L’énergie électrique

1. L’énergie électrique Sa Production Son Transport Sa Distribution Lycée Turgot – ISP SecondeAS:2004/2005

2. Structure d’un réseau électrique PRODUIRE TRANSPORTER L’étape de Production REPARTIR DISTRIBUER

3. Structure d’un réseau électrique PRODUIRE TRANSPORTER REPARTIR Les étapes du Transport DISTRIBUER

4. La transformation des énergies dans la phase de production CharbonPétroleGaz Les énergies fossiles Vers les centrales thermiques Matière d’œuvre: la vapeur Les sources d’énergiesprimaires naturelles Energie renouvelable Chute d’eau Le réseau des rivières et barrages Vers les centrales hydrauliques Matière d’œuvre: l’eau La fission des atomes Uranium Vers les centrales nucléaires Matière d’œuvre: la vapeur Les énergies dites renouvelables VentSoleilMarée Vers les éoliennes ,les centrales photovoltaïqueset les usines marémotrices Matière d’œuvre: force du vent, rayonnement solaireet puissance des marées

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

6. Procédé de production 02 (réseau EDF) Cas général d’une centrale nucléaire Matière d’œuvre entrante Transformateur Lignes THT TURBINE ALTERNATEUR Autres procédés Voir

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

8. Les procédés complémentaires Usine marée motrice de La Rance24 turbines d’une puissance totale de 240MW, fonctionnant dans les deux sens de la marée3 transformateurs fournissant 120kVproduction annuelle de 640 millions de KWh Centres régionaux de répartition Rayonnement solaire sur des cellules photo voltaïquesUn champ de 63 héliostats(surface réfléchie: 2830 m²)éclairent le grand miroir(surface: 1830 m²)puissance : 1000kW Energie dite « alternative », en voie de développement.Energie renouvelable.Matière entrante, l’action du vent faisant tourner les pales,reliées à un alternateur

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

10. EAU VAPEUR ou ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR LA TURBINEà 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 Transformateur Processus 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

11. 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) EAU VAPEUR ou ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR Transformateur Processus

12. 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. EAU VAPEUR ou ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR TRANSFORMATEUR Processus

13. Le transport, la répartition et la distribution de l’énergie électrique (réseau EDF) Pylônes Très Haute Tension Centrales de répartition A partir de la centrale électrique, les lignes aériennes transportent la THT de225 kV ou 400 kV vers les centres régionaux de répartition vers vers vers Transformateursabaisseurs THTHT400 kVà 90 kV Transformateursabaisseurs HTMT90 kV à 20 kV Transformateursabaisseurs MTBT20 kVà 230V à 400V Distribution vers la Sidérurgie vers la SNCF Distribution vers le secteur de la grande industrie Distribution urbaine, rurale et les PME

14. Accumulateur Mégawatt (MW) Turbine Alternateur Miroir plan Volt (V) Ampère (A) Miroir parabolique Watt (W) Aube Barrage Cellule photovoltaïque Le Glossaire Centrale électrique Combustible Combustible fossile Pour en savoir plus, cliquez sur la définition recherchée Courant alternatif Courant continu Electricité Energie Moteur Joule (J) Puissance Kilowattheure (kWh) Photon

15. A Accumulateur Appareil qui emmagasine de l’énergie (électrique, hydraulique) et qui la restitue en fonction des besoins (principe de la pile et de la batterie) 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 1018 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)

16. B 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.

17. C Cellule photovoltaïque (ou photopile) Génératrice de courant électrique grâce à l’effet des photons solaires sur des plaques métalliques et des semi-conducteurs 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

18. E 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 machinesOn distingue plusieurs énergies en fonction de: leur source; solaire, hydraulique, nucléaire, éolienne, chimique leur forme; cinétique, mécanique, électrique, thermique

19. J Joule (J) Unité de travail, d’énergie et de quantité de chaleur 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 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. K

20. M Mégawatt (MW) Unité de puissance valant un million de watts (106 watts) Miroir plan Miroir dont la surface est plane Miroir parabolique Miroir dont la surface est creuse

21. P 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)

22. T 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

23. V 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

24. W Watt (W) Unité de puissance dans le système international (SI).Un watt correspond à une énergie d’un joule fournie pendant une seconde1W = 1J/s

25. La palette énergétique (source EDF - 2003) 17 centrales thermiques à flammecombustible fossile (fioul – charbon – gaz)Centrales de125 MW à 700 MWRejets de gaz à effet de serre « L’ EAU »énergie renouvelable,énergie rapidement mobilisable,permet d’économiser les combustibles fossile et nucléaireCentrales de 800 MW à 1800 MWPuissance installée de 24 GW 19 sites58 réacteurs 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 serreGestion rigoureuse des déchets radioactifs