Les grandes dates de l'électricité

1600

1600

Le mot « électricité »

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1600

Le mot « électricité »

William Gilbert (1544-1603), médecin de la reine Élisabeth Ière d'Angleterre va se révéler être un véritable chercheur dans les domaines du magnétisme et de l'électricité.

Après de longues années d'expériences sur les aimants naturels et artificiels, les boussoles et les corps électrisables, il publie De Magnete (De l'aimant), considéré comme le premier livre de physique expérimentale publié en Angleterre.

Pour Gilbert, contrairement à ce que Thalès de Milet avait pu constater dans l'Antiquité grecque, l'ambre n'est pas la seule substance capable d'attirer les corps légers. D’autres matériaux (soufre, verre, diverses résines...) peuvent également se charger par frottement en électricité statique.

Il baptise « electrica » ces corps qui ont la même propriété que l'ambre - dont le nom en grec n'est rien d'autre qu'elektron !

Les expériences électrostatique au Palais de la Découverte

Le mot « électricité »

1700

1729

La conduction électrique

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1729

La conduction électrique

C’est en amont que Stephen Gray, (1666-1736) teinturier de métier, va faire des expériences d'électrostatique à ses heures perdues et découvrir la conduction électrique !

Il se rend compte par hasard que le bouchon de liège qui ferme un tube de verre électrisé par frottement, est capable d'attirer des objets légers.

Multipliant les essais avec différents matériaux, il conclut que c'est la nature du matériau qui détermine s'il y a ou non « communication électrique ». Il peut aussi affirmer qu'il existe deux catégories de corps, les conducteurs et les isolants.

Grâce à Gray, l'électricité concerne désormais tous les corps et la conduction remplace l'attraction comme propriété fondamentale.

Quelques années plus tard, l'abbé Nollet reprendra les conclusions de Gray dans ses expériences sur le corps humain.

La conduction électrique

 

1745

Le premier condensateur électrique

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1745

Le premier condensateur électrique

Le premier condensateur électrique

Pieter van Musschenbroek (1692-1761), professeur de physique à l'université de Leyde (Hollande), cherche à électriser l'eau pour en « tirer le feu » comme bien d'autres avant lui.

Il passe outre les règles de sécurité et retire à la main la tige métallique plongée dans une bouteille d'eau et reliée à une machine électrique.

La secousse est sans précédent ! Musschenbroek écrira ensuite à l’Académie des Sciences de Paris : « je veux vous communiquer une expérience nouvelle, mais terrible, que je vous conseille de ne point tenter vous-même ». Une recommandation que personne ne suivra, ce qui rendra la bouteille populaire dans toute l'Europe sous le nom de « bouteille de Leyde ».

Cette bouteille a donc accumulé, « condensé » de l’électricité. Elle est le prototype de ce que l'on appellera plus tard le condensateur, qui sera très vite perfectionné pour le rendre plus efficace.

1752

Le paratonnerre

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1752

Le paratonnerre

Cette invention est la plus célèbre de Benjamin Franklin (1706-1790), écrivain américain de génie et habile diplomate, actif dans l'indépendance des colonies britanniques d'Amérique.

Au cours d'expériences électriques, il constate que la force électrique ressemble beaucoup à la foudre.

Pour vérifier son hypothèse, il confectionne un cerf-volant et le fait voler avec un fil de soie un jour d'orage. Il montre que la clé attachée au fil peut charger une bouteille de Leyde.

Il remarque aussi que les conducteurs à bouts pointus déchargent plus silencieusement et plus loin que ceux à bouts ronds. Il en déduit qu'en attachant « debout des barres de fer, pointues comme des aiguilles », reliées à un fil jusqu'à la terre, les bâtiments pourraient être protégés de la foudre. Le paratonnerre est né !

Les premiers exemplaires sont installés dès 1752 sur sa maison et l'Académie de Philadelphie.

The Benjamin Franklin Tercentenary
 

Le paratonnerre

1785

La loi de Coulomb

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1785

La loi de Coulomb

La loi de Coulomb

Cette loi permet de mesurer la force exercée entre deux corps porteurs de charges électriques. Charles-Augustin Coulomb (1736-1806) l’a énoncée sous la formulation suivante: « les forces électriques s’exercent en raison inverse du carré de la distance » .

Pour arriver à ce résultat, délicat à mesurer tant les forces électriques sont faibles par rapport au poids des corps, cet ingénieur militaire et fin expérimentateur a construit une balance un peu spéciale, la balance à torsions. Elle lui servira pour établir une loi analogue pour les interactions entre pôles d'aimants.

Il transformera le statut de l'expérience en physique, en la faisant s'appuyer sur les mathématiques et une instrumentation de précision.

En 1881, le nom de Coulomb sera attribué à l'unité de charge électrique, c'est-à-dire à la quantité de courant débité par un courant d'1 ampère pendant 1 seconde.

La balance de Coulomb
 

1799

La pile

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1799

La pile

Alessandro Volta (1745-1827) est passionné de sciences depuis son plus jeune âge et notamment de phénomènes électriques.

Ses travaux de classification des métaux du point de vue électrique le conduisent à inventer un appareil entièrement nouveau, composé d'empilements de disques de zinc et de cuivre, séparés par un tissu imbibé de saumure, le tout relié par un fil conducteur.

Cet « appareil voltaïque » peut se recharger instantanément et permet ainsi de produire, à volonté, des courants électriques stables et de forte intensité. L'électricité, jusque-là statique, devient dynamique.

Se recueillant devant le mausolée de Volta à Côme en 1933, Albert Einstein dira de la pile de Volta qu'elle « est la base fondamentale de toutes les inventions ».

C'est en son honneur que le nom de volt fut donné à l'unité de tension électrique.

Alessandro Volta
 

La pile

1800

1820

L'électroaimant

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1820

L'électroaimant

Au cours d'une séance de l'Académie des sciences animée par François Arago (1786-1853), André-Marie Ampère (1775-1836) découvre le lien entre électricité et magnétisme. Les travaux de Hans-Christian Œrsted ont montré qu'un fil métallique, relié aux pôles d’une pile et placé au-dessus d'une boussole, fait dévier l'aiguille.

