Réalisé par Yannick Sutra PRODUCTION DE PRODUCTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE

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1 PRODUCTION DE PRODUCTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE Réalisé par Yannick Sutra

2 3 sources électriques Les types de centrales La production électriques en chiffres Principe de fonctionnement d un générateur de courant. Centrales hydrauliques Hautes chutes. Moyennes chutes. Basses chutes. L usine marémotrice de la Rance. Les STEP. Les barrages. Remarques diverses sur les centrales hydrauliques. Les centrales thermiques à flamme Les centrales thermique nucléaire. Les éoliennes

3 Batterie d automobile Panneaux solaires Alternateur de centrale thermique

4 On utilise les propriétés s de certaines substances pour créer et stocker l électricit lectricité (mais en faible quantité). C est C le principe des piles et accumulateur réservr servé en général g aux usages individuels Batterie d automobile

5 On emploie des piles ou des panneaux solaires qui fonctionnent grâce à la lumière. Ils équipent les satellites, des pompes dans le désert, d des maisons en pays ensoleillées es Leur production est faible Panneaux solaires

6 On fait tourner un aimant dans un bobinage de fil conducteur. C est le principe des dynamos et des alternateurs. Ils permettent de produire l électricit lectricité de façon industrielle Alternateur de centrale thermique

7 Les panneaux solaires photovoltaïques transforment directement l énergie des photons du soleil en électricité.

8 Alternateur d une centrale thermique On peut distinguer une personne à l intérieur du stator

9 Les batteries d automobile d figurent parmi les exemples de production chimique électrique.

10 Un générateur de Courant (Dynamo ou Alternateur) transforme l énergie mécanique m d un mouvement tournant en énergie électrique. Le mouvement tournant est entraîné par des forces pouvant avoir des origines différentes: vent, eau, vapeur d eaud eau.

11 L énergie électrique représente 40 % de l énergie consommé en France. Il existe principalement 2 types de centrales:

12 CENTRALE THERMIQUE A FLAMME CENTRALE THERMIQUE NUCLEAIRE CENTRALE HYDRAULIQUE

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14 Puissance installée au 31/12/95 Production annuelle en TWh MW Nucléaire Nucléaire 375,3 82% % Thermique Thermique 18,3 4% 32 7% Hydraulique Hydraulique 64,1 14% 60 13% Total Total 457,7 100% % En 1998, EDF a exporté 15,4% de sa production: 70,8 Milliards de kwh. (70,8 TWh)

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17 Ces centrales ont un dénivelé de 300mètres à 1800mètres, elles sont généralement situées en haute montagne.

18 La turbine utilisée e pour les HAUTES CHUTES est: La turbine tourne à une vitesse (N) relativement rapide pour un centrale hydraulique L eau envoyée e généralement g sous pression fait tourner la turbine Pelton donc l alternateur, l il y a alors production d électricité. On a transformé une énergie mécanique m en énergie électrique.

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20 Turbine Pelton (axe horizontal) Turbine Pelton (axe vertical)

21 Canalisation Eau sous pression Si ceci avance plus ou moins, il aura plus ou moins de débit PELTON ZOOM Injecteur Eau sous pression Canalisation Canalisation L eau envoyée e généralement g sous pression fait tourner la turbine Pelton donc l alternateur, l il y a alors production d éd électricité.

22 Vannes de tête Turbine Pelton Transformateur Départ de lignes Vanne de prise d eau Conduite forcée

23 Ces centrales ont un dénivelé de: 30 m < H < 300m Ces centrales se trouve sous le barrage.

24 La turbine utilisée e pour les MOYENNES CHUTES est: La turbine tourne à une vitesse (N) : Pour les turbines Francis l ensemble turbine-alternateur est disposé sur un axe vertical.

25 La turbine Francis est du type hélicoh licoïdale. C est une turbine à réaction, c est à dire que le dispositif d injection de l eau sur le rotor de la turbine et la forme de ce rotor sont réalisr alisés s de façon que, l eau pénétrant p dans la turbine à vitesse réduite, r utilise à la fois:l énergie

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28 Vanne de prise d eau Turbine Francis Départ de lignes

29 Ces centrales ont un dénivelé de : H < 30m Dans le cas des centrales basses chutes, il n y y a pas de pression (car faible chute). Les équipements sont situés s sur de grand fleuves à faible pente et à très fort débit. d

30 La turbine utilisée e pour les BASSES CHUTES est: La turbine tourne à une vitesse (N) : Les turbines de type «Kaplan» sont monté de plus en plus sur un groupe bulbe. L utilisation d une groupe bulbe permet de turbiner dans les 2 sens d écoulement de l eau. Il comporte dans une même coque, immergé dans un conduit hydraulique: L alternateur et la turbine

