LES CONDITIONS (CONOIIQUES DU TRANSPORT

Depuis longtemps, on. a remarqué que Ténergie, sous forme électrique, se transporte avec une facilité toute particulière : un simple fil conducteur, suspendu à des supports isolants, pourra porter au loin Ténergie que débite un appareil générateur mis en mouvement en quelque endroit où Ton disposera commodément d'une force motrice peu dispendieuse. Au point d'arrivée, Ton installera un récepteur qui absorbera l'énergie électrique ainsi amenée et restituera, en compensation et suivant les besoins, de l'énergie thermique, chimique ou bien, et c'est le cas que nous envisagerons ici plus particulièrement, du travail mécanique.

Le jour même où l'on découvrit le courant, l'on ^'aperçut que l'électricité pouvait jouer le rôle d'un véhicule d'énergie, mais il n'y a guère que vingtcinq ans que ce rôle prit, sur la scène industrielle, sa véritable et grande importance. On doit à M; Mar-

cel Desprez d'avoir par de nombreuses publications attiré, le premier, l'attention du grand public sur cette passionnante question qu'il appelait le transport de la force par Téiectricité ; il réalisa d'ailleurs en 1882 des expériences frappantes qui prouvèrent, par leur incontestable succès, qu'il était possible d'effectuer des transports à grande distance dans des conditions économiques de rendement. On ne saurait citer ici les noms des nombreux électriciens qui, depuis cette époque, ont consacré leurs fructueux efforts à résoudre les problèmes multiples qui se posèrent, lorsque les applications se multiplièrent de toutes parts ; peut-être convient-il, cependant, de rappeler le nom du savant allemant Frôhlich qui, avec une sûreté remarquable, établit les solides fondements sur lesquels repose la théorie des transmissions électriques d'énergie.

La commodité offerte par l'électricité est trop évidente pour qu'il soit besoin d'insister, mais il ne suffit pas, dans l'industrie, qu'une solution soit commode pour qu'on la doive adopter; encore faut-il qu'elle soit bonne au point de vue économique. Et, qu'il s'agisse d'un grand industriel ou d'un modeste ouvrier, il faudra toujours examiner s'il y a avantage à se procurer, en un point donné, l'énergie amenée à l'usine ou à l'atelier par la canalisation électrique ou à s'adresser, au contraire, à quelque autre source, machine à vapeur, à gaz, ou moteur hydraulique branché sur une distribution d'eau.

Cet examen est, en vérité, souvent très délicat, et dans la pratique il y a lieu d'envisager sous des aspects très divers ces questions nombreuses et

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complexes. On comprend que pour connaître les conditions les plus favorables, il convient de se demander d'abord quel sera le rendement industriel d'une transmission et, par là, on entend le rapport de la puissance recueillie au point d'arrivée à la puissance mécanique disponible au départ.

On démontre aisément que ce rendement est le produit du rendement de la génératrice par le rendement de la réceptrice et par le rapport de la puissance disponible aux bornes du moteur à la puissance disponible aux bornes de la génératrice.

En d'autres termes, il faut, pour apprécier une transmission, connaître trois facteurs et, si Ton veut obtenir de bons résultats, on devra donner à chacun d'eux Ta plus haute valeur possible; nous avons déjà étudié les machines fonctionnant comme productrices ou comme réceptrices et nous savons que leur rendement dépasse aisément 90 p. 100; l'énergie que l'on perd, en passant par leur intermédiaire, est donc peu considérable, ce sont de fidèles servileurs qui savent économiser la dépense. Mais le troisième facteur, que Ton désigne sous le nom de rendement de la ligne, sera souvent moins favorable, la puissance se dissipe en route et il faut tâcher de diminuer cette fuite si nuisible.

Une première précaution, dont l'utilité est bien évidente, consistera à isoler la ligne avec le plus grand soin; on pourrait croire, de prime abord, que cette tâche incombe toute entière au constructeur d'appareillage et que la Science pure se peut désintéresser d'une question d'apparence si simple. La détermination de la meilleure forme à donner aux isolateurs,

rinstaliation de poteaux convenables dans les lignes aériennes, et celle de câbles bien isolés dans les canalisations ont fait, en effet, Tobjet de recherches fort intéressantes qui appartiennent au domaine de la technologie ; mais depuis que Ton a été amené a utiliser des tensions fort élevées, des phénomènes, jusque-là négligeables, ont pris une importance considérable, et pour les étudier et pour remédier à leur fâcheuse influence, il faut procéder avec des méthodes qui sont identiques à celles que le physicien met en œuvre dans son laboratoire.

D'un conducteur placé dans l'air et porté à un haut potentiel sortent des aigrettes violacées, et ce conducteur perd ainsi par effluves une partie de son énergie électrique ; dans les idées qui régnent actuellement, on considère que le corps émet des électrons qui se dispersent à travers l'espace . Des étincelles disruptives peuvent éclater aussi entre les lignes d'une part et les supports des isolateurs ou les autres corps environnants d'autre part, si la distance qui sépare ces conducteurs est inférieure à la distance explosive. Quand le fil est entouré d'un isolant solide, ce diélectrique sera percé s'il n'a pas une rigidité électrostatique suffisante, c'est-à-dire si le quotient, sensiblement constant pour une substance déterminée, de la tension à laquelle correspond l'étincelle disruptive par l'épaisseur traversée, n'est pas assez élevé pour l'isolant choisi. Toutes ces conditions sont parfois difficiles à observer, et pour les respecter, il est bon de connaître les travaux sur les électrons et aussi les mémoires qu'ont publiés divers physiciens, comme M M. Bichat et Swyngedau w.