Arago et Ampère reproduisent l'expérience et se lancent dans d’intenses recherches. Ampère démontrera aussi que deux fils conducteurs en spirales s'attirent ou se repoussent lorsqu'ils sont parcourus par un courant. C’est l'électroaimant, utilisé aujourd'hui dans les moteurs et générateurs.

Avec la démonstration des courants électriques dans les aimants, Ampère jette les bases d'une nouvelle branche de l'électricité, l'électrodynamique.

Depuis 1881, le nom d'Ampère désigne l'unité d'intensité du courant électrique.

L'électroaimant

1822

Le premier moteur électrique rotatif

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1822

Le premier moteur électrique rotatif

En mars 1822, le physicien britannique Peter Barlow (1776-1862) utilise un appareil composé d'un aimant en forme de fer à cheval placé de part et d'autre d'une roue métallique dont les dents plongent dans du mercure (conducteur).

Il réalise alors une « expérience curieuse » dans le prolongement des interrogations de Michael Faraday (1791-1867) sur les rotations continues. En reliant le mercure et la potence à une pile, le courant passe entre le centre de la roue et les dents. La roue « se met immédiatement à tourner avec une vitesse telle qu'on peut à peine la suivre à l'œil », résultat de la force électromagnétique exercée par l'aimant sur ces courants.

Sa roue est considérée comme le premier moteur électrique rotatif à courant continu.
Et son expérience est devenue un classique pour illustrer la loi de Laplace régissant les interactions d'un champ magnétique sur un courant.

La roue de Barlow

Le premier moteur électrique rotatif

1826

La loi d'Ohm

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1826

La loi d'Ohm

La loi d'Ohm

Cette loi physique fondamentale, fruit des travaux du physicien allemand Georg Simon Ohm (1787–1854), a permis de faire la connexion entre intensité et tension.

Ainsi, dans son œuvre maîtresse Die galvanishe Kette, Ohm affirme la relation de proportionnalité directe entre la tension (différence de potentiel) aux bornes d'un conducteur et l'intensité du courant électrique qui le traverse.

Une loi que l'on écrit aujourd'hui U = RI, R étant la résistance du conducteur qui s'exprime donc en ohm (symbole Ω).

Compte tenu de ses origines modestes, les travaux d'Ohm ne seront pas reconnus par ses pairs qui étaient de surcroît peu enclins aux développements mathématiques en physique.

La reconnaissance lui vint des autres pays d'Europe et en 1841, il sera récompensé par la Royal Society, l'équivalent anglais de l'Académie des sciences de Paris.

1834

Les lois de l'électrolyse

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1834

Les lois de l'électrolyse

Bien que l'expérience de l'électrolyse ne soit pas nouvelle, ce sont les travaux de Michael Faraday (1791-1867) qui vont donner une nouvelle dimension à ce processus de conversion de l'énergie électrique en énergie chimique.

En observant ces phénomènes, ce physicien anglais énonce 2 lois fondamentales :

  • la masse de produit déposée à une électrode est proportionnelle à la quantité de courant traversant la solution
  • la masse du dépôt engendré est proportionnelle à la masse atomique de l'élément déposé, divisée par un petit nombre entier

Ces lois ont constitué un atout majeur pour les partisans de la théorie atomique jusqu'à ce que Joseph Thomson mette en évidence l'électron en 1897.

Entre 1831 et 1839, Faraday multiplia des découvertes fondatrices de l'électricité moderne, notamment l'induction électromagnétique dont les applications servent de base à toute l’industrie électrique.

Les lois de l'électrolyse

1838

Le télégraphe électrique

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1838

Le télégraphe électrique

Nombreux ont été les inventeurs à se pencher sur le télégraphe électrique. Mais c'est l'Américain Samuel Morse (1791-1872) qui déposa une demande de brevet, en même temps que celui de son code.

Son génie a été de concevoir une machine plus pratique, plus efficace, meilleur marché et plus facile à utiliser que les autres.

Le principe repose sur l'emploi d’électroaimants associés à un levier émetteur et à un récepteur enregistreur. L'interruption du courant dans le circuit émetteur, alimenté par une source de tension continue, produit un courant de rupture dans la bobine émettrice. Ce courant actionne un électroaimant récepteur et le levier inscripteur qui lui est associé.

Le télégraphe sera décliné selon les usages : à cadran dans les chemins de fer, à clavier dans les imprimeries...

Dès 1858, une liaison télégraphique permettra à l'Amérique et l'Europe d'échanger des messages.

Le télégraphe de Chappe

Le télégraphe électrique

1839

Le premier bateau à moteur électrique

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1839

Le premier bateau à moteur électrique

Le premier bateau à moteur électrique

Dès 1834, l'ingénieur prussien Moritz Hermann von Jacobi (1801-1874) s'attèle à trouver des débouchés à l'électricité dans le domaine de la propulsion.

Plutôt que de reproduire le mouvement de va-et-vient du piston d'une machine à vapeur, il conçoit une machine rotative composée de plusieurs électroaimants alimentés par 128 piles à acide sulfurique (piles Bunsen), capable de se mettre en mouvement à chaque décharge électrique.

Cinq ans plus tard, il adapte ce moteur sur un bateau et organise une grande démonstration publique de promenade fluviale à Saint-Pétersbourg. Il put ainsi parcourir 7,5 km à une vitesse d'environ 2,5 km/h avec 12 personnes à bord.

Si son essai n'a pas été des plus concluants à cause du poids du moteur, d'une faible puissance et de la fumée dégagée par les piles, l'avenir se chargera de démontrer que la vapeur pourra être remplacée par l'électricité.

1841

La loi de Joule

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1841

La loi de Joule

James Prescott Joule (1818-1889) est un brasseur anglais.
Mais c'est en sa qualité de physicien expert en thermodynamique qu'il est surtout reconnu !

Il participa avec d'autres physiciens, notamment William Thomson (futur Lord Kelvin), à l'établissement du principe de la conservation de l'énergie. Puis il formula la loi qui porte son nom régissant les dégagements de chaleur provoqués par le passage du courant électrique dans un conducteur.

