Beaucoup d’entre nous ne comprennent pas vraiment comment l’électricité fonctionne. Il suffit qu’elle fonctionne – vous tournez l’interrupteur, et la lumière s’allume dans la pièce. Il peut donc être surprenant d’apprendre qu’il existe en fait deux types d’électricité différents que nous utilisons pour alimenter les nombreux appareils de notre vie. On les appelle courant alternatif et courant continu, ou AC et DC (pas le groupe de rock des années 70).
Dans les termes les plus simples, le courant continu ne circule que dans un sens, tandis que le courant alternatif circule dans les deux sens. Par exemple, une lampe de poche fonctionne en courant continu, la charge provenant de la batterie et alimentant l’ampoule. Un plafonnier dans votre maison, en revanche, utilise du courant alternatif qui change constamment de polarité en passant par le système électrique de votre maison.
Mais pourquoi avons-nous besoin de deux types d’électricité différents, et comment ces systèmes en duel ont-ils été développés ? La réponse se trouve dans une rivalité amère entre deux des inventeurs les plus célèbres de l’histoire américaine.
Les origines du courant continu
Avant les années 1870, les gens comptaient sur les lampes à gaz, les bougies ou les lanternes pour éclairer leur environnement la nuit. Il y avait eu des progrès dans les batteries rudimentaires et l’éclairage électrique, mais rien d’assez pratique pour un usage quotidien. Tout a changé lorsque Thomas Edison a inventé, en 1879, une ampoule à incandescence bien plus fiable que tout ce qui avait été fait auparavant.
Avec les ampoules électriques est apparue la possibilité d’alimenter les maisons et même des villes entières, et Edison avait les yeux rivés sur l’accaparement de ce marché naissant. Ses ampoules fonctionnaient sur du courant continu, produit par des centrales électriques connues sous le nom de dynamos qui utilisaient des moteurs à vapeur pour générer l’électricité. L’inventeur a été le fer de lance de la mise en place de nombreuses centrales à courant continu dans la ville de New York dans les années 1880 via sa société Edison Electric, un prédécesseur de General Electric.
Les lumières électriques dans les maisons et les entreprises ont été une révélation, mais l’utilisation de l’électricité en courant continu avait ses inconvénients. Le courant provenait directement de l’installation de production à 110 volts, et ne pouvait parcourir qu’un kilomètre environ avant de perdre trop de tension. Cela signifiait qu’il fallait utiliser beaucoup de biens immobiliers précieux en ville pour construire des centrales électriques, tandis que les communautés rurales étaient complètement laissées de côté dans la révolution de l’électricité.
L’essor du courant alternatif
L’un des employés d’Edison, un jeune homme nommé Nikolai Tesla, avait une idée pour remédier à certains des inconvénients du courant continu. Tesla avait inventé un moteur qui générait du courant alternatif. Le courant alternatif est produit, de manière appropriée, à l’aide d’un alternateur qui fait tourner un aimant à l’intérieur d’une bobine de fil, ce qui crée de l’électricité de polarité constamment inversée, car le fil interagit avec les côtés alternatifs du champ magnétique.
Au delà de la nouvelle forme d’électricité elle-même, la clé de l’idée de Tesla était les transformateurs, ou des bobines de différentes tailles pour modifier la tension de l’électricité. Grâce à la puissance des transformateurs, le courant alternatif est devenu avantageux pour la production et la distribution à grande échelle, car plus la tension est élevée, plus la transmission est efficace. Les lignes à haute tension sont trop dangereuses pour être introduites dans un bâtiment, mais grâce à un transformateur, la tension peut être réduite à des niveaux plus sûrs à l’approche de sa destination finale, les maisons et les bureaux.
La tension du courant continu ne pouvait pas être facilement modifiée, elle s’est donc avérée beaucoup moins utile pour les opérations à grande échelle, car vous avez le choix entre transmettre à une tension faible et inefficace, ou envoyer des niveaux de volt dangereusement élevés dans les maisons des gens.
La guerre des courants
Malgré les promesses montrées par les inventions de Tesla, Edison n’était pas intéressé à aider à développer la technologie, donc Tesla est parti pour se lancer seul. Il en résulte un certain nombre de brevets, qu’il vend en 1888 à George Westinghouse, fondateur de la Westinghouse Electric Company.
