PRODUCTION DE L ENERGIE

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1 PRODUCTION DE L ENERGIE

2 1 ) Définition de l énergie: Propriété d un système physique capable de produire du travail 2 ) Unités de l énergie électrique : W = P*t avec W : énergie en Joules P : puissance en Watt t : temps en seconde 3600Joules = 1Wh 1000Wh = 1kWh = Wh 1000kWh = 1MWh (Méga Watt heure) = 1 x 10 6 Wh = 1 million de Wh 1000MWh = 1GWh (Giga Watt heure) = 1 x 10 9 Wh = mille millions de Wh 1000GWh = 1TWh (Téra Watt heure) = 1 x Wh = 1 million de millions de Wh TEP = Tonne équivalent pétrole = Energie thermique obtenue en brûlant 1T de pétrole = J

3 3 ) Principales caractéristiques de l énergie électrique : Inconvénients : Difficile de la stocker d où la nécessité d ajuster constamment la production à la consommation Avantages : Elle peut être transportée facilement sur des grandes distances avec peu de pertes. Elle est facilement convertie en autres formes d énergie (Lumineuse, Thermique, Mécanique)

4 4 ) Bilan électrique en 2008 d après l observatoire de l énergie: Production nette totale en France En TWh En % Evolution en % par rapport à % Nucléaire ,1 % % Thermique % + 3,2% Hydraulique ,9% - 9% Eolien + photovoltaïque 12,3 2,4% + 27,2%

5 5 ) Les centrales hydrauliques : 5.1 Principe de fonctionnement : L énergie est fournie par une chute d eau qui entraîne une turbine accouplée à un alternateur.

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8 5.2 Puissance disponible : P = Q*h*g*ρ avec P : puissance en W Q : débit en m3/s h : hauteur de chute en m g : accélération en m/s2 ρ : masse volumique de l eau en Kg/m3 Pour augmenter la puissance d une chute d eau, il faut augmenter le débit ou la hauteur de chute.

9 5.3 Moyens de production reposant sur le même principe : Usine marémotrice de la Rance utilisant la force des marées Station de Transfert et de Pompage (STEP) fonctionnant en circuit fermé et consistant à pomper de l eau dans un bassin supérieur aux heures de faible consommation afin de la turbiner aux heures de fortes consommation.

10 Avantages : C est une énergie renouvelable Grâce à la réserve d eau stockée par les barrages, une centrale hydraulique à l arrêt peut en quelques minutes, atteindre sa puissance maximale et ajuster ainsi la production aux brusques variations de la demande d électricité. Pas d émission de C02 et effet de serre réduit. Inconvénients : Modification du milieu naturel (inondation des forets) et parfois déplacement des populations pour la construction de la retenue d eau. L hydraulicité dépend des intempéries.

11 6 ) Les centrales thermiques :

12 6.1 Principe de fonctionnement: Le combustible (charbon, fioul ou gaz) est brûlé dans une chaudière tapissée de tubes dans lesquels circule de l eau. L eau transformée en vapeur est envoyée sous pression vers les turbines. Les turbines tournent et entraînent un turboalternateur. La vapeur turbinée est envoyée vers le condenseur, dans lequel circule de l eau froide et la Vapeur reprend sa forme liquide.

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14 6.2 Moyens de production reposant sur le même principe: Centre de valorisation énergétique des déchets ou incinérateur consiste à utiliser comme combustible les déchets ménagers ou industriels. Avantages : Elles répondent aux variations de la demande d électricité notamment lors des pics de consommation en période de grand froid ou de grande sécheresse Inconvénients : Rejet de C02 contribuant à l effet de serre. Prix de l énergie dépendant du prix du combustible

15 6 ) Les centrales nucléaires : Principe de fonctionnement : La chaudière est remplacée par le réacteur nucléaire. La chaleur est obtenue par la fission de noyau d uranium.