Cette affirmation fit grand bruit car elle remettait en cause la théorie de Lavoisier de 1783 qui suppose que la chaleur est un fluide et non le résultat d'un mouvement.
Joule, travaillant hors des milieux académiques ou de l'ingénierie, eut toutes les peines du monde à faire accepter sa théorie.

Cet expérimentateur de génie et créateur de machines d'une précision redoutable n'occupa jamais de chaire universitaire, ni de poste scientifique rémunéré.

La loi Joule

La loi de joule

1850

1859

L'accumulateur

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1859

L'accumulateur

Si la pile de Volta est sans conteste une innovation, la tension qu'elle délivre décroît au cours de son fonctionnement. De ce fait, de nombreux chimistes ou ingénieurs ont cherché à mettre au point des piles délivrant une tension constante, tels Bunsen ou Leclanché.

Parmi eux, Gaston Planté (1834-1889), préparateur au Conservatoire des arts et métiers, crée une nouvelle source d'énergie qu'il nomme « pile secondaire ». Et ce faisant invente la première batterie de l'Histoire !

Elle se compose d'une cuve remplie d'acide sulfurique dilué dans laquelle trempent des plaques à base de plomb. L'électrolyse oxyde la plaque reliée au pôle positif. En reliant les plaques ainsi « polarisées », un courant électrique circule et se maintient jusqu'au retour des plaques à l'état initial.

La fabrication des accumulateurs au plomb actuels se base encore sur le modèle de Planté.

L'accumulateur

1870

Le roman Vingt Mille Lieues sous les mers

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1870

Le roman Vingt Mille Lieues sous les mers

Le roman Vingt Mille Lieues sous les mers

Dans le chapitre « Tout par l'électricité », le capitaine Némo présente les équipements de guidage du sous-marin utilisant une électricité issue de l'océan. C’est ainsi que Jules Verne (1828-1905), conçoit déjà un éclairage électrique courant alors que la lampe à incandescence n'existe pas encore !

Il n'est pas le premier à faire de l'anticipation et de la propagande en faveur de l'électricité dans ses écrits.

En 1857, dans Paris Futur, Théophile Gautier fait écho au rêve d'une généralisation de l'éclairage des rues en imaginant Paris « il n'y aura plus de nuit : sur chaque place s'élèveront des phares (...) on y verra aussi clair que dans le jour ».

Puis, lorsque le rêve devint réalité, la littérature célébrera encore l'électricité à l'instar d'Émile Zola décrivant le boulevard Haussmann et les grands magasins scintillant de mille feux.

 

1871

La dynamo à courant continu

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1871

La dynamo à courant continu

À cette époque, les moteurs électriques connaissent de lourds problèmes de pertes de puissance. Pour les résoudre, l'inventeur belge Zénobe Gramme (1826-1901) crée le premier générateur moderne de courant suffisamment puissant pour être utilisé à grande échelle.

Entraîné par une machine à vapeur, il produit un courant continu ; alimenté en courant électrique, il produit de l'énergie mécanique.

La dynamo est née et va sérieusement concurrencer la pile, l'accumulateur et l'alternateur comme source d'électricité. Grâce à elle, le moteur électrique sort enfin de ses applications marginales. Une mutation industrielle se prépare.

Zénobe Gramme

 La dynamo à courant continu

1876

Le téléphone

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1876

Le téléphone

Graham Bell (1847-1922) n'est pas l'inventeur du téléphone. D'autres avant lui ont réussi à transmettre des sons à distance grâce au courant électrique.

Mais c'est lui qui va faire connaître le téléphone à la communauté scientifique lors de l'exposition de Philadelphie de 1876. Cet écossais a fait l'essentiel de sa carrière comme enseignant auprès de malentendants, ce qui l'a sans doute encouragé dans ses recherches.

Sur les téléphones de Bell, le transmetteur et le récepteur ne formaient qu'un seul et même appareil que l'on portait alternativement à la bouche ou à l'oreille. Avec le microphone de Edison en 1877, le téléphone disposera désormais de 2 parties distinctes pour parler et pour écouter.

 Le téléphone

1879

La lampe à incandescence

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1879

La lampe à incandescence

La lampe à incandescence

L'histoire de l'éclairage électrique est aussi riche que celle des moteurs ou des piles. Dès 1813, Sir Humphrey Davy invente la lampe à arc électrique. Puis le principe sera perfectionné jusqu'à celui de l'incandescence mis au point par Thomas Edison (1847-1931).

C'est à cet inventeur prolifique qu'on doit cette ampoule composée d'un filament de bambou qui brûle au sein d'une bulle de verre dans laquelle on a effectué le vide. En chef d'entreprise rompu aux méthodes publicitaires, Edison a surtout su protéger son invention et en faire sa promotion, dont l'exemple le plus médiatique reste l'illumination d'un quartier à l'arrivée de l'actrice Sarah Bernhardt en 1880.

Pourtant, avant lui, plusieurs inventeurs avaient déjà obtenu des résultats avec l'incandescence : l'Écossais James Lindsay en 1835, l'Allemand Heinrich Göbel en 1854, et surtout, le Britannique Joseph Swan en 1878.

La découverte de l'éclairage électrique
 

1880

Les premières centrales hydroélectriques

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1880

Les premières centrales hydroélectriques

Depuis longtemps des turbines sont installées sur les rivières. Elles sont souvent le fait d'industriels qui exploitent la force motrice de l'eau pour faire tourner leurs machines.

Puis apparaissent peu à peu de petites centrales de production d'hydroélectricité dans les pays industrialisés qui disposent d'un potentiel hydraulique. Elles sont principalement utilisées pour l'éclairage urbain, à l'image du barrage placé sur la Valserine en 1883 par l'industriel Louis Dumont ou plus tard et à plus grande échelle, la centrale hydroélectrique du Bazacle à Toulouse.

Depuis, barrages et centrales se sont multipliés faisant de l'hydroélectricité la 2e source de production électrique dans le monde. Le plus grand barrage existant à ce jour est celui des Trois Gorges sur le Yang Tse Kiang en Chine. Il abrite également la plus grande centrale hydroélectrique du monde.