31 La turbine Kaplan a une forme d hélice d avion. L hélice est à pâles orientables pour améliorer le rendement. Cliquez sur les photos pour les voir en plein écran

32 Transformateur Départ de lignes Vanne de prise d eau Turbine Kaplan

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37 Elle utilise l énergie des marées. La centrale de la Rance est la seule à produire l électricit lectricité de façon industrielle à partir de la force des marée. Situé à proximité de Saint-Malo, elle barre l estuaire de la Rance sur 700 mètres m de larges. Son principe de fonctionnement de fonctionnement est celui d une basse chute utilisant le déniveld nivelée crée e par l amplitude l de la marée.

38 Son principe de fonctionnement de fonctionnement est celui d une basse chute utilisant le déniveld nivelée crée e par l amplitude l de la marée.

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40 En France, il existe 7 centrales hydrauliques qui font du pompage. Les centrales hydrauliques sont généralement g utilisées lors des pointes de courant (hiver, ) Les centrales nucléaires fonctionnent pratiquement tout le temps (il faut plusieurs jours pour les mettre en service), il peut arriver qu il y ait surproduction des centrales nucléaires, on alimente donc les centrales hydrauliques (les machines synchrones fonctionnement en moteur) afin de remonter l eau jusqu au réservoir. r Cliquez sur la photo pour la voir en plein écran

41 Dans une STEP, une retenue d altitude est reliée à un bassin inférieur situé au niveau de l usine hydroélectrique. L eau est stockée e sert à faire tourner les turbines aux heures de fortes consommation d électricit lectricité,, et sera récupr cupérée e dans le bassin aval. En suite, aux heures de moindre consommation, on pompe cette eau vers le bassin supérieur en utilisant l électricit lectricité des centrales nucléaires qui ne peuvent pas baisser aisément la production. Les STEP présentent un grand intérêt économique: elle permettent d utiliser l eau (énergie( gratuite) à la place de combustibles plus chers (fioul et gaz).

42 Bassin inférieur (Aval)

43 Ce sont des canalisations qui conduisent l eau depuis la prise d eau dans le lac de retenue, jusqu aux installations de la centrale. Ces canalisations peuvent être: * Soit des galeries directement creusées es dans le roche, avec ou sans revêtement interne béton b ou métallique * Soit des gros tuyaux métalliques fixés à flanc de montagne ou enterrés: les conduites forcées

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45 Les barrages, en s opposant à l écoulement naturel de l eau, constituent une réserve d énergie potentielle. Il existe de très nombreux types de barrages, que l on peut classer selon les matériaux utilisés pour leur constructeur, leur forme et leurs caractéristiques : Les barrages en bétonb - Barrages voûtes, - Barrages poids, - Barrages contrefort ; Les barrages poids en terre ou en enrochement. Les barrages mobiles, piles de béton, b vannes en acier.

46 Ils sont constitués s d une d coque en béton b courbée, le côté convexe dirigé vers l amont. l Ils sont généralement g implantés s dans les vallées étroites lorsque les rives sont formées de roches saines et très résistances, car ils sollicitent beaucoup la résistance r des berges. La poussée e de l eau l est renvoyée e vers les appuis ou les rives. Cliquez sur les photos pour les voir en plein écran

47 Ils sont caractéris risés s par une section triangulaire, avec une base large implantée e sur le sol. Ils présentent l avantage l de très s peu solliciter la résistance r des berges. Leur construction requiert une grande quantité de béton. b Le poids est utilisé pour résister r à la poussée e de l eau. Cliquez sur la photo pour la voir en plein écran

48 Des contreforts en béton b construits du coté aval supportent des voûtes de faibles portées ou des dalles planes. Les contreforts transmettent la poussée e de l eau l vers le sol. Ce type de barrage exige moins de béton b qu un un barrage poids, et ne nécessite n pas une vallée étroite comme les barrages voûtes. Il est néanmoins n nécessaire n que le rocher des rives soit de bonne qualité. Cliquez sur les photos pour les voir en plein écran

49 Ils sont réalisr alisés s par l empilement l de matériaux juxtaposés, s, sans éléments de liaison particulier : terre compactée e ou enrochement de blocs. Ils possèdent une base très s large. Ils comportent, sur toute la hauteur de la structure, un élément assurant leur étanchéité. Cliquez sur la photo pour la voir en plein écran

50 Installés s sur des rivières res à fort débit, d ils sont caractéris risés par une partie supérieure constituée e de vannes amovibles. On rencontre fréquemment ce type de barrage dans les basses chutes. En abaissant le sommet de l ouvrage, l on peut faciliter le passage de l eau, l et éviter l él élévation du niveau en amont, en particulier pendant les crues Cliquez sur les photos pour les voir en plein écran

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62 Les barrages possèdent des orifices qui permettent le passage de l eau. l Ceux-ci sont équipés s de vannes qui assurent la régulation des débits. d Les vannes de débit d réservr servé,, situées à la base du barrage. Elles assurent un minimum d éd écoulement d eau d dans le fond de la vallé e pour préverser la vie de la la rivières res à l aval du barrage. Les vannes de vidanges, situées à la base du barrage. Elles permettent la vidange totale du lac de retenue pour pratiquer les inspections et les travaux d entretien d du côté amont.

63 Retour disposition d une centrale hydraulique de hautes chutes Retour disposition d une centrale hydraulique de moyennes chutes Retour disposition d une centrale hydraulique de basses chutes

64 Dans les centrales on produit l énergie électrique en HTA (de 15 à 20 kv). Pour limiter les pertes dans les fils de ligne le transport s effectue en HTB (jusqu à 400kV). Les industriels utilisent la HTA et les particuliers la basse tension (BTA) : 230/400V. Les transformateurs permettent d effectuer les adaptations de tensions nécessaire n à la distribution de l énergie électrique avec un très s bon rendement, supérieur à 99%. Retour disposition d une centrale hydraulique de hautes chutes Retour disposition d une centrale hydraulique de moyennes chutes Retour disposition d une centrale hydraulique de basses chutes

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69 Retour disposition d une centrale hydraulique de hautes chutes Retour disposition d une centrale hydraulique de moyennes chutes Retour disposition d une centrale hydraulique de basses chutes

70 Une centrale hydraulique n a n a pas besoin de personnel ou très peu. Il y a que le personnel de maintenance. Le kw.h ne coûte pas cher, c est l énergie qui coûte la moins chère (un alternateur a une durée de vie de 30 ans et le gros en moyenne) e de vie de 30 ans et le gros œuvre de la centrale: 100 ans Tout est automatique, le contrôle des centrales se fait à distance (via la réseau r hertzien ou téléphonique), t tout est contrôlé depuis les dispatchings.

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74 Les centrales thermiques à flamme thermiques a flamme, appelées aussi centrales thermiques classiques, produisent de l'électricité par combustion de charbon, de fioul, de gaz naturel ou de gaz des hauts fourneaux. Ces centrales offrent le complément de production indispensable en terme de bouclage de la production fournie par le parc nucléaire et l'hydraulique et en cas d'aléas, de vagues de froid ou de demande inattendue de consommation. Cliquez sur la photo pour la voir en plein écran

75 Le charbon est transformé en fines particules dans des broyeurs, mélangm langé à l'air réchauffr chauffé et injecté sous pression dans la chambre de combustion par des brûleurs. Le fioul est chauffé à 140 C C pour accroître sa fluidité,, puis il est injecté dans la chaudière à l'aide de brûleurs appropriés. Le gaz utilisé (gaz naturel ou gaz de hauts fourneaux doté d'un pouvoir calorifique moindre) ne nécessite n aucun traitement préalable et est directement envoyé dans la chaudière. LES COMBUSTIBLES FIOUL CHARBON GAZ

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78 EN FRANCE, LES CENTRALES NUCLEAIRES REPRESENTE 80% DE LA PRODUCTION EN ELECTRICITE. Cliquez sur les photos pour les voir en plein écran

79 Une centrale nucléaire est une usine de production d'électricité. Elle transforme la chaleur libérée par la fission d'un matériau nucléaire, appelé "combustible" en énergie mécanique, puis électrique. Le processus de production est commandé par un objectif unique : assurer le fonctionnement d'un alternateur, machine tournante conçue pour engendrer le courant électrique grâce à la rotation à grande vitesse d'un aimant placé à l'intérieur d'un bobinage métallique. Principe de fonctionnement d un centrale Nucléaire

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85 Les pâles des éoliennes captent l él énergie du vent. Cette énergie est ensuite stockées dans des batteries d accumulateurs. Dans les département d français ais qui bénéficient b d un vent fort, des éoliennes sont raccordés s au réseau r électrique. On en trouve principalement dans l Aude, le Nord-Pas Pas-de- Calais et la Guadeloupe. Eoliennes (La Désirade-Guadeloupe)

86 Eoliennes (La Désirade-Guadeloupe)