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sur les distances explosives, ou encore les belles expériences de M. Bouty sur la rigidité des gaz.

Notons encore qu'un calcul très simple permet une économie considérable. Dans un câble, toute la masse de Tisolafit n'est pas soumise aux mêmes différences de potentiel par centimètre d'épaisseur; la chute est beaucoup plus forte dans le voisinage du conducteur qu'à la périphérie ; c'est donc dans les parties centrales seulement qu'il faudra employer des isolants coûteux, à grande rigidité électrostatique.

Malgré toutes les précautions que savent prendre aujourd'hui les électriciens, ainsi conseillés par la théorie, le rendement de la ligne restera toujours un peu diminué par les défauts d'isolement ; mais la perte de puissance due à cette cause est très faible par rapport à la dissipation considérable qui se produit sous forme de chaleur.

Rien ne saurait empêcher cette dégradation de Ténergie électrique, et la loi de Joule est inflexible : un conducteur parcouru par un courant laisse, pendant une seconde, tomber, sous forme de chaleur, une quantité d'énergie égale au produit de sa résistance par le carré de l'intensité de ce courant ; si l'on veut que le rendement de la transmission ne soit pas trop mauvais, il est donc de toute nécessité de diminuer autant que faire se pourra la valeur de ce produit, c'est-à-dire celle de l'un ou de l'autre facteur, ou encore des deux à la fois.

Pour diminuer la résistance, il faudra adopter pour la ligne des conducteurs de faible résistivité et

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leur donner une section très notable; des câbles ainsi constitués atteignent rapidement des pris exagérés. Rien n'est plus simple que d'abaisser Tîntensite ; mais si la tension restait constante^ on abaisserait, en même temps, la puissance transmise. Heureusement, Ténergie électrique dépend de deux facteurs, et si Ton augmente la tension en même temps que l'on réduit le courant, la puissance à transmettre pourra rester constante.

On calcule aisément l'avantage économique que Ton retire de l'emploi des hautes tensions ; précisoùs par un exemple. Imaginons que nous touHods transporter une puissance de 5,000 kilowatts à 100 kilomètres, en tolérant une perte d'un cinquième, et supposons que nous disposions seulement d'une dynamo fournissant 100 volts ; il nous faudrait une intensité considérable et, par ^uite. on serait conduit à employer un câble de cuivre d'une section telle qu'aucun support ne pourrait le maintenir; le prix de ce câble serait au moins de 2 millions ; si nous faisons, au contraire, la transmission à haut voltage, 50.000 volts si l'on veut, comme dans les installations de la Compagnie du Missouri, la ligne pourra être constituée par un fil de 20 millimètres carrés de section, qui ne coûtera plus qu'une quarantaine de mille francs.

Mais les questions économiques que doit i^ésoudrc un ingénieur, lorsqu'il veut installer un transport d'énergie, ne se réduisent pas â des considérations aussi simples, et il est nécessaire do discute!* avec soin tous les éléments d'un problème fort complexe. Il convient d'abord de se demander s'il est bien

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opportjiti de s'adresser à rélectricité, et, pour trouver là réponse, il faut comparer les dépenses annuelles des divers systèmes possibles ; puis, ce premier point éluoidé^ il faudra choisir les types et la puissance des machines génératrices et déterminer les conditions diverses du transport, décider quel devra être le rendement à adopter et, par suite, quelle section à attribuer au fil de ligne.

Si Ton veut un rendement élevé, il faudra immobiliser un plus gros capital, puisque la transmission exigera, pour une tension déterminée, beaucoup plus de cuivre ; si Ton désire, au contraire, ne pas trop dépenser pour la ligne, on sera obligé de faire un autre sacrifice et Ton ne pourra recueillir que moins de puissance utile â l'arrivée.

Lord Kelvin a, le premier, donné, pour déterminer la solution la plus favorable, une règle très remarquable à laquelle il a été conduit par le calcul, et rien^ sans doute, n*est plus propre à faire loucher, pour ainsi dire, du doigt le caraôlèrc scientifique de révolution de Tindustrie contemporaine qu'un tel exemple de résultats importants, au point de vue économique, obtenus par une méthode mathématique ! La règle à laquelle est arrivé Pillustre physicien s'énonce ainsi: le prix auquel se pourrait vendre l'énergie perdue annuellement dans la ligne devra être égal à Tintérèt et à l'amortissemenl du capital dépensé pour établir celte ligne. Il résulte do cette règle que la densité du courant, qui correspond au minimum de frais, est indépendante de la tension initiale, de la puissance à transmettre et do la longueur de la ligne.

Cçtte règle ne suffit pas pour résoudre toutes les questions possibles ; mais, sur le modèle imaginé par rillustre physicien, on peut établir des propositions analogues ; Tune d'elles, en particulier, ferait connaître quelle est la tension la plus favorable pour la transmission.