L’électricité – les développements au 19ème

Introduction

L’électricité industrielle débute avec l’invention de la pile voltaïque en 1800 par Alessendro Volta. L’inventeur met au point la première génératrice capable de produire de l’énergie électrique d’une manière continue. La pile reste un moyen de production rudimentaire et de faible rendement.
C’est pourquoi les recherches entre dans une nouvelle phase avec la mise au point de la dynamo-électrique. Il s’agit de la mise en mouvement d’un aimant dans le voisinage d’un fil électrique. Sur la base de ce principe, une première génération de machines à induction, dites « machines magnéto-électriques » voit le jour.

La dynamo ouvre de nouveaux marchés
Finalement, ce sont avec les machines « dynamo-électriques » qu’une production satisfaisante est trouvée pour une production d’électricité à grande échelle. Dès les années 1870, aux Etats-Unis et en Europe plusieurs fabricants construisent leur propre dynamo. Ainsi l’industrie peut-elle disposer d’une machine productrice d’énergie électrique peu encombrante et relativement bon marché.

L’éclairage électrique connait un premier boom commercial dans la décennie 1870, bien avant le système Thomas Edison (1880). Aux Etats-Unis, des sociétés fabriquent des dynamos et des lampes à arc en grande série. Des places publiques, des entrepôts, des ports constituent le premier marché de l’éclairage. Il n’est pas encore question de l’éclairage privé, car la lampe à arc diffuse une lumière trop éblouissante.

Pour la force motrice, la possibilité d’utiliser la dynamo électrique comme moteur est découvert en 1873 à l’exposition de Vienne. En ce qui concerne les tramways, l’électricité comme système de traction va rapidement s’imposer. Le moteur à courant continu très souple, se prête bien aux fréquents arrêts. Les coûts sont très compétitifs par rapport à la traction animale, à vapeur ou encore à air comprimé.

Thomas Edison est le premier à traiter une application de l’électricité comme un système. Son objectif n’a pas considéré seulement à inventer la lampe à incandescence, mais à élaborer un système complet d’éclairage (comprenant des génératrices, des lignes de transport, un appareillage de distribution) capable de concurrencer l’éclairage par le gaz, solidement implanté. Pour ce faire, il se base sur le concept de production-transport-distribution du gaz. L’énergie devra être produite dans une station centrale, transportées par un réseau de conduites jusqu’aux immeubles d’habitation où elle sera distribuée dans les appartements. La lumière devra être douce. Le consommateur devra pouvoir allumer et éteindre ses lampes ; l’énergie consommée devra être enregistrée par des compteurs.
Grâce aux transformateurs, il est possible d’élever la tension en début de ligne et de la rabaisser au lieu de consommation.
Après trois années de recherches intenses menées avec des dizaines de collaborateurs dans son laboratoire de Menlo Park. Edison réussit son pari. Son système triomphe lors de l’exposition à Paris en 1881.
Malheureusement, avec le procédé à courant continu choisi par Edison, l’énergie électrique ne peut être transportable au-delà de quelques centaines de mètres !
C’est un collaborateur de Thomas Edison, Nikola Tesla, un inventeur et ingénieur américain d’origine serbe qui est notoirement connu dans le développement et l’adoption du courant alternatif pour le transport et la distribution de l’électricité. Il a mis au point les premiers alternateurs.

Tesla est considéré comme l’un des plus grands scientifiques ayant déposé quelque 300 brevets, dont la base technologique du wifi !!

Dans cet article, on vous décrit toutes les technologies d’éclairage qui ont été découvertes et mise en exploitation dès 1850. Les types d’éclairages

Cinq étapes caractérisent l’électrification de la Suisse.  La période de 1880 à 1895 consacre l’emploi de diverses techniques et de plusieurs sources d’énergie primaires. L’électricité se développe soit par le biais d’installations particulières, soit par de petites stations centrales (d’environ 300 cv) – (1cv = 0,736 kW). On en compte une vingtaine vers 1890 donc cinq à courant monophasé.