16 La Fission nucléaire L uranium est un métal qui possède la particularité d être constitué d atomes lourds, qui en se brisant, dégagent de la chaleur (c est la fission nucléaire). Lorsqu un neutron se projette sur un atome d uranium, le noyau en se cassant libère deux ou trois neutrons. Ceux-ci vont à leur tour frapper d autres noyaux : c est la réaction en chaîne. L uranium 235 est le seul atome fissile naturel

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18 3 circuits indépendants les uns des autres : Circuit primaire : dans le réacteur, la fission nucléaire chauffe l eau où elle est mise sous pression pour être maintenue sous forme liquide Circuit secondaire : il est chauffé par le circuit primaire par échange thermique. L eau du circuit secondaire se transforme en vapeur et fait tourner les turbines accouplées au turboalternateur. Circuit de refroidissement : L eau de ce troisième circuit refroidit le circuit secondaire à travers un condenseur alimenté par de l eau en provenance de la mer ou d un fleuve.

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20 Avantages : Elles permettent d obtenir de l énergie électrique bon marché. Le prix de l électricité est indépendant du prix du combustible (pétrole, gaz charbon) Pas d émission de CO2 Inconvénients : Production de déchets nucléaires (1kg/an/habitant) Risques d accidents (Accident de Tchernobyl)

21 7 ) Les énergies renouvelables : Une énergie renouvelable est une source d'énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de l'homme. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers : le soleil, le vent, le bois, l hydraulique, la biomasse, la géothermie. Aujourd'hui, on assimile souvent les énergies renouvelables aux énergies propres, mais il faut a priori les distinguer bien que certaines énergies soient renouvelables et propres. Une directive européenne impose à la France de produire 20% de l énergie grâce aux énergies renouvelables d ici à 2010.

22 7.1) L énergie solaire : Principe de fonctionnement : Un capteur solaire (sur le toit du bâtiment) récupère la chaleur pendant les heures d ensoleillement. Un fluide caloporteur (généralement de l eau) achemine l énergie vers un ballon d eau chaude sanitaire et/ou dalle de plancher.

23 7.1.2) Le solaire photovoltaïque en site isolé ou raccordé au réseau : Principe de fonctionnement : Un générateur photovoltaïque (panneaux solaires) produisent du courant continu qui après transformation par l onduleur en 230V ~ est utilisé directement ou stocké dans la batterie pour une utilisation ultérieure. En site isolé pour les habitats éloignés du réseau. Raccordé au réseau pour la production décentralisée d énergie électrique

24 7.2) L énergie éolienne Principe de fonctionnement : La force du vent entraîne les pales en rotation. Les pales entraînent un alternateur ou une génératrice qui produise l énergie électrique. Puissance : de 3 à 5MW par éolienne.

25 7.3) La biomasse Qu est ce que la biomasse? Bois, déchets des industries du bois et du papier, déchets agricoles (pailles, lisiers), fraction fermentescible des déchets ménagers et des industries agro-alimentaires, biogaz de décharge ou produits de méthanisation (lisiers, boues d épuration, décharges) Principe de fonctionnement : La biomasse fermentescible est convertie en biogaz. La biomasse ligneuse (bois, paille papier) est directement utilisée comme combustible. Ce procédé permet produire simultanément de l électricité et de la chaleur : c est la cogénération.

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27 Principe de fonctionnement : La pompe à chaleur permet de récupérer l énergie gratuite contenue dans l environnement (l air, l eau, le sol) et de la valoriser afin de chauffer des bâtiments tertiaires, des logements ou de l eau chaude sanitaire. L énergie consommée par l appareil, correspond à l énergie nécessaire pour transformer et valoriser l énergie gratuite prélevée dans l environnement. De ce fait, pour couvrir 100% des besoins de chauffage, il suffit de 20 à 40% d électricité. Les 60 à 80% restants provienne de l énergie gratuite et renouvelable de l environnement que la PAC valorise. Pour 1kWh consommé, les pompes à chaleur restituent 2 à 4 kwh.

28 7.5) La géothermie Principe de fonctionnement : la géothermie consiste à capter la chaleur de la croûte terrestre pour produire du chauffage ou de l électricité. En effet, la température des roches augmente de 3 C tous les 100m de profondeur : c est le gradient géothermique terrestre moyen. En certains points (zone volcaniques), il peut atteindre 10 C à 100 C tous les 100m. La géothermie moyenne et haute température (à partir de 150 C) permet la production d électricité, soit directement à partir de gisements de vapeur ou d eau chaude (centrale de Bouillante en Guadeloupe) ou après injection d eau en profondeur et récupération de la chaleur (dispositif expérimental de Soultz-sous-forêts en Alsace).

29 ola géothermie exploitant des températures plus basses est utilisée exclusivement pour le chauffage.