Les différents types de centrales

Les premières centrales hydroélectriques

1882

Le premier transport d'électricité sur grande distance

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1882

Le premier transport d'électricité sur grande distance

Le moteur à champ magnétique tournant

En 1881, lors de la première Exposition internationale sur l’Électricité, l'ingénieur français Marcel Deprez (1843-1918) présente une installation de distribution d'énergie électrique et expose ses idées sur le transport électrique à grande distance.

En 1882, il tente un transport en courant continu sur ligne télégraphique entre Miesbach et Munich. Malgré un rendement de 30%, son expérience est un succès au regard de la distance qu'il y avait à parcourir - pas moins de 57 km !

En 1889, la ville de Bourganeuf dans la Creuse est la première en France à inaugurer un éclairage électrique de toutes ses rues avec un site de production éloigné.

1883

Le moteur à champ magnétique tournant

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1883

Le moteur à champ magnétique tournant

Ce champ magnétique, dont la direction varie en tournant dans un sens ou dans l'autre avec une fréquence de rotation déterminée, est engendré par un système de courants polyphasés (courants alternatifs circulant dans plusieurs circuits distincts).

On le doit à Nikola Tesla (1856-1943), un inventeur américain né dans l'Empire d'Autriche, qui breveta plusieurs dispositifs utilisant cette découverte.

Aux côtés de George Westinghouse il s'engage dans un bras de fer (surnommée alors « bataille des courants ») avec Thomas Edison, partisan du courant continu, dans le but d'imposer le courant alternatif dans l'approvisionnement en électricité du pays.

Ses recherches ont fait de lui le pionnier des réseaux électriques en courant alternatif. Le Tesla est depuis 1960 l'unité de mesure utilisée pour quantifier l'intensité du champ magnétique.

Le fonctionnement d'un alternateur

Le moteur à champ magnétique tournant

1887

Les ondes radioélectriques

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1887

Les ondes radioélectriques

Mieux connues sous le nom d'ondes hertziennes, les ondes radios doivent leur découverte à Heinrich Hertz (1857-1894).

En vérifiant expérimentalement la théorie de Maxwell selon laquelle la lumière est une onde électromagnétique, ce physicien allemand met en évidence l'existence d'autres ondes électromagnétiques, invisibles, grâce à un oscillateur. Comme la lumière, elles peuvent se diffracter, se réfracter, se polariser et se propager à la même vitesse.

Il effectue alors la première liaison par faisceau hertzien entre un émetteur et un récepteur. Le temps de la télégraphie sans fil et de la radiophonie peut commencer !

L'unité de mesure des fréquences est le hertz (Hz). Elle est équivalente à une oscillation par seconde.

Les ondes radioélectriques

1888

De l'électricité d'origine éolienne

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1888

De l'électricité d'origine éolienne

De l'électricité d'origine éolienne

Aussi incroyable que cela puisse paraître, cette énorme éolienne a été construite dans le jardin de son inventeur : le scientifique américain Charles Brush (1849-1929).

D'un diamètre de 17 m et composée de 144 pales en cèdre, c'est la première turbine éolienne à fonctionnement automatique capable de produire de l'électricité.
Elle alimenta ainsi 350 lampes à incandescence et des moteurs de la propre maison de l'inventeur pendant 20 ans.

Quelques années après, le météorologue danois Poul La Cour démontre que des turbines à rotation rapide composées de moins de pales génèrent davantage d'électricité. Ainsi naîtront les premières éoliennes conçues à partir des principes d'aérodynamique.

Dans les années 1920, l'inventeur français Georges Darrieus développe le concept d'un rotor à axe vertical avec des pales effilées et courbées fixées dans le haut et le bas d'un tube vertical rotatif.

Une brève histoire de l'éolien

1890

La première ligne électrique de métro

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1890

La première ligne électrique de métro

Le métro de Londres est le plus ancien de l'histoire. Ouvert en 1863, il est constitué d'un réseau de trains à vapeur en partie enfoui. Ce réseau pionner sera aussi le premier à se doter d'une locomotive électrique.

La traction à l'électricité n'est pourtant pas nouvelle, puisque l'ingénieur allemand Werner Siemens (1816-1892) réalise la première locomotive électrique en 1879. Il l'utilise ensuite pour créer une petite ligne régulière dans un quartier de Berlin sur une distance d'environ 2,5 km. Durant l'Exposition internationale d'Électricité de 1881 à Paris, il installe une ligne de tramway entre la Concorde et le Palais des Champs-Élysées.

En France, c’est la ville de Clermont-Ferrand qui inaugure le premier tramway électrique français en 1890. Baptisé « Wattman », il bénéficie d'une innovation : la traction électrique par câble aérien.

La première ligne électrique de métro

1893

Le fer à repasser électrique

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1893

Le fer à repasser électrique

L'expression « fer à repasser » remonte au 17e siècle. Les blanchisseuses employaient alors deux plaques de fer munies d'une poignée. Pendant que l'une chauffait sur le fourneau, l'autre glissait sur les vêtements.

En 1889, Charles Carpenter améliore le système : il assemble une plaque métallique avec un fil électrique et fixe le tout sous la semelle d'un fer existant.

Mais il faudra attendre 1893 pour que le fer à repasser électrique soit commercialisé aux États-Unis !

En cette fin de 19e siècle, une foule d'inventions électriques vont voir le jour et contribuer à améliorer la vie quotidienne, parmi lesquelles le réfrigérateur en 1876, le lave-vaisselle en 1886 et l'escalator en 1892.

Le fer à repasser électrique

1895

Les rayons X

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1895

Les rayons X

Les rayons X

Comme beaucoup de scientifiques, Wilhelm Röntgen (1845-1923) s'intéresse aux mystérieux rayons cathodiques, dont la nature suscite l'opposition.

Curieux de voir ce qu'il arrive dans l'obscurité, il découvre que leur émission s'accompagne de l’émission de rayons inconnus qu'il baptise aussitôt « rayons X ».
Ils peuvent traverser un papier opaque et faire scintiller un écran fluorescent situé sur une table voisine.

Rapidement, Röntgen met en évidence une propriété bien surprenante : ces rayons peuvent traverser la peau et la chair sans dommage, mais ils sont arrêtés par les os et le métal, comme en témoigne la main et l’alliance de sa femme.