Le barrage de la Maigrauge a été construit de 1870 à 1872 pour alimenter Fribourg en eau potable et pour fournir de l’énergie aux industries installées sur le plateau de Pérolles. Il fut le premier barrage en béton d’Europe.Une première usine est située à proximité du barrage, elle est dotée d’une turbine de 570 kW

A partir de 1895, s’implantent les premières grandes stations centrales à courant polyphasé (plus de 10’000 cv).
L’exploitation à grande échelle des ressources hydraulique devient une réalité. Depuis le tournant du siècle jusque vers 1914, les réseaux électriques se développent rapidement à travers tout le pays, si bien que vers 1914, environ 90 % de ne desservie par une société distributrice.

L’extension du marché de l’éclairage ainsi que la diffusion des usages mécaniques de l’électricité (moteurs dans l’artisanat et l’industrie, l’extension et la création de lignes de chemins de fers électriques locaux) constituent des débouchés.  L’industrie électrochimique construit d’imposantes usines, en 1900, la moitié de l’énergie électrique est utilisée par ce secteur !
Etant donné les difficultés du pays à s’approvisionner en charbon, en temps de guerre, on cherche à substituer de l’énergie d’origine hydraulique à l’énergie d’origine thermique produite par des usines de réserve. L’égoïsme des sociétés électriques locales est dénoncé. La collaboration entre les sociétés productrices-distributrices, jusque-là autonomes, s’impose. Les années de l’entre-deux-guerres sont celles de la difficile croissance coordonnée de l’infrastructure électrique. A la fin de la première guerre mondiale, des sociétés régionales regroupant plusieurs producteurs-distributeurs sont fondées. Elles veulent construire des réseaux interconnectés à très haute tension. On observe la construction de grands ouvrages à accumulation. Ils sont l’œuvre, soit de groupements régionaux, soit de sociétés à partenaires constituées spécifiquement pour la construction et l’exploitation de ces réseaux.

Dans le canton de Vaud aussi, l’avènement, puis l’extension progressive du machinisme devaient conférer une importance grandissante à la force motrice et, dès la seconde moitié du XIXème siècle, plus spécialement aux applications industrielles de la valeur et de l’électricité. En 1850, l’industrie vaudoise ignorait encore l’usage de la machine à vapeur (Vuilliemin 1862, p203). Jusqu’à cette époque, la houille blanche constituait le principal agent moteur des établissements dont les installations ne s’actionnaient pas à bras. On connait cependant quelques cas isolés d’application de la force animale.
Ainsi à Vallorbe (Valloton 1875, p42), le moteur des souffleries de plusieurs clouteries était un chien pédalant sur des planchettes à l’intérieur d’une grande roue !
Près de Bullet (Jaccard 1946), dès 1747, un moulin à vent avec scierie avait remplacé un ancien moulin à vent. Enfin dans la même localité, deux autres moulins à blé établis en 1785 étaient actionnés par un cheval tournant dans un manège. Mais il s’agissait là de cas exceptionnels. En effet, longtemps avant les applications industrielles de la vapeur et de l’électricité, Vaud disposait grâce à ses nombreux cours d’eau d’inépuisables réserves de forces hydrauliques.
Toutefois, l’établissement de certaines industries à proximité des cours d’eau présentait aussi des inconvénients, que la construction des voies ferrées aggrava encore. Car la force motrice ne se trouvant généralement pas dans le voisinage de ces dernières, il était rare qu’une industrie pût bénéficier à la fois de la houille blanche et de bonnes conditions de transport. D’où la nécessité de s’établir à proximité de stations de chemin de fer ou d’autres privées de houille blanche, comme les manufactures de Sainte-Croix, de recourir à la machine à vapeur et aux moteurs à pétrole ou à gaz.
Vers 1850, un autre procédé inventé par le français Hirn met à disposition des industriels le système de transport de force hydraulique par câble télédynamique. Son invention consiste à enrouler deux poulies à gorge tournant un câble continu à grande vitesse.

