Le courant électrique

Dans les matériaux hautement conducteurs comme le fer, le cuivre, l’aluminium ou l’or, les électrons ne sont pas fortement liés au noyau atomique. Ces électrons, alors appelés électrons libres, peuvent se déplacer au sein de ce conducteur sous l’impulsion d’une tension électrique. Leur mouvement, d’un atome à un autre, constitue alors ce que l’on appelle un courant électrique.

Il convient de retenir que les électrons ont une charge électrique négative. Ils seront naturellement attirés par un point de charge électrique plus important en manque d’électrons (charge positive). C’est ce déséquilibre permanent qui va créer ce mouvement de circulation.

Il existe deux types de courant électrique :

Le courant électrique continu (CC) : les électrons circulent à débit constant toujours de la borne négative à la borne positive. Les modules photovoltaïques et les batteries produisent du courant continu.

Le courant électrique alternatif (CA) : la quantité d’électrons et leur direction changent de façon cyclique, généralement sinusoïdale. La fréquence décrit le nombre de fois que le courant change de direction en une seconde. Une fréquence de 50 Hz indique que le courant change de direction 50 fois par seconde. Ce type de courant est produit par les alternateurs. Les générateurs diesel, les centrales de production d’électricité conventionnelles et le réseau électrique livrent en (CA).

L’énergie électrique a l’avantage d’être facile à transformer en d’autres formes d’énergie de pouvoir facilement être transportée. Pour être stockée, elle doit en revanche être convertie en une autre forme d’énergie comme par exemple l’énergie chimique dans une batterie ou, en hydrogène en utilisant des électrolyseurs. Elle peut ensuite retrouver sa forme initiale lorsqu’elle est déchargée.

Pour générer de l’électricité utilisable à nos activités quotidiennes, nous avons jusqu’alors principalement utilisé générateurs fonctionnant sur le principe de l’induction électromagnétique. Le courant est produit lorsqu’un champ magnétique changeant traverse un conducteur (une sorte de bobine de fil en cuivre). Ce changement de champ induit une tension dans le conducteur, et si le circuit est fermé, un courant électrique est créé (loi de Faraday).

*Image: Forme du courant continu (a) et modulation du courant alternatif (b)*

Les centrales électriques conventionnelles produisent donc l’électricité à travers un alternateur/générateur. Les éoliennes aussi. Les capteurs solaires photovoltaïques fonctionnent sur l’effet photovoltaïque, ce qui est un tout autre principe que l’induction électromagnétique.

On notera que la plupart des systèmes solaires photovoltaïques sont équipés d’onduleurs qui convertissent le courant continu produit par le module PV (ou par les batteries), en courant alternatif pour qu’il soit injectable au réseau électrique.