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L'énergie, ça se transfère ?


Jérôme, enseignant en Sciences de l'Ingénieur

Le transfert de l'énergie de l'organe moteur vers l'organe récepteur conserve la forme de l'énergie.
Dans de nombreux systèmes, l'énergie n'est pas utilisée directement à la sortie du dispositif de conversation.
C'est le cas par exemple sur un engin de travaux publics. Les vérins qui actionnent le bras de la pelleteuse sont éloignés de la pompe. Ils sont placés pour agir directement sur les différentes parties du bras et sur le godet. Entre la pompe et les vérins, il faut adapter l'énergie pour éviter que la pression ou le débit dépasse une valeur limite ou la distribuer pour alimenter les vérins en respectant les commandes et la transmettre en évitant les pertes par frottement de l'huile hydraulique dans les tuyaux. On parle de pertes de charge. Pour les limiter, on cherche à réduire les changements trop brusques dans les tuyaux comme les rayons de courbure faibles ou les variations de diamètre importantes.
La transmission de l'énergie de l'organe moteur vers l'organe récepteur permet son adaptation. Il est facile d'obtenir de l'énergie de rotation avec un moteur thermique ou électrique, mais il est fréquent que l'on ait besoin d'une translation pour soulever une charge ou pour faire coulisser un portail. L'énergie mécanique est alors adaptée avec un treuil ou un système pignon-crémaillère.
D'autres solutions existent pour passer de la rotation à la translation. Le système bielle-manivelle est réversible. C'est rarement le cas pour un système vis-écrou.
La transmission permet d'adapter la vitesse, y compris en changeant le sens de déplacement, ou encore de passer d'un mouvement continu à un mouvement discontinu ou alternatif. Dès que la production d'énergie est centralisée, la question de la transmission vers des points de consommation est importante, notamment pour limiter les pertes.
Nous l'avons évoqué pour une pelleteuse. Elle se pose aussi pour le réseau électrique, avec une production centralisée, comme c'est le cas en France. Pour limiter les pertes, l'énergie électrique est transmise sous haute tension. On cherche à utiliser des matériaux de bonne conductivité électrique pour réaliser les câbles.
L'aluminium est généralement retenu dans le cas des câbles aériens. Il offre un bon compromis entre une densité faible, une bonne conductivité et un coût économique acceptable.