L’énergie électrique Sa Production Son Transport Sa Distribution Source originale Lycée Turgot.

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1 L’énergie électrique Sa Production Son Transport Sa Distribution Source originale Lycée Turgot

2 TRANSPORTER DISTRIBUER PRODUIRE Structure d’un réseau électrique REPARTIR

3 La transformation des énergies dans la phase de production Les sources d’énergies primaires naturelles Chute d’eau Uranium Vent Soleil Marée Les énergies fossiles Vers les centrales thermiques Matière d’œuvre: la vapeur Vers les centrales hydrauliques Matière d’œuvre: l’eau La fission des atomes Vers les centrales nucléaires Matière d’œuvre: la vapeur Charbon Pétrole Gaz Les énergies dites renouvelables Vers les éoliennes,les centrales photovoltaïques et les usines marémotrices Matière d’œuvre: force du vent, rayonnement solaire et puissance des marées Le réseau des rivières et barrages Energie renouvelable

4 Procédé de production 01 (réseau EDF) Cas général d’une centrale hydraulique BarrageRéserve d’eau Conduite forcée Canal de fuite TURBINE ALTERNATEUR TRANSFORMATEUR Bâtiment de la centrale 1 2 3 Cheminée de succion Autres procédés Voir EAU Matière d’œuvre entrante Lignes THT

5 Procédé de production 02 (réseau EDF) Cas général d’une centrale nucléaire Autres procédés Matière fissible Uranium Eau liquide sous pression Circuit primaire Circuit secondaire Circuit tertiaire Eau liquide Eau vapeur

6 Procédé de production 03 (réseau EDF) Cas général d’une centrale thermique Combustible générateur: le fioul Autres procédés Voir THT La palette énergétique (EDF) Voir

7 Les procédés complémentaires Usine marée motrice de La Rance 24 turbines d’une puissance totale de 240MW, fonctionnant dans les deux sens de la marée 3 transformateurs fournissant 120kV production annuelle de 640 millions de KWh Centres régionaux de répartition Energie dite « alternative », en voie de développement. Energie renouvelable. Matière entrante, l’action du vent faisant tourner les pales,reliées à un alternateur Rayonnement solaire sur des cellules photo voltaïques Un champ de 63 héliostats (surface réfléchie: 2830 m²) éclairent le grand miroir (surface: 1830 m²) puissance : 1000kW

8 Les composants d’une éolienne de moyenne puissance Rotor tripales, longueur de pale: 27m Moyeu du rotor et arbre lent, rotation: 20 tr/min Multiplicateur, coefficient x75 Arbre rapide, rotation: 1500 tr/min Tour, hauteur de 50 à 80m Alternateur (génératrice asynchrone), puissance 1000 kW 1000 kW Anémomètre, relié au système contrôle commande: vent à 5 m/s  mise en route vent à 25 m/s  arrêt de l’éolienne

9 LA TURBINE à eau Moteur rotatif qui convertit l’énergie cinétique d’un courant d’eau en énergie mécanique de rotation. L’eau transportée par la conduite forcée est projetée sur les pales de la turbine:  débit moyen de 600 l/s  pression de 50 bars  fréquence de rotation moyenne de 1500 tr/min VAPEUREAU ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR Transformateur Processus ou Les turbines à vapeur des centrales thermiques sont constituées d’un nombre plus petit de pales et ont une fréquence de rotation plus élevée, de l’ordre de 3000 tr/min

10 L’ ALTERNATEUR Actionneur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique sous forme de courant alternatif. Il est constitué d’un stator (bobinage fixe) et d’un rotor (bobinage tournant) relié à l’axe de la turbine. La tension produite est de l’ordre de 15kV à 20kV. La fréquence est de 50Hz. Courant de moyenne tension (MT) VAPEUREAU ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR Transformateur Processus ou

11 Le TRANSFORMATEUR A la sortie de la centrale ce poste de transformation élève la moyenne tension produite (MT) en un courant à très haute tension (THT) de valeur de l’ordre de 225kV à 400kV. Ce courant est plus facilement transportable, sans perte d’énergie, dans des lignes à THT vers des régions éloignés de la centrale. VAPEUREAU ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR TRANSFORMATEUR Processus ou

12 Le transport, la répartition et la distribution de l’énergie électrique (réseau EDF) A partir de la centrale électrique, les lignes aériennes transportent la THT de 225 kV ou 400 kV vers les centres régionaux de répartition Pylônes Très Haute TensionCentrales de répartition Transformateurs abaisseurs THT  HT 400 kV à 90 kV vers Distribution vers la Sidérurgie vers la SNCF Transformateurs abaisseurs HT  MT 90 kV à 20 kV vers Transformateurs abaisseurs MT  BT 20 kV à 230V à 400V Distribution vers le secteur de la grande industrie Distribution urbaine, rurale et les PME

