Chapitre 111 LA DISTRIBUTION ET LA VENTE DE L'ÉNERGIE

Le courant produit par les groupes électrogènes est reçu aux bornes des alternateurs. II reste maintenant à l'utiliser. Les usines qui produisent lélectricité hydraulique se divisent en deux groupes. Les unes l'utilisent elles-mêmes dans les bâtiments qui abritent les turbines ou dans des bâtiments annexes. Les autres l'expédient au loin par des réseaux de distribution qui le répartissent entre les acheteurs.

DtiliBatiQuBiir place du conraat. ^ Les usines qui utilisent sur place leur propre courant sont aujourd'hui très nombreuses. Il suffit de citer en exemple celles des Alpes françaises. Mais elles sont généralement moins puissantes que celles dont la fonction est de produire le courant pour le vendre au dehors. Et les fabrications auxquelles elles se consacrent fournissent au courant électrique des applications moins abondantes et moins variées que les usines infiniment diverses desservies par les réseaux de distribution. Le transport du courant est aujourd'hui chose si facile que l'on a presque toujours avantage à l'employer dans les régions de concentration industrielle. Cependant nombre d'in-"'— *-■— ont intérêt k s'installer au voisinage de chutes

Ce sont d'abord celles qui trouvent à leur pc matières premières de leurs fabrications, par i le bois. Le travail du bois, voilà la plus ordinj applications sur place de l'électricité industrielle bois sont presque toujours en abondance dans I

de chutes d'eau. Et inversement il y a toujours des eaux courantes dans les régions forestières. On dirait que la nature a pris soin de placer à côté l'un de l'autre l'immense trésor de la forêt et la force qui est nécessaire pour l'exploiter. C'est pourquoi, dans les régions forestières, dans les Alpes, mais surtout dans le Nord, en Norvège, en Suède, au Canada, d'innombrables usines se montent pour mettre en valeur la forêt, découper sur place poutres, planches, parquets; portes, fenêtres, etc., ou pour fabriquer la pulpe et le papier.

Ce qui est vrai de la forêt l'est également des mines. Beaucoup d'usines s'équipent pour assurer l'exploitation des mines, extraire le minerai, le débarrasser des matières inutiles et lui faire subir les premières transformations. La Suède, le Canada, les Etats-Unis (Montana) possèdent beaucoup d'usines de ce genre. D'autres enfin entreprennent, avec les matières trouvées sur place, des fabrications chimiques. Avec le charbon des forêts ou des mines, avec le calcaire du sous-sol, elles préparent le carbure de ralcium. De l'air présent partout, les usines nitratières extraient l'acide azotique et ses nombreux composés.

Mais il arrive aussi que l'usine hydroélectrique entreprenne la transformation de matières premières venues de loin. C'est ce qui se produit quand les transports sont peu coûteux, le long des fleuves et des lacs américains, dans le voisinage des fjords norvégiens, où les navires peuvent décharger leurs soutes dans l'usine même et les remplir ensuite, ou encore le long des voies ferrées. C'est ce qui se produit encore quand les matières premières ont une certaine valeur sous un faible volume (cuivre, manganèse, minerais riches), ou, qu'ayant subi une première transformation, elles peuvent supporter les frais de transport (tournures. d'acier, bauxite de Provence).

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Mais l'industrie a une raison bien plus puissante de s'installer dans les régions mêmes de production du courant, c'est qu'elle y trouve auprès de certaines usines de l'énergie en surabondance et à très bas prix.