La découverte de Röntgen fascina les physiciens qui se ruèrent sur l'étude des rayons X.

Röntgen recevra en 1901 le premier prix Nobel de Physique pour cette découverte ouvrant la voie à l'imagerie médicale.

L'IRM
 

1896

La radioactivité naturelle

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1896

La radioactivité naturelle

Présentée à l'Académie des Sciences, la découverte des rayons X attire l'attention d'Henri Becquerel (1852-1908), physicien français et spécialiste des phénomènes de fluorescence.

Au cours d'une expérience pointilleuse sur des sels d'uraniums, il démontrera que l'émission de rayons n'est pas liée à la fluorescence, mais qu’ils sont propres à l'élément uranium.

Moins spectaculaires que les rayons X, ces « rayons uraniques » suscitent peu d'intérêt. Il fallu attendre Marie et Pierre Curie pour mesurer l'importance de la découverte. En montrant que des corps autres que l'uranium émettent des rayons uraniques, le couple Curie a défini plus précisément la radioactivité, c'est-à-dire l'émission de radiations par une substance inerte sans apport d'énergie extérieure.

Production d'électricité, traitement de tumeurs, datation…, ces applications ont profondément marqué le 20e siècle et le becquerel est devenu l'unité de mesure de la radioactivité.

La radioactivité

La radioactivité naturelle

1897

L'électron

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1897

L'électron

L'électron

En cette fin de 19e siècle, des rivalités scientifiques pèsent sur la nature des rayons cathodiques : les physiciens allemands les considèrent comme des ondes et les britanniques comme des courants de particules chargées négativement.

C’est Joseph John Thomson (1856-1940) qui va démontrer la véracité de la deuxième hypothèse.

Il va aussi être le premier à supposer l'existence d'une particule plus petite que l'atome, que le physicien irlandais George Fitzgerald baptise « électron » dès 1897.

Pourtant, peu de physiciens se rallient à cette idée subatomique. Il faut attendre 1911 et la mesure de la charge de l'électron par l'Américain Robert Millikan pour prouver l'exactitude des travaux de Thomson.

The Electron
 

1899

La voiture électrique

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1899

La voiture électrique

De la voiture électrique on retiendra surtout « La Jamais contente », du jeune ingénieur belge passionné d'électricité Camille Jenatzy (1868-1913), surnommé « le Diable rouge » en Angleterre.

À bord de son prototype ultraléger en forme de torpille.

Il pulvérise le record du monde de vitesse (105,9 km/h) et prouve ainsi aux partisans du pétrole que les voitures électriques ne sont pas que des gadgets.

Dès 1900, plus d'un tiers des voitures en circulation sont électriques, dont bon nombre de taxis.

Après un siècle de domination de l'essence dans les véhicules, Toyota commercialise en 1997 la première voiture hybride. A horizon 2020, les véhicules propres (électriques et hydrides) représenteront 8 % du parc.

Les Grands-pères de la voiture électrique

La voiture électrique

1900

1902

L'électrocardiogramme

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1902

L'électrocardiogramme

L'électrocardiogramme

Qui, mieux que l'électrocardiogramme, peut traduire l'état du cœur ? Aujourd'hui, plus personne ne s'étonne de cette graphie de la vie, indolore et sans danger, qui permet de détecter les troubles du rythme cardiaque.

Au 19e siècle, l'exploration du système cardiovasculaire bat son plein. Carlo Matteucci, le premier, révèle en 1842 les potentiels électriques responsables de l'activité musculaire cardiaque.

En 1860, le Français Etienne-Jules Marey présente son sphygmographe, un appareil qui transcrit sur papier l'intensité du pouls. Puis en 1887, un premier électrocardiogramme est enregistré par le Britannique Augustus D. Waller.

Mais c'est à Willem Einthoven (1860-1927), physiologiste hollandais que reviendra la paternité du premier électrocardiogramme réalisé avec le galvanomètre à corde (ou l'électrocardiographe). Ses travaux seront couronnés par un Prix Nobel en 1924.

1904

De l'électricité d'origine géothermique

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1904

De l'électricité d'origine géothermique

Dans le sillage des troupes napoléoniennes, l'ingénieur français François de Larderel (1789-1858) s'installe dans la région de Volterra en Italie en 1818.

Sur place, il se penche sur les propriétés des sources d'eau chaude et invente la technique du « lagoni couvert ». Grâce à des forages, elle permet de capter la vapeur du sous-sol à une pression suffisante pour alimenter des chaudières.

En 1846, le village est rebaptisé Larderello en l'honneur de l'ingénieur et 58 ans plus tard, il y sera construit une centrale produisant la première électricité d'origine géothermique.

À la même époque, l'Islande consacre son premier usage de la géothermie à l'extraction du sel.

Et le premier réseau moderne de chauffage urbain alimenté grâce à la géothermie est installé à Reykjavik en 1930. D'autres réseaux de chaleur de cette nature verront le jour dans de nombreux pays.

De l'énergie, du ciel aux profondeurs de la terre

De l'électricité d'origine géothermique

1910

La lampe néon

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1910

La lampe néon

Le néon est un gaz rare qui donne une lueur distinctive lorsqu'il est utilisé dans une lampe. Inventée par Georges Claude (1870-1960), co-fondateur de la société Air Liquide, la lampe néon est utilisée pour la première fois lors du Salon de l'Automobile de Paris en 1910 puis va connaître un grand succès dans les enseignes publicitaires.

C'est par une généralisation abusive du terme qu'ont été appelés « néons » tous les tubes des enseignes lumineuses car seul le rouge est possible avec le néon. Les autres couleurs sont obtenues avec d'autres composés (le sodium pour le jaune ou le xénon pour le blanc par exemple).

Quant au tube fluorescent, qui émet de la lumière grâce à un revêtement excité par rayonnement ultraviolet, il existe depuis 1936, grâce à... André Claude, le neveu de Georges Claude !

Ce principe de la fluorescence est aujourd'hui utilisé dans les lampes basse consommation (LBC).

