On ne crée pas l'énergie, on la transforme
L'une des règles les plus solides de la science veut que l'énergie ne puisse jamais être créée ni détruite, seulement transformée d'une forme en une autre, comme Lavoisier l'avait dit de la matière. Dans les années 1840, James Joule, fils d'un brasseur anglais, l'a prouvé par des expériences minutieuses, par exemple en faisant tourner des palettes dans une cuve d'eau à l'aide d'un poids qui tombe, puis en mesurant la minuscule hausse de température. L'unité d'énergie, le JOULE, porte son nom.
Les montagnes russes illustrent l'idée. Hissé au sommet de la première montée, le wagon stocke de l'énergie de position, dite potentielle ; en plongeant, elle se change en énergie CINÉTIQUE, l'énergie du mouvement, puis de nouveau en énergie de position à la montée suivante. La nourriture stocke de l'énergie CHIMIQUE, une pile aussi, et brûler du CARBURANT la transforme en CHALEUR, ou énergie THERMIQUE.
Une montagne pleine d'eau
L'électricité est difficile à stocker en grande quantité : les centrales doivent donc produire exactement ce que les gens consomment, seconde après seconde. Quand des millions de bouilloires s'allument en même temps pendant un grand événement télévisé, comme le raconte notre page sur les boissons chaudes, la demande bondit en quelques minutes. L'une des réponses se cache dans une montagne du pays de Galles. À la centrale de Dinorwig, on pompe l'eau vers un lac en altitude quand l'électricité est bon marché et abondante ; quand la demande bondit, on la relâche dans des tunnels qui traversent des TURBINES au cœur de la montagne. Ouverte en 1984 dans une ancienne carrière d'ardoise, la centrale abrite l'une des plus grandes cavernes artificielles d'Europe, et ses turbines déjà en rotation atteignent leur pleine PUISSANCE en quelques secondes. La France en a de semblables, comme Grand'Maison, dans les Alpes.
Soleil, vent, roches chaudes et atomes
La Terre reçoit du SOLEIL, en une heure environ, plus d'énergie que toute l'humanité n'en consomme en un an : un POTENTIEL immense. Un PANNEAU SOLAIRE en transforme une petite partie directement en courant ÉLECTRIQUE. Les éoliennes se dressent désormais loin en mer, où le vent est plus régulier, et la France a mis en service en 2022 son premier grand parc ÉOLIEN en mer, au large de Saint-Nazaire. L'énergie HYDRO-ÉLECTRIQUE utilise l'eau qui tombe : le barrage des Trois-Gorges, en Chine, est la plus grande centrale du monde, et dès 1966, l'usine de la Rance, en Bretagne, a été la première au monde à produire de l'électricité avec les marées. L'Islande, posée sur des roches volcaniques, chauffe la plupart de ses maisons grâce à la GÉOTHERMIE, et la BIOMASSE brûle des plantes et du bois, qui repoussent.
Les combustibles FOSSILES, charbon, pétrole et gaz, sont les restes de plantes et de minuscules animaux marins enfouis pendant des millions d'années. Ils stockent beaucoup d'énergie, mais leur combustion libère du dioxyde de carbone qui réchauffe le climat : les pays se tournent donc vers des sources RENOUVELABLES, qui ne s'épuiseront pas.
Les centrales NUCLÉAIRES cassent des atomes d'uranium pour libérer de la chaleur, qui fait bouillir de l'eau et tourner des turbines ; en France, elles produisent environ les deux tiers de l'électricité. Une seule pastille de combustible, grosse comme le bout d'un doigt, peut libérer à peu près autant d'énergie qu'une tonne de charbon. Le WATT mesure la vitesse à laquelle on utilise l'énergie, et les ingénieurs cherchent sans cesse à améliorer le RENDEMENT d'une centrale, la part d'énergie qu'elle transforme vraiment en électricité. La fusion, qui fait briller le Soleil, en libère encore plus : en 2022, un laboratoire de Californie a tiré d'une réaction de fusion plus d'énergie que ses lasers n'en avaient apporté, une première, et le grand réacteur expérimental Iter se construit à Cadarache, en Provence. Notre page sur l'électricité et le magnétisme explique comment les turbines produisent le courant.