Classement des différentes sources en fonction de leurs applications

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1 Classement des différentes sources en fonction de leurs applications
Johan Vernier 1

2 Energie Définition: L'énergie caractérise la capacité à produire des actions, par exemple à engendrer du mouvement, modifier la température d'un corps ou à transformer la matière. L'énergie provient de différentes sources que l'on trouve dans la nature : le bois, le charbon, le pétrole, le gaz, le vent, le rayonnement solaire, les chutes d'eau, la chaleur interne de la terre, l'uranium. Elle peut prendre différentes formes : chaleur, énergie musculaire, énergie mécanique, chimique, énergie électrique par exemple Ses formes multiples peuvent se transformer l'une en l'autre. 2

3 Les centrales thermiques à flamme utilisent des combustibles chimiques pour produire de la chaleur transformée en énergie mécanique par un cycle moteur thermodynamique, lui même alimentant un alternateur. Les combustibles sont généralement fossiles: - pétrole - gaz - charbon 3

4 Centrales conventionnelles à chaudières
Les centrales les plus répandues sont constituées d'une chaudière et d'une turbine à vapeur. Leur carburant est le plus souvent du charbon mais on trouve aussi des chaudières utilisant de la biomasse, du gaz naturel, du pétrole, ou des déchets municipaux. La plupart des centrales à charbon sont de type « feu pulvérisé », où le charbon est réduit en poudre très fine et injecté dans la chaudière. Les centrales les plus récentes possèdent un cycle vapeur supercritique, qui permet d'avoir un rendement qui dépasse 45%. 4

5 Turbines à gaz Les turbines en cycle simple sont peu coûteuses à construire, de plus elles ont l'avantage de démarrer très rapidement (contrairement aux chaudières à vapeur qui ont une certaine inertie). Néanmoins, leur rendement faible (35% au mieux) empêche de les utiliser directement pour la production d'électricité sans valoriser leur chaleur résiduelle, sauf en appoint lors des pics de demande ou à toute petite échelle. 5

6 Les gaz d'échappement des turbines à gaz étant très chauds (de l'ordre de 600°C), la chaleur peut être réutilisée de diverses façons. La cogénération (ou tri-génération) est le plus souvent associée aux turbines à gaz ; les gaz d'échappement alimentant une chaudière qui fournit de la chaleur (généralement sous forme de vapeur) et/ou une turbine fournissant de l'énergie mécanique (mouvement) pour un processus industriel. 6

7 Obstacles, défauts ou inconvénients
Les sources d'énergie fossiles ont le défaut d'être épuisables et polluantes, induisant de plus une dépendance à l'égard des producteurs de ressources (gaz, pétrole, charbon, uranium...) Le caractère très centralisé des centrales, et la dépendance au réseau électrique THT les rends vulnérable Les centrales thermiques à flamme produisent du dioxyde et monoxyde de carbone, des oxydes de l'azote et de la vapeur d'eau (tous étant gaz à effet de serre) et d'autres polluants (poussières, métaux lourds, dont mercure, dioxyde de soufre ...) contribuant aux smogs photochimiques, à la production d'Ozone troposphérique, et de pluies, brumes et brouillards acides. 7

8 Avantages La production d'énergie est relativement indépendante des conditions météorologiques, la source d'énergie peut être (dans une certaine mesure) facilement stockée et la densité de puissance est très élevée. Elles permettent de faire de la cogénération : lorsque l'on a besoin à un endroit déterminé (agglomération, industries chimiques, serres, ...) de chaleur en grande quantité, il est intéressant de créer une centrale thermique qui produit de l'électricité et dont le circuit de refroidissement sert de source de chaleur pour l'application désirée. (les centrales solaires, hydraulique et l'éolien le permettent aussi, mais quand le soleil, l'eau ou le vent sont présents) C'est une manière de rentabiliser les inévitables pertes de ce type de centrales. la Co- ou tri-génération ne sont cependant pas encore systématiques. 8

9 Centrale nucléaire Une centrale nucléaire est un site industriel utilisant la fission de noyaux atomiques pour produire de la chaleur, dont une partie est transformée en électricité (entre 30% et % en fonction de la différence de température entre la source froide et chaude ). C'est la principale mise en œuvre de l'énergie nucléaire dans le domaine civil. 9

10 Une centrale nucléaire est constituée d'un ou plusieurs réacteurs nucléaires (jusqu'à 8), dont la puissance électrique varie de quelques mégawatts à plus de 1 500 mégawatts pour le réacteur soviétique de grande puissance RBMK. Selon les promoteurs du futur réacteur européen EPR, il devrait atteindre une puissance record de 1 600 mégawatts. Centrale nucléaire de Cattenom. 10

11 Centrale hydroélectrique
L'énergie hydraulique est depuis longtemps une solution mise en œuvre dans la production d'électricité car elle utilise une énergie renouvelable. À un étranglement des rives d'un cours d'eau, les hommes érigent un barrage qui crée une retenue d'eau. Au pied de ce barrage, on installe des turbines reliées à des alternateurs. On alimente en eau sous pression les turbines par un système de canalisations et de régulateurs de débit. Outre que les sites potentiels se situent généralement en montagne entraînant des sur coûts importants de construction, le nombre de ces sites est limité. De plus ce système implique parfois de noyer des vallées entières de terre cultivable, où les hommes vivent bien souvent depuis des générations. 11

12 Il y a différents types de centrales hydro-électriques, notamment les microcentrales, installées sur des rivières en tête de bassin, certaines avec un fort impact écologique. Il existe également des centrale hydroélectrique de pompage turbinage qui permettent d'accumuler l'énergie venant d'autres sites de productions peu maniables telle que les centrales nucléaires lorsque la consommation est basse et, de la restituer lors des pics de consommation. Barrage et retenue de o Roselend (Savoie) 12

13 Source: 13