La production d électricité dans le monde les source d énergies
A partir de quelles sources primaires l électricité est-elle produite? Monde : 40. 10 12 kwh (3200 GW) France : 1,4. 10 12 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%
83.4% 3.8% 3.1% 1.3% (Géothermie)
Consommation d électricité en France (1998) SECTEUR INDUSTRIEL : SECTEUR RÉSIDENTIEL :
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 60 000 m³ 6 %
Les réserve de combustible dans les principaux continents Réserve abondante en: _ Pétrole Moyenne Orient _ Gaz Russie _ Charbon Asie et Océanie
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%
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
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
3. La géothermie
Production d électricité par les énergies renouvelables : l offre et la demande L énergie électrique ne peut pas être stockée! (à grande échelle)
- 1 C en moyenne tous les 30 mètres de profondeur. - 10 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).
Production d électricité géothermique dans le Monde Une puissance de 1 MW permet d alimenter 1000 habitants en Suisse et 9000 aux Philippines!
Conversion de l énergie géothermique en électricité
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.
Types de centrales géothermiques dans le monde
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.
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
Exemples micro-cogénération
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.
La biométhanisation agricole : Biomasse Biogaz Stockage final digestat Système d introduction de la matière organique Chaleur Moteur alternateur Digesteur Habitation, séchage de bois Electricité
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,
5. Electricité thermodynamique solaire : Centrales à tour et concentrateur réparti (héliostats) Eau-vapeur ou sel fondu - THEMIS 1,8 MWe miroirs 11 800 m² 1982 (France) - Solar Two 10 MWe 71 500 m² 1996-1999, USA (Barstow Californie) Facteur concentration : 230 (Solar Two) à 700 (Themis) -Iberdrola Projet espagnol (2005) : -9 centrales solaires thermodynamiques (total 450 MW).
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
Les capteurs cylindro paraboliques C est le procédé solaire qui a produit le plus d électricité sur Terre (plus de 500 MWe)
Fonctionnement d une centrale: Schéma du projet ANDASOL (Espagne) 2 x 50 MWe, près de Guadix, Andalousie Sels fondus, avec 6 heures de stockage
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 %
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.