C’est à partir des années 1890 que l’électricité devient vraiment une industrie qui se structure. Grâce à la réalisation spectaculaire de Charles E.L. Bown et Walter Boveri, qui parviennent en 1891 à établir une ligne à haute tension sur une distance de 170 km. Les véritables enjeux de l’énergie électrique sont soudain mis en évidence. La houille blanche allait permettre une décentralisation des usines, forcées jusque-là de s’établir à proximité des cours d’eau pour bénéficier de la force hydraulique productrice de l’énergie électrique. La disparition des contraintes géographiques et la perspective de fournir de l’énergie à ces clients toujours plus éloignés rendait la production d’électricité très attrayante. Un marché s’ouvrait grâce à l’apparition des premiers tramways, l’électrification de lignes ferroviaires, à l’industrie naissance de l’électro-chimie ou encore la métallurgie, dont la production d’aluminium par électrolyse.
Ces débouchés entrainèrent la création de grandes centrales pour la distribution d’électricité. La production par usine passe d’une moyenne de 1’200 KW à 10’000 KW par an sur la période de 1891 à 1905. La plupart des grandes ville suisses se dotèrent de réseaux urbains.

L’énergie électrique, comme le gaz industriel, est une création du 19^ème siècle. Cet autre réseau de distribution fut mis en place dans le canton par des efforts privés et régionaux, avec la contribution d’ingénieurs remarquables (Adrien Palaz et Landry). Les Vaudois furent les premiers en Suisse à distribuer du courant dans une ville et à exploiter des tramways électriques. Après une petite installation lausannoise à la rue Centrale et celle de la société électrique Vevey-Montreux à Talan, une troisième usine fut construite en 1889 au pied du Saut-du-Day. De 1892 à 1900, cinq autres centrales hydro-électriques ont suivi. Citons les Clées et Montbovon. Certains de ces aménagements sont liés à des lignes de Tramways ou chemin de fer, avant tout, pour alimenter l’éclairage public et privés.

Créée en 1853 sur le modèle des hautes écoles de Paris, sous la forme d’une institution privée, l’Ecole de Lausanne ne tarde pas à devenir une pépinière d’ingénieurs de qualité et un foyer de recherches. En matière d’électricité, les travaux des deux hommes donnent à l’école un rayonnement particulier : Palaz et Landry.

Né en 1863, diplômé de l’Ecole polytechnique fédérale (EPF), Adrien PALAZ est revenu dans le canton après avoir enseigné les mathématiques à Zurich. A Lausanne, Palaz mène une carrière de professeur à l’Ecole d’ingénieurs et la direction d’un bureau de constructeur.
La Ville de Lausanne et le Canton lui doivent la conception et la réalisation des premières installations de production et d’utilisation de l’électricité. Parmi celles-ci, il faut citer la mise en exploitation des Tramways lausannois, la création par la ville de Lausanne des forces motrices du Rhône, la construction de la centrale de l’Avançon et de la Compagnie vaudoise des forces motrices des lacs de Joux et de l’Orbe.
De telles réussites ont valu à Palaz d’être appelé en France.

Né en 1875, ingénieur de l’EPF, Jean Landry crée en 1902 à l’Ecole de Lausanne le cours de construction électromécanique et d’électricité industrielle. De la formation d’ingénieur, il a la conception la plus large et la plus élevée. Il engage un combat, bientôt couronné de succès, pour la conjugaison systématique des usines hydro-électriques. Les unes au fil de l’eau, soumises au caprice de la nature ; les autres, en altitude, disposent de lacs d’accumulation qui mettent en réserve l’énergie en surplus et la restitue en saisons ou en heures de pénurie. L’application de ce principe aux ressources hydrauliques culminera plus tard dans la création de l’Energie Ouest-Suisse SA (EOS) et d’un réseau faitier des fournisseurs d’électricité romands.