La lampe néon

La lampe néon

1911

Le noyau atomique

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1911

Le noyau atomique

Le noyau atomique

La radioactivité naturelle découverte en 1896 par Henri Becquerel a ouvert la voie à l'exploration de l'atome. Grâce au radium et au polonium, les physiciens disposent de projectiles capables de pénétrer au cœur de l'atome.

Jusqu'alors, on imagine l'atome plein, suivant le schéma du « plum pudding » (pudding au raisin) : une « pâte » positive avec des inclusions négatives.

L'expérience du néo-zélandais Ernest Rutherford (1871-1937) permet de découvrir qu'il est surtout composé de vide et que presque toute sa masse est concentrée dans un minuscule noyau.

Rutherford propose un modèle planétaire de l'atome dans lequel les électrons à charges négatives sont satellisés autour d'un noyau positif.

Dans les années qui suivent, se construit l'image moderne de l'atome, à travers notamment le modèle en couches du Danois Niels Borh en 1913 et la découverte du neutron de James Chadwick en 1932.

Origine de la radioactivité naturelle

Pédagogie noyau atomique

1937

La fresque La fée électricité

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1937

La fresque La fée électricité

C'est à l’occasion de l'Exposition internationale des arts et techniques en mai 1937 que le directeur de la Compagnie Parisienne de Distribution de l'Électricité commande au peintre Raoul Dufy (1877-1953) une gigantesque fresque murale.

L'œuvre est intitulé La Fée électricité et rassemble toutes les figures scientifiques, politiques et imaginaires qui ont fait l'électricité depuis l'Antiquité, 109 personnalités au total !

D'une surface de 625 m2 ce tableau, parmi les plus grands du monde, sera offert aux yeux du public dans le grand Pavillon de l'Électricité et de la Lumière est aujourd'hui exposé au Musée d'Art moderne de la Ville de Paris.

Déjà en 1931, l'artiste surréaliste Man Ray avait été sollicité pour réaliser Électricité, un album illustrant l'utilisation domestique de l'électricité.

La Fée électricité

1942

La première réaction en chaîne contrôlée

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1942

La première réaction en chaîne contrôlée

La première réaction en chaîne contrôlée

La fission nucléaire est la « cassure » d'un noyau lourd en deux noyaux plus légers. Les atomes sont aussi dits « fossiles ». Cette propriété a été découverte par Fritz Strassman et Otto Hann en 1938.

Les neutrons libérés peuvent alors provoquer de nouvelles fissions. On parle alors de réaction en chaîne, qui se transmet à une grande vitesse et dégage une énergie considérable. Dans une centrale nucléaire, cette réaction doit être contrôlée.

C'est ce qu'Enrico Fermi (1901-1954), un physicien italien naturalisé américain, réussit à faire en 1942 au sein du premier réacteur nucléaire expérimental. Un résultat qui  marque le début d'un vaste programme nucléaire aux États-Unis et le développement d'activités de recherche dans plusieurs pays comme en France, à travers la création du CEA (Commissariat à l'Énergie Atomique) en 1945.

La maîtrise de la réaction en chaîne dans le réacteur

 

 

le 08 avril 1946

La naissance d’EDF

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le 08 avril 1946

La naissance d’EDF

A la fin de la 2e guerre mondiale, la France doit assurer son redressement et aussi entrer dans l'ère de la modernisation industrielle. Ce sont pourtant pas moins de 1450 entreprises françaises privées qui coexistent pour assurer la production, le transport et la distribution d'électricité et de gaz. 

Le Général de Gaulle (1890-1970) décide la nationalisation de l’électricité et du gaz afin d'unifier tous les producteurs et les distributeurs d'électricité au sein d’une seule et même entreprise nationale et d’assurer ainsi un service public de l'énergie.

Le communiste Marcel Paul (1900-1982), alors ministre de la Production industrielle, conduit ce projet face à une Assemblée nationale divisée. Le 8 avril 1946, l’Assemblée Nationale donne naissance à EDF.

En novembre 2005, l’entreprise entre en bourse.

Découvrir son histoire

La naissance d’EDF

1947

Le transistor

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1947

Le transistor

Le transistor est un composant totalement indispensable aux principaux objets électroniques et informatiques.

Il est né dans les laboratoires Bell, des travaux de trois chercheurs américains John Bardeen (1908-1991), Walter Brattain (1902-1987) et William Shockley (1910-1989).

Composé de trois électrodes, il sert d'interrupteur mais aussi de stabilisateur et de modulateur du courant électrique.
À l'époque, il fut considéré comme un énorme progrès face au tube électronique. Plus petit, plus léger, plus robuste, il autorise une alimentation par piles et fonctionne instantanément une fois mis sous tension.

Plus tard, il est assemblé avec d'autres composants dans les circuits intégrés et aujourd'hui, certains composants possèdent plusieurs millions de transistors.

Pour cette contribution déterminante, Bardeen, Brattain et Shockley reçurent le prix Nobel de physique en 1956.

Le transistor

1950

1953

Le premier prototype de pile à combustible

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1953

Le premier prototype de pile à combustible

La technologie de la pile à combustible est connue dès 1839 grâce au Britannique Sir William Grove.

Mais ce sont les travaux de son compatriote Francis Thomas Bacon (1904-1992) qui vont conduire à la réalisation d'un premier prototype industriel. Il servira ensuite de modèle pour les piles à combustible utilisées lors des missions spatiales Apollo.

Il a fallut plus d'un siècle pour que ce nouveau générateur d'énergie électrique voie le jour.

Plusieurs domaines d'application sont aujourd'hui identifiés : l’équipement des logements sociaux pour couvrir les besoins en chauffage et eau chaude sanitaire ; l'autonomie des technologies mobiles (ordinateurs, caméras...), des transports (avions, bateaux..) ou encore des véhicules spéciaux comme les chariots élévateurs ou les fauteuils roulants.

Le principe de la pile à combustible

Le premier prototype de pile à combustible

1958

Le premier pacemaker

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1958

Le premier pacemaker

Le premier pacemaker

Le premier stimulateur cardiaque totalement implantable ou « pacemaker » a été mis au point par les chercheurs suédois Ake Senning (1915-2000) et Rune Elmqvist (1906-1996).