Ces usines sont les centrales^ dont il sera question plus loin. Elles sont aménagées et outillées pour produire lé courant et le vendre au dehors. Destinées à alimenter des réseaux de distribution, à actionner des tramways ou des chemins de fer, on comprend qu'elles soient tenues à un service très régulier. Mais on comprend aussi que la demande qui leur est faite de courant ne soit pas toujours la même. 11 y a des heures dans la journée et des mois dans l'année où cette demande est réduite. A ces moments-là, l'usine a des excédents de courant. On distingue ainsi les chevaux permanents et les chevaux résiduels. Ce sont les chevaux permanents qui alimentent les réseaux de distribution ou assurent le fonctionnement des voies ferrées à traction électrique. Quant aux chevaux résiduels, l'usine cherche à les vendre. Ils sont pour elle des excédents, qu'elle a tout intérêt à céder à bas prix. Elle trouve preneur auprès des industries qui peuvent s'accommoder d'une alimentation irrégulière en courant électrique, à la condition que ce courant leur soit vendu bon marché. C'est le cas des industries chimiques qui ont la faculté d'accumuler des stocks, emploient peu d'ouvriers et travaillent de nuit comme de jour. C'est aussi le cas de certains établissements métallurgiques. Aux unes et aux autres, les centrales vendent leurs excédents ou, comme on dit, passent leurs pointes, déchets de force que leurs clientes utilisent exactement de la même manière qu'elles utilisent les déchets de fabrication et les sousproduits d'usine. C'est une des manifestations les plus curieuses de l'activité industrielle dans les régions de houille blanche. Elle explique l'attraction que les grands

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établissements producteurs de courant, de force et de lumière exercent dès à présent sur les industries électrochimiques et électrométallurgiques, sur les premières surtout. Elle aboutit nécessairement à des associations d'industries et, en fin de compte, à la formation de foyers d'activité industrielle dans le voisinage immédiat des chutes d'eau.

Le transport à distance et la distribution du

courant. — Les usines qui se consacrent exclusivement à la production et à la vente du courant sont aujourd'hui, sinon les plus nombreuses, du moins les plus puissantes. L'énergie totale qu'elles fournissent dépasse, dans la plupart des pays où l'on exploite la houille blanche, celle qui est directement utilisée sur place.

Les usines productrices et marchandes d'énergie ne sont pas toutes des établissements hydroélectriques. Beaucoup sont actionnées par des moteurs thermiques. Mais peu importe. Les unes et les autres sont outillées pour produire le courant. On sait d'ailleurs que, très souvent, elles confondent leurs contingents respectifs d'énergie dans des réseaux communs de distribution. Les unes et les autres sont aujourd'hui désignées sous le nom de centrales.

Les centrales sont donc des établissements outillés et organisés pour produire et pour livrer de l'énergie sous forme de courant électrique. Ce courant, produit de fabrication, est une marchandise dont le commerce est soumis aux mêmes lois économiques que les autres marchandises. Gomme elles, il s'échange, se vend, passe de main en main. Gomme elles, il s'achète en gros et se détaille. Gomme elles, enfin, il est soumis à la loi de l'ofi're et de la demande ; il subit les effets de la concurrence et les fluctuations des cours. Il n'y a donc aucune difi*érence entre cette valeur et les autres. Ce

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sont les conditions économiques qui président au transport et & la distribution du courant, qui lui imposent une technique spéciale et une organisation appropriée.

A l'époque où l'on réussit à réaliser, pour lu première fois, le transport de la force à distance, le problème était encore très loin d'avoir reçu une solution conforme aux besoins de l'industrie. L'établissement des U^es se révélait très coûteux. Les courants que l'on se proposait de transporter devaient, pour être utiles, être des courants de grande puissance. Or ces courants produisaient un échauffement considérable des fils conduc* teurs. Il en résultait d'énormes déperditions d'énergie.

La physique enseigne que la puissance d'un courant (on l'exprime en watts) est le produit de l'intensité (exprimée en ampères) par la tension (exprimée en volts). Elle enseigne aussi que réchauffement du coni/ucleur, ou, si l'on préfère, du fil, dépend, non de la tension du courant, mais de son intensité, et qu'il est proportionnel au carré de l'intensité. L'échauffé ment du fil, cause essentielle des déperditions d'énergie sur les lignes de transport, s'accroît donc très rapidement dès que l'on veut transporter des courants de grande puissance.

