5,3% |
15 | Tyrkia | 305 | 1,1% | 67,6% | 0% | 32,1% |
16 | Italia | 290 | 1,1% | 58,9% | 0% | 40,9% |
17 | Indonesia | 284 | 1,1% | 82,6% | 0% | 17,4% |
18 | Spania | 274 | 1,1% | 40,5% | 20,3% | 39,2% |
19 | Taiwan | 276 | 1,0% | 84,1% | 10,0% | 5,9% |
20 | Australia | 261 | 1,0% | 82,9% | 0% | 17,1% |
21 | Sør-Afrika | 256 | 1,0% | 88,9% | 4,5% | 6,6% |
Total verden | 26,730 | 100% | 63,9% | 10,1% | 25,5% |
I flere år har en årlig runde bord samlet regulatorer fra USA og Association of European Union Regulators (CEER). I 2006 ble en online delingsplattform opprettet av energiregulatorer.
I oktober 2009, 200 energi regulatorer og 11 regionale foreninger har skapt en “International Confederation of Energy Regulators” (ICER) for å utveksle informasjon om “ god praksis ” om problemstillinger knyttet til energi regulering.
Fire temaer og arbeidsgrupper ble valgt av ICER: