La production d électricité dans le monde les source d énergies

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1 La production d électricité dans le monde les source d énergies

2 A partir de quelles sources primaires l électricité est-elle produite? Monde : kwh (3200 GW) France : 1, kwh (110 GW) gaz naturel 16% pétrole10% charbon 36% fossile 9% hydraulique 5% nucléaire 17% hydraulique et autres 21% nucléaire 86% 63 GW (59 réacteurs) Fossiles : 62%

3 83.4% 3.8% 3.1% 1.3% (Géothermie)

4 Consommation d électricité en France (1998) SECTEUR INDUSTRIEL : SECTEUR RÉSIDENTIEL :

5 2. Les centrales à combustible fossile: 100 MW à 700 MW Il en existe 3 sortes, suivant le combustible utilisé : -au charbon le charbon est broyé et mélangé à de l'air réchauffé avant d'être introduit sous pression dans le brûleur -au fioul Le fioul est liquéfié en le chauffant avant de l'injecter dans les brûleurs. - au gaz Naturel ou récupéré des hauts fourneaux, il est utilisé tel quel. Capacité de l'unité de production Consommation (par h) Proportion d'utilisation Charbon 250 MW 100 t 48 % Fioul 250 MW 50 t 46 % Gaz 125 MW m³ 6 %

6 Les réserve de combustible dans les principaux continents Réserve abondante en: _ Pétrole Moyenne Orient _ Gaz Russie _ Charbon Asie et Océanie

7 3,6% 2% On observe que les ressources énergétiques sont très faibles en Europe ce qui contraint les pays a les importer. (peu rentable) 12,4%

8 Cheminé d extraction des gaz dus à la combustion Centrale Thermique à flamme: Chambre de compression de la vapeur Turbine entrainant l alternateur Alternateur générant l électricité Entrée d air contribuant à la combustion Arrivée de charbon gaz ou pétrole Chambre de combustion Réserve d eau permettant de refroidir la vapeur en sortie de turbine

9 La Turbine à Combustion (TAC) à Cycle Combiné mélange gazeux porté à plus de 1 OOO C. Les centrales de ce type associent une TAC (Turbine à Combustion) et une turbine à vapeur. Les combustibles brûlés sont du gaz ou du fioul. La chaleur des gaz d'échappement est transformée en vapeur

10 3. La géothermie

11 Production d électricité par les énergies renouvelables : l offre et la demande L énergie électrique ne peut pas être stockée! (à grande échelle)

12 - 1 C en moyenne tous les 30 mètres de profondeur C par 100 mètres en Alsace; 100 C par 100 mè tres à Larderello, Italie, - Production de l électricité à partir de 150 C: -soit directement à partir de gisements de vapeur ou d eau chaude (centrale de Bouillante en Guadeloupe, 16MW, 10% de l ile) - ou après injection d eau en profondeur et récupération de chaleur (dispositif expérimental de Soultz-sous-Forêt en Alsace).

13 Production d électricité géothermique dans le Monde Une puissance de 1 MW permet d alimenter 1000 habitants en Suisse et 9000 aux Philippines!

14 Conversion de l énergie géothermique en électricité

15 Centrale ORC (Cycle Organique de Rankine) à fluide binaire Fluide à bas point de vaporisation (ammoniac, isobutane, etc.) Aucune émission dans l atmosphère : 2 circuits fermés sous pression. Efficacité de la conversion énergétique : 7 à 12%. Coefficient d utilisation : 95 à 98%. Tous types de fluides et large gamme de température.

16 Types de centrales géothermiques dans le monde

17 Systèmes géothermiques stimulés (HDR, HFR, EGS, DHM) La géothermie des roches fracturées Entre 4 et 6 km de profondeur : température entre 180 à 200 C. Injection d eau froide sous forte pression : ouverture des fissures et création d un échangeur de chaleur souterrain.

18

19 4. la COGÉNÉRATION Principe: se servir d une production de chaleur existante pour produire aussi de l électricité Production thermique-électrique à partir des combustibles : - Fossiles (surtout le gaz) - biomasse (220 TWhe) - déchets ménagers - hydrogène

20 Exemples micro-cogénération

21 La cogénération par moteur Un moteur produit en part à peu près égales 2 types d'énergie thermique : - une énergie "basse température" (environ 95 C), ré cupérée sur les huiles et les eaux de refroidissement - une énergie "haute température" (environ 450 C), s ur les gaz d'échappement La Cogénération par turbine à combustion une gamme de puissance de quelques dizaines de kw à plusieurs dizaines de MW. Les turbines produisent la plus grosse part de leur énergie thermique (hors pertes par rayonnement) sous forme d'un gaz d'échappement à environ 500 C.

22 La biométhanisation agricole : Biomasse Biogaz Stockage final digestat Système d introduction de la matière organique Chaleur Moteur alternateur Digesteur Habitation, séchage de bois Electricité

23 Les différents types de Matière Organique Les effluents: Lisier Fumier Les déchets organiques: Tontes de pelouse Déchets organiques ménagers Boues de STEP, Les plantes énergétiques: Maïs,

24 5. Electricité thermodynamique solaire : Centrales à tour et concentrateur réparti (héliostats) Eau-vapeur ou sel fondu - THEMIS 1,8 MWe miroirs m² 1982 (France) - Solar Two 10 MWe m² , USA (Barstow Californie) Facteur concentration : 230 (Solar Two) à 700 (Themis) -Iberdrola Projet espagnol (2005) : -9 centrales solaires thermodynamiques (total 450 MW).

25 Thémis : 200 miroirs (rendement 90%) orientation pilotée 2 axes Tour hauteur 100 m, cavité de 56 m3. Puissance thermique 9 MW Puissance électrique 1,8 MW. Rendement moyen annuel de l ordre de 15%. Problème : cyclage thermique dû aux passages nuageux et aux cycles journaliers Solution : hybridation avec brûleur gaz

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27 Les capteurs cylindro paraboliques C est le procédé solaire qui a produit le plus d électricité sur Terre (plus de 500 MWe)

28 Fonctionnement d une centrale: Schéma du projet ANDASOL (Espagne) 2 x 50 MWe, près de Guadix, Andalousie Sels fondus, avec 6 heures de stockage

29 Les DishStirling Production d électricité directement au foyer d une «parabole» par un moteur Stirling (+ alternateur) Unités autonomes et automatiques de 10 à 25 kwe : rendement global : 20 à 25 %

30

31 Tour solaire Une tour solaire est construite de manière à canaliser l'air chauffé par le soleil afin d'actionner des turbines pour produire de l'électricité. L air sous une serre est chauffé par le Soleil et dirigé vers le haut par convection, l'air chaud étant plus léger que l'air froid, il s'élève.

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