Pour éviter cette déperdition d'énergie, on sait aujourd'hui que l'on peut choisir entl^ deux procédés ; ou bien se servir de fils conducteurs de très fort diamètre, ou bien ne transporter que des courants de très haut voltage et de faible intensité. On ne peut pas employer le premier procédé parce qu'il est extrêmement coûteux et qu'il interdit, commercialement, la construction des lignes. On a donc tout employer le second, qui est beaucoup plus éc( Il faut pour cela diminuer l'intensité et ac tension (la puissance, qui est le produit des teurs, restant constante). Seulement, l'emp

procédé présente un inconvénient très grave : c'est que les courants de haute tension sont extrêmement dan*^ereux. On est ainsi amené à ne produire dans les usines que des courants de forte intensité et de faible voltage dont le maniement est aisé, à les transformer en courants de haut voltage pour les transporter sur les lignes sans déperdition d'énergie, et enfin à les transformer de nouveau, en abaissant cette fois le voltage, afin de les faire circuler sur les réseaux de distribution et de les livrer à l'acheteur sans danger pour lui. On procède, en somme, comme l'industriel qui, ayant à faire un envoi d'alcool, en élèverait le titre pour en réduire le volume, puis en abaisserait de nouveau le titre pour accroître le volume du produit, en assurer l'inocuité et le livrer alors à la consommation.

Le procédé qui consiste à élever la tension pour diminuer l'intensité, tout en conservant la même puissance, était inconnu des électriciens aux environs de 1872. On en doit la découverte aux recherches de Marcel Deprez, de Gaulard et d'un petit groupe de physiciens étrangers qui révélèrent les propriétés des courants alternatifs et la possibilité d'en élever ou d'en abaisser le voltage par des transformateurs. Ainsi fut résolu, après vingt ans de recherches, le problème du transport, sans déperdition notable d'énergie et dans des conditions économiques favorables^ des courants de grande puissance. Vers 1892, purent être réalisés les premiers transports industriels d'énergie.

Toute usine de production d'énergie est donc munie d'appareils, appelés transformateurs^ destinés à élever le voltage. Sorti des alternateurs à la tension de 3000 ou 5000 volts, rarement davantage, le courant est porté à 50000, 60000, iOOOOO et jusqu'à 200000 volts. 11 est alors prêt à être transporté par les lignes de transmission. Ces lignes, formées de fils de cuivre ou d'alumi-

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nium, pleins ou creux, sont supportées par des pylônes en bois, en acier ou en ciment armé, avec isolateurs en porcelaine ou en verre.

Dans les agglomérations, les lignes aériennes sont remplacées par des conduits souterrains, que l'on songe aujourd'hui à allonger sur des distances considérables dans les campagnes, sous les champs et les cultures.

Les lignes de transport de force ont reçu, depuis quelques années, un développement considérable. On les fait de plus en plus longues et de plus en plus puissantes. En France, l'usine de Tuilière, sur laDordogne, distribue son courant sous 50000 volts dans un rayon de plus de 100 kilomètres vers Périgueux, Angouléme et Bordeaux. La ligne d'Eget à Lannemezan n'a qu'une quarantaine de kilomètres, mais elle possède la plus haute tension qui soit utilisée dans notre pays (120000 volts). Ces chiffres seront prochainement dépassés sur la ligne de la vallée d'Ossau à Bordeaux (200 km. et 150000 v.). L'usine projetée sur le Rhône, à Génissiat, enverrait son courant à Paris sous 120 000 volts au moyen d'une ligne de 400 kilomètres de longueur. La plus longue ligne de l'Europe est actuellement celle de Molinar à Madrid (256 km. sous 70000 v.). Mais en Amérique les lignes supérieures à 300 kilomètres et a 100000 volts sont nombreuses. Et, en Afrique, on a projeté de transporter l'énergie des chutes Victoria sur le Zambèze jusqu'à Johannesburg dans leTransvaal : la ligne aurait 1200 kilomètres de longueur et le courant y circulerait sous la tension de 150000 volts. La distance n'est pas le seul obstacle que les lignes de transport soient parvenues à franchir. Dans les Alpes françaises, la ligne qui va du Rivier d'Allemont à Brignoud traverse la chaîne de Belledonne à 1980 mètres d'altitude. En Norvège, la grande usine d'Odda se prépare à envoyer son courant à Christiania par-dessus les fjelde, hauts de

1500 mètres, couverts de neige pendant la moitié de l'année. Les câbles porteurs de courant se risquent à franchir les mers. Déjà les usines de la Suède méridionale expédient leur énergie à Copenhague à travers le Sund. Et l'on peut prévoir d'autres transports à travers la Baltique et la mer du Nord, entre les massifs Scandinaves et les plaines maritimes dépourvues de charbon et de chutes d'eau.