Westinghouse et les entreprises d’Edison se disputent férocement les droits lucratifs d’électrification des villes américaines dans une compétition surnommée la « guerre des courants ». Edison lance une campagne de lobbying qui vante les dangers du courant alternatif afin d’empêcher la prolifération de l’invention de Tesla. Pour démontrer que le courant alternatif pouvait littéralement être mortel, les employés d’Edison ont inventé une chaise électrique à courant alternatif, qui a été utilisée par l’État de New York pour exécuter les prisonniers condamnés. Edison a même fait des démonstrations publiques d’électrocution d’animaux errants à l’aide de courant alternatif dans ses tentatives de détourner le public du système rival.
La compétition a atteint son paroxysme lors de l’Exposition universelle de 1893 à Chicago, lorsque Tesla a remporté le contrat pour alimenter l’événement en électricité. Le coup décisif a été porté trois ans plus tard lorsque George Westinghouse a utilisé les chutes du Niagara pour alimenter un générateur de courant alternatif qui a apporté l’électricité sur 26 miles à Buffalo en 1896. Avec cela, le courant alternatif avait prouvé son utilité, et il a continué à dominer le secteur de l’électricité alors que les lumières s’allumaient dans les foyers à travers les États-Unis dans les années et les décennies qui ont suivi.
La production de courant alternatif et de courant continu aujourd’hui
Au cours des dernières décennies, la technologie permettant de générer et de transmettre du courant continu haute tension, ou CCHT, est arrivée sur le marché, et dans certains cas, elle est plus efficace que le courant alternatif, mais le courant alternatif reste le vainqueur écrasant du réseau électrique.
La plupart des types de centrales électriques sont conçus sur les mêmes principes de base que l’alternateur de Tesla, en créant du courant alternatif à l’aide d’un champ magnétique rotatif. Les centrales au charbon, au gaz et nucléaires fonctionnent en chauffant de l’eau et en utilisant la vapeur pour faire tourner le générateur, tandis que les installations de production hydroélectrique et éolienne exploitent la puissance de la nature pour faire tourner les turbines directement.
Les panneaux solaires, eux, produisent du courant continu. Si l’électricité est destinée au réseau ou à alimenter le système électrique d’une maison, elle doit d’abord être convertie en courant alternatif par un onduleur. Sinon, les sources les plus courantes de courant continu sont les batteries. De manière connexe, le courant continu est beaucoup plus facile à stocker, donc à mesure que le stockage de batteries à grande échelle prolifère en conjonction avec la production d’énergie renouvelable, le CC a une autre occasion de prendre davantage pied sur le réseau électrique.
Les lignes électriques à haute tension transportent généralement l’électricité en CA à environ 345 000 volts, tandis que les lignes de transmission locales sont autour de 13 800 volts, ce qui reste extrêmement dangereux pour toute personne qui entre en contact. Au moment où elle atteint votre maison, la tension est abaissée par des transformateurs à une valeur comprise entre 120 et 240 volts afin que vous puissiez alimenter en toute sécurité vos appareils électriques et électroménagers.
Ce que les différents types de courant signifient pour vous
Le courant alternatif et le courant continu jouent tous deux un rôle important dans le ménage moyen. Les appareils électroménagers de votre maison, tels que votre réfrigérateur, votre machine à laver et votre lave-vaisselle, utilisent le courant alternatif. Dans les maisons qui ne sont pas reliées à une ligne de gaz naturel, la plupart des fours, des chauffe-eau, des fours et des séchoirs fonctionnent également en courant alternatif.
Mais le courant continu a son utilité. La partie alternative du CA se produit rapidement – aux États-Unis, les électrons changent de direction 60 fois par seconde, ce que l’on appelle aussi 60 Hertz. Cependant, même si l’alternance est si rapide, il y a de petites pertes de puissance chaque fois que le courant change de direction. Ce n’est pas un problème pour les ampoules ou d’autres appareils qui sont construits pour utiliser le courant alternatif, mais les appareils électroniques modernes et sensibles ne s’en sortent pas si bien avec des interruptions de courant, même incommensurablement brèves.
C’est pourquoi de nombreux appareils plus récents, comme les chargeurs de téléphones portables, les ordinateurs et les téléviseurs, utilisent le courant continu, en utilisant des adaptateurs de courant pour convertir le courant alternatif provenant des prises murales. Le marché du courant continu est sur le point de continuer à se développer sous la forme de voitures électriques, qui fonctionnent en courant continu à partir de leurs batteries.
C’est pourquoi, bien que la guerre des courants ait pu se terminer il y a plus de 100 ans, la concurrence entre le courant alternatif et le courant continu pour alimenter notre vie quotidienne perdure.
A propos d’Aaron Kase
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