Implanté dans l'organisme, il délivre des impulsions électriques au cœur lorsque la contraction de celui-ci est trop lente ou mal synchronisée.

Grâce aux expérimentations du professeur d'anatomie italien Luigi Galvani au 18e siècle, on connaît l'influence de la stimulation électrique d'un nerf sur la contraction d’un muscle relié. Et jusqu'en 1958, de nombreuses versions d'appareils ont été réalisées sans qu'aucune ne puisse être portable.

Si le concept de base n'a pas changé depuis sa création, l'appareil a connu de grandes évolutions. Il s'est d'abord miniaturisé et adapté à l'activité du patient. Les mesures sont automatiques et certains modèles sont devenus compatibles avec les puissants champs magnétiques générés dans l'IRM.

Stimulation cardiaque

1958

Le circuit intégré

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1958

Le circuit intégré

Ce composant électronique, petit mais très performant a fait faire un pas de géant au matériel informatique moderne.

À l'époque, Jack Kilby (1923–2005), son inventeur alors salarié de Texas Instrument, avait tout simplement relié entre eux différents transistors en les câblant à la main.

En quelques mois, on passe du stade de prototype à la production de masse de circuits contenant plusieurs transistors et concentrant dans un volume incroyablement réduit, un maximum de fonctions logiques. Cette découverte a valu à Kilby un prix Nobel de physique en 2000.

Aujourd'hui, il existe une très grande variété de ces composants divisés en deux grandes catégories : analogique et numérique.

Le circuit intégré

1963

La première centrale nucléaire en France

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1963

La première centrale nucléaire en France

C’est en 1954 à Obninsk (ex-URSS) que la première centrale électrique d’origine nucléaire est raccordée au réseau avec une puissance de 5 MWh.

10 ans après la France met en service la centrale nucléaire de Chinon qui fonctionne avec la première génération de réacteurs (UNGG), depuis abandonnée et en cours de déconstruction.
Aujourd'hui, la centrale exploite 4 réacteurs à eau pressurisée (REP) de Chinon.

D'une puissance installée de 4x900 MW, elle produit annuellement en moyenne 24 TWh, soit environ 4 % de la production nucléaire française.

Autre spécificité de la centrale: la taille modeste de ses aéroréfrigérants qui ne dépassent pas 28 m pour ne pas faire obstacle aux châteaux de la Loire.

Fin 2018 sera mis en service en France l’EPR : troisième génération de centrales nucléaires des réacteurs plus puissants et plus compétitifs.

La Boule Chinon rouvre ses portes

La première centrale nucléaire en France

1966

La première usine marémotrice

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1966

La première usine marémotrice

La première usine marémotrice

D'une puissance de 240 MW, l'usine marémotrice de La Rance, située proche de Saint-Malo, fit sensation lors de son inauguration par Charles de Gaulle, le président de l'époque.

D'abord parce que c'était la première dans le monde et aussi, parce qu'elle exploitait un nouveau type d'énergie renouvelable pour produire de l'électricité en temps réel : la force du flux et du reflux de la marée.

Pendant 45 ans elle restera unique en son genre, jusqu'à ce qu'une usine légèrement plus puissante soit mise en service en Corée du Sud.

Sur 700 m de large, elle occupe l'estuaire du fleuve côtier de La Rance et produit chaque année 4 % de l'électricité consommée en Bretagne (soit l'équivalent de la consommation d'une ville comme Rennes).

C'est aussi l'un des sites industriels les plus visités au monde : près de 300 000 personnes viennent la découvrir chaque année.

La centrale marémotrice
 

1971

Le microprocesseur

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1971

Le microprocesseur

Le microprocesseur

Jusqu'au début des années 1970, les composants électroniques d’un processeur étaient placés sur plusieurs circuits intégrés. Une structure contraignante pour cet élément indispensable à l'exécution des instructions et au traitement des données.

Puis, vint Marcian Hoff (1937), ingénieur chez Intel...
Il réussit l'exploit de miniaturiser suffisamment les composants pour les faire tenir dans un seul circuit intégré, donnant ainsi naissance au microprocesseur et à l'informatique moderne.

Baptisé Intel 4004, cet objet aux multiples atouts a permis d'augmenter les vitesses de fonctionnement des processeurs, de les rendre plus fiables, de réduire les coûts et surtout, de créer des ordinateurs bien plus petits et moins énergivores.

De plus en plus performants, les microprocesseurs suivent l'évolution de la technologie : le nombre de transistors qu'ils contiennent double tous les deux ans environ !

1975

La carte à puce

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1975

La carte à puce

C’est Roland Moreno (1945-2012), un passionné d'électronique et de bricolage et fondateur d'une société destinée à « vendre des idées » qui a invité la carte à puce.

Obsédé par un projet de serrure à clé non reproductible, il comprend qu'un microprocesseur peut être utilisé pour stocker tout type d'informations confidentielles.

Il crée alors un objet portable à mémoire, intégrant des moyens assurant la protection des données stockées, associés à « un comparateur avec un compteur d'erreurs ». Les banques sont aussitôt séduites par cet objet inviolable et infaillible.

Objet incontournable du quotidien, la carte à puce sert aujourd'hui aussi bien de moyen de paiement que de moyen d'identification (carte de sécurité sociale, carte SIM de téléphones...) et même de moyen de transport en commun (Pass Navigo…).

Le site de Roland Moreno

La carte à puce

1990

Les plaques à induction

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1990

Les plaques à induction

Ces plaques de cuisson d'un nouveau genre sont tout à fait étonnantes : elles ne chauffent pas !

Elles exploitent un phénomène découvert par Michael Faraday en 1830. Lorsque les inducteurs placés sous la surface en vitrocéramique sont parcourus par un courant électrique, ils génèrent un champ magnétique qui à son tour induit des courants électriques au contact du métal du récipient de cuisson.

Ces plaques limitent ainsi la déperdition d'énergie et de chaleur car la puissance de chauffe cesse immédiatement dès que l'alimentation électrique est coupée ou que le récipient est retiré.

Commercialisées à la fin du XXe siècle, ces plaques exploitent un phénomène découvert par Michael Faraday en 1830.