Arrivé à destination, le courant est réparti entre les divers postes du réseau de distribution. Mais, sous la tension qui lui a été donnée au départ de l'usine, il est d'un maniement dangereux et d'ailleurs inutilisable pour la plupart des emplois auxquels on le destine. Des postes de transformation en abaissent le voltage à 1200 et 1500 volts pour les usages industriels et les voies ferrées, 100 à 115 volts pour l'éclairage ou le chauffage des maisons. Il est alors prêt à être livré à la clientèle.

Les mêmes nécessités économiques qui ont présidé au transport du courant interviennent quand il s'agit de le vendre, c'est-à-dire de lui trouver une clientèle. Quelquefois il arrive que le propriétaire de l'usine se charge de traiter avec l'acheteur. Mais, le plus souvent, il a recours à un intermédiaire qui lui achète le courant électrique en gros et se charge de le distribuer au moyen d'un réseau qu'il a construit et qu'il exploite. Cet intermédiaire lui-même traite souvent avec d'autres détaillants, particuliers, sociétés, communes ou coopératives de distribution. Les combinaisons sont donc très variées et ne diffèrent en aucune façon des opérations ordinaires de vente et d'échange.

Il en résulte que la production et la distribution du courant sont soumises aux mêmes lois économiques et obéissent aux mêmes tendances que celles de tous les autres produits. Comme eux, elles sont soumises à la

loi de la concentration. De plus en plus, les usines et les réseaus de distribution sont construits et exploités par un petit nombre de grandes entreprises disposant de puissants capitaux et desservant des régions entières. I£ntre elles, la concurrence est ardente. La lutte aboutit quelquefois à des ententes, mais souvent aussi à la victoire de la plus puissante qui finit par absorber les plus faibles. En France, la concentration se dessine déjà très nettement dans la région du Sud-Ksl et du Sud, au voisinage des Alpes, des Pyrénées et du Massif Central. Cinq ou six grandes sociétés se paria)j;ent la région étendue de la frontière italienne au golfe de Gascogne. A l'étranger, on peut citer les puissantes firmes qui desservent la Catalogne, les grandes sociétés de l'Italie du Nord et surtout les entreprises canadiennes et américaines. La plus curieuse de toutes est probablement l'Ontario Hydro-Electric Power Commission qui distribue dans la Province d'Ontario l'énergie issue du Niagara et d'autres rivières de la région des Grands Lacs. AuK États-Unis, la concentration est encore plus poussée. Des compagnies comme la Southern Power C" ou la Pacific Gas and hleciric C" desservent des régions entières, la première dans les AUeghanys et la plaine Atlantique, la seconde en Californie.

Cette concentration de l'industrie hydror ' " ~'~" — impose l'emploi d'un matériel aussi uniforme sible, l'adoption des mêmes voltages et de fréquences; aussi en résulte-t-il une très gra plification, et des économies considérables, en groupant les usines, en procédant par des . ments d'ensemble dans un même domaine fli permet d'éviter les interruptions de courant e rer un service absolument régulier. Et c'est l'on s'achemine partout vers la création de nationaux, libres dans certains pays, monopt

CivAiLLtï. — Hmiille blaiicho.

leurs, partant très puissants. En Europe, on entrevoit déjà Torganisation de grands réseaux internationaux.

Le courant électrique distribué par les réseaux est utilisé sous les formes les plus nombreuses. Il sert à la traction des tramways et des convois; il éclaire les villes; il sert aux travaux de la ferme et aux occupations ménagères. Il actionne d'innombrables industries, dont il sera question plus loin. Ainsi, sur le produit totalisé des usines hydroélectriques, la part la plus considérable est, sans conteste, celle que les réseaux emportent loin des lieux de production. Mais, même alors, l'énergie ainsi dispensée se tient à proximité des usines ou à distance limitée. Les plus longues lignes de transport de force sont peu de chose, comparées à l'immense développement des routes charbonnières. La houille blanche est, tout bien pesé, une source d'énergie essentiellement topique, on pourrait presque dire, sédentaire.

Le prix du courant. — Le prix du courant électrique est déterminé par les conditions de la production, par celles de l'exploitation et par les exigences du marché.

Les frais de production dépendent de conditions multiples. D'abord de la régularité des eaux. Il est bien évident que les usines fonctionnant toute l'année, avec le même matériel et presque avec les mêmes frais généraux, peuvent vendre leur courant à meilleur compte que celles qui ne travaillent à plein rendement que pendant six mois. Ils dépendent aussi des dimensions de l'usine et de sa puissance. 11 est toujours moins coûteux de construire une grande centrale dont les bâtiments abritent plusieurs groupes de turbo-alternateurs que trois ou quatre petites usines. Ils dépendent de la hauteur de la chute et sont plus élevés pour les usines établies sur les rivières de plaine que pour les usines de montagne.

Ils dépendent très largement du prix de revient de

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l'usine, de la pente, qui détermine la longueur des canaux d'amenée ; de la largeur du lit et de sa profondeur, qui fixent les dimensions du barrage, de la nature des terrains et de leur consistance. En Norvège, les canaux d'amenée, d'ordinaire très courts, sont creusés dans des granits compacts et d'autres roches dures parfaitement étanches sans revêtement cimenté. Les mêmes roches fournissent, en abondance et à peu de frais, des matériaux de construction pour les barrages et pour les bâtiments. La facilité des transports par voie ferrée ou par eau influe naturellement aussi sur le coût d'établissement des usines dont le matériel, turbines, conduites forcées, etc., est particulièrement encombrant et lourd. Et il faut compter aussi avec le prix d'achat des terrains, surtout quand il s'agit d'aménager des barrages-réservoirs qui submergent parfois des surfaces considérables. On comprend que les pays peu peuplés ou même déserts se trouvent dans ce cas nettement avantagés. C'est le cas pour la Norvège, pour la Suède, surtout pour le Canada où d'immenses étendues lacustres sont complètement vides d'habitants. Il y a ainsi des écarts énormes dans le prix de construction d'une usine, suivant les pays. Au Canada, en Norvège, il peut s'abaisser à 150 ou 140 francs par cheval-vapeur installé. En France, en Suisse, en Italie, il s'élevait avant la guerre, à 500 ou 1000 francs et au delà. Plus encore, le prix du courant dépend des frais de régularisation des usines et des frais de transport de l'énergie. Une centrale construite pour a faire des pointes », munie de bassins de retenue, vendra son courant beaucoup plus cher qu'une usine aménagée pour des fabrications électrochimiques. La longueur des lignes et l'étendue des réseaux de distribution peuvent, même, influer sur les prix de vente beaucoup plus que les frais de construction des usines.

Enfin le prix du courant dépend des conditions du marché, des exigences de la clientèle, des besoins de l'industrie. C'est en France, en Suisse, en Italie, pays de grande activité industrielle et de médiocre production charbonnière que l'on est disposé à payer le plus cher le courant électrique. Dans ces pays, les constructeurs d'usines sont disposés à dépenser beaucoup pour leurs aménagements, parce qu'ils savent que le courant leur sera payé à un prix rémunérateur. 11 en est tout autrement pour la Suède, la Norvège, le Canada où l'industrie est moins active ou même peu développée, la population peu nombreuse. Ici l'ofiPre est supérieure à la demande et les prix restent bas.

Bibliographie sommaire des chapitres II et III.

D. Eydoux. Hydraulique générale et appliquée. Paris, Baillère, 1921..

D. Eydoux. Hydraulique industrielle et usines hydrauliques. Paris, Baillère, 1921.

E. Pacoret. La technique de la houille blanche, k vol. in-8. Paris, Dunod et Pinat, 1919-1920.

IjKVY-SALyADOR et Cauvin. Aménagement des chutes d'eau. Utilisation de la houille blanche. Paris, Eyrolles, 1920.

A. CouTAGNE, Consid. sur les éléments caractéristiques d'i régime d'un cours d'eau. Revue Générale de T Electricité, 28 août 1920, p. 265-278.

Voir aussi : Revue Générale de l'Electricité, Génie CIVIL, etc.