13 Accumulateur Alternateur Appareil qui produit de l’électricité sous forme de courant alternatif (électricité EDF) Ampère (A) Unité d’intensité du courant électrique dans le système SI. L’Ampère représente l’intensité d’un courant correspondant au passage de 6,25 x 10 18 électrons/seconde Aube Partie d’une roue ou d’une turbine en forme de palette soumise à la pression d’un liquide ou d’un gaz (l’eau ou la vapeur d’eau) Appareil qui emmagasine de l’énergie (électrique, hydraulique; chimique ) et qui la restitue en fonction des besoins (principe de la pile et de la batterie) Barrage Un barrage est un ouvrage construit pour retenir l’eau. L’ eau retenue par le barrage constitue une réserve d’énergie potentielle. L’ouverture des vannes du barrage crée une chute d’eau artificielle. L’énergie potentielle se transforme alors en énergie cinétique, celle de l’eau en mouvement.

14 Cellule photovoltaïque (ou photopile) Génératrice de courant électrique grâce à l’effet des photons solaires sur des plaques métalliques et des semi-conducteursphotons Centrale électrique Installation qui produit de l’électricité en utilisant d’autres forme d’énergie (hydraulique – nucléaire – solaire - …..) Centrale hydraulique Centre de production d’électricité qui utilise la force de l’eau en mouvement (chute d’eau, force du courant d’un fleuve ou énergie des marées) pour faire tourner sa turbine Combustible Matière (solide, liquide ou gazeuse) qui fournit de l’énergie sous forme de chaleur quand on la brûle Combustible fossile Combustible formé par l’accumulation et la décomposition de matière animale ou végétale à grande profondeur et pendant plusieurs millions d’années (charbon, pétrole, gaz naturel) Courant alternatif Electricité qui circule avec des changements de sens périodiquement (courant EDF en France) Courant continu Electricité qui circule toujours dans le même sens

15 Electricité Phénomène qui résulte du déplacement de particules invisibles à l’œil nu (les électrons) dans la matière ( fils métalliques par exemples) Energie Etymologiquement « force en action » Capacité à produire de la chaleur, du mouvement ou de faire fonctionner des machines On distingue plusieurs énergies en fonction de:  leur source; solaire, hydraulique, nucléaire, éolienne, chimique  leur forme; cinétique, mécanique, électrique, thermique Kilowattheure (kWh) Unité d’énergie; Le kWh représente l’énergie mise en œuvre par un appareil de puissance 1000 watts pendant une heure de fonctionnement. Joule (J) Unité de l’énergie dans le système international (SI). Le joule représente le travail effectué par une force d’un newton dont le point d’application se déplace d’un mètre dans la direction de la force 1 J = 1N/m

16 Mégawatt (MW) Unité de puissance valant un million de watts (10 6 watts) Miroir plan Miroir dont la surface est plane Miroir parabolique Miroir dont la surface est creuse et forme une parabole en 3 dimensions afin de concentrer les rayons solaires en un seul point. Photon Particule élémentaire (sans charge ni masse) qui compose le rayonnement électromagnétique et lumineux Puissance Capacité que possède un système d’effectuer un travail rapidement. C’est le rapport de l’énergie échangée sur le temps. S’exprime en watt (W), kilowatt (kW) ou mégawatt (MW) Turbine Moteur rotatif qui convertit l’énergie d’un courant d’eau, de vapeur ou de gaz en énergie mécanique. Exemple: les turbines des centrales électriques

17 Volt (V) Unité de tension électrique dans le système international (SI). Le volt représente la tension électrique qui existe aux bornes d’un dipôle de puissance 1 W lorsqu’il est traversé par un courant de 1A Watt (W) Unité de puissance dans le système international (SI). Un watt correspond à une énergie d’un joule fournie pendant une seconde 1W = 1J/sjoule

18 La palette énergétique en France en 2007 « Nucléaire » Centrales de 900 MW à 1450 MW fission thermonucléaire des atomes d’uranium (métal issu de la croûte terrestre) Pas d’émission de gaz à effet de serre Gestion rigoureuse des déchets radioactifs nécessaire. « Thermique à flamme » combustible fossile (fioul – charbon – gaz) Centrales de 125 MW à 700 MW Rejets de gaz à effet de serre « Hydraulique » énergie renouvelable, énergie rapidement mobilisable, permet d’économiser les combustibles fossile et nucléaire Centrales de qq kW à 1800 MW. « Eolien et solaire » Encore marginales les sources se développent rapidement. Production irrégulière et intempestive, puissances faibles (5MW maximum). Impact sur l’environnement relativement faible.