Le procédé d'induction électromagnétique est aussi utilisé dans l'industrie. En générant la chaleur au sein même du matériau à chauffer, il améliore l'efficacité énergétique de procédés dans l'agroalimentaire (cuisson des plats...), les métaux (fusion, soudage..), le verre et la chimie.

Des inventions et des hommes : Gérard Rilly, inventeur de la plaque à induction

Les plaques à induction

2000

2000

Le premier smartgrid européen

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2000

Le premier smartgrid européen

C’est en Italie qu’a été mis en service le premier réseau intelligent avec le projet Telegestore qui relie plus de 30 millions de compteurs.
Les smartgrids sont des réseaux électriques intelligents qui permettent, grâce aux nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC), d’ajuster en temps réel les flux d’électricité, de la production à la consommation en passant par la distribution. La collecte et l’analyse de ces informations facilite l’intégration des énergies renouvelables au réseau et permet aux ménages de mieux maîtriser leur consommation.

En France, une dizaine de projets de smartgrids sont expérimentés, parmi lesquels :

  • Smartelectric Lyon, premier démonstrateur grandeur nature à Lyon et Grenoble
  • NiceGrid, projet spécialisé sur l’exploitation de l’énergie solaire et le stockage à Nice
  • IssyGrid, premier réseau de quartier intelligent en France à Issy-les-Moulineaux

Le 1er smartgrid européen

2004

Le graphène

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2004

Le graphène

A l’université de Manchester, l’équipe du physicien russe Andre Geim découvre une matière aux potentiels incroyable : le graphène. Composé de carbone pur, il existe au naturel dans le graphite et il est synthétisable en laboratoire.

De multiples applications sont possibles. Le graphène déposé sur du verre devient conducteur tout en conservant sa transparence. Il pourrait être utilisé pour fabriquer des piles photovoltaïques ou des diodes électroluminescentes (LED), ou encore en remplacement de certains matériaux des écrans tactiles et les rendre flexibles. Il pourrait même permettre de créer des batteries souples ou d’augmenter la vitesse de recharge.

Preuve parmi d'autres qu’il s’agit d’une découverte importante pour l’avenir, les scientifiques qui ont réussi à l'isoler en 2004 ont reçu le Prix Nobel de physique en 2010. Affaire à suivre.

Découvrez le graphène (english)

Le graphène

2007

Linky : le compteur communicant

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2007

Linky : le compteur communicant

Lancé en 2007, c’est en 2009 que sera trouvé le nom de Linky au nouveau compteur communicant conçu pour faciliter la vie des consommateurs. Il permet de connaître en temps réel sa consommation et ainsi de mieux la maîtriser. Pour l’opérateur de distribution d’électricité, c’est un moyen efficace de proposer des conseils et des services à distance, sans l’intervention physique d’un technicien.

Les compteurs communicants sont l’élément essentiel de ces nouveaux systèmes électriques appelés smartgrids. Ils sont aujourd’hui utilisés dans plusieurs expérimentations, comme SmartElectric Lyon, NiceGrid ou IssyGrid.

Les premiers déploiements ont commencé en décembre 2015. D’ici 2021, les anciens compteurs seront remplacés dans 35 millions de foyers en France.

2011

Le LI-FI

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2011

Le LI-FI

Le LI-FI

C’est la première fois que l’acronyme de Li-Fi pour Light Fidelity a été proposé.

Pour autant, le principe est bien plus ancien. Ça ressemble au morse lumineux, utilisé par les marins pour communiquer à distance en mer. Sauf qu’avec le Li-Fi, la cadence et la précision du message ne sont pas les mêmes: l’ampoule s’allume et s’éteint des millions de fois par seconde et transmet ainsi plusieurs centaines de Mégabits d’informations. Sans risque pour la santé, il ne subit aucune interférence avec les ondes radio.

Depuis 2010, l’émergence du Li-Fi est corrélée à celle des LED (Light Emitting Diode). Avec le Li-Fi, il sera donc bientôt possible de transmettre des contenus vidéo, de la musique ou encore des données de géolocalisation uniquement grâce à la lumière émise par des LED.

Une technologie qui pourrait bien révolutionner le monde digital, tant qu’on n’éteint pas… la lumière !

2016

Le premier parc d’hydroliennes

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2016

Le premier parc d’hydroliennes

La France concentre 20 % du potentiel hydrolien européen (au large de la Bretagne et du Cotentin) avec des courants parmi les plus élevés d'Europe (3 m/s).

L'hydrolienne exploite la force des courants marins pour produire de l'électricité. C’est à Paimpol-Bréhat dans les Côtes d’Armor que sera installé le premier parc d’hydroliennes au monde. À 15 km du continent et à 40 m de fond, le projet de Paimpol-Bréhat franchira une étape-clé début 2016 avec l’immersion de ses deux turbines pré-industrielles qui permettra de confirmer la fiabilité et la performance de cette nouvelle technologie. Ce parc d'une capacité de 500 kWh permettra d'alimenter environ 1 500  foyers.

A terme ce seront 3000 MW qui seront produits grâce à la force des courants marins.

Le fonctionnement d’une centrale hydrolienne

Le premier parc d’hydroliennes

2030

Le stockage de l’énergie

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2030

Le stockage de l’énergie

La loi de transition énergétique adoptée en 2015 par le gouvernement français fixe la part des énergies renouvelables à 32 % en 2030. Dans ce contexte, le stockage de l’énergie est une priorité du XXIe siècle !

En effet, les énergies renouvelables sont par nature intermittentes, en particulier l’éolien et le photovoltaïque, et leur développement sur le réseau ne pourra se faire que si l’on arrive à lisser la production. C'est-à-dire, si l’on arrive à compenser les périodes de non production, afin d’assurer de l’électricité au consommateur.

A ce jour, différents dispositifs innovants ont été développés dans le domaine du stockage de l’électricité pour répondre à ces enjeux (conversion à l’hydrogène, super-condensateurs, containers à chaleur, dispositifs pour allonger la durée de vie des batteries...), et laissent présager des évolutions du paysage énergétique de demain !

Le stockage de l’énergie

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