L’énergie électrique

Sa Production

Son Transport

Sa Distribution

Lycée Turgot – ISP SecondeAS:2004/2005

L’étape de Production

TRANSPORTER

DISTRIBUER

PRODUIRE

Structure d’un réseau électrique

REPARTIR

PRODUIRETRANSPORTER

Structure d’un réseau électrique

DISTRIBUER

REPARTIR

Les étapes du Transport

La transformation des énergies dans la phase de productionLe

s sou

rces

d’én

ergie

s

prim

aires

nat

urell

es

Chute d’eau

Uranium

VentSoleilMarée

Les énergies fossilesVers les centrales thermiquesMatière d’œuvre: la vapeur

Vers les centrales hydrauliquesMatière d’œuvre: l’eau

La fission des atomesVers les centrales nucléairesMatière d’œuvre: la vapeur

CharbonPétrole

Gaz

Les énergies dites renouvelablesVers les éoliennes ,les centrales photovoltaïqueset les usines marémotricesMatière d’œuvre: force du vent, rayonnement solaire et puissance des marées

Le réseau des rivières et barragesEnergie renouvelable

Procédé de production 01 (réseau EDF)Cas général d’une centrale hydraulique

Barrage Réserve d’eau

Conduite forcéeCanal de fuite

TURBINE

ALTERNATEUR

TRANSFORMATEUR

Bâtiment de la centrale

1

2

3

Cheminée de succion Autres procédésVoir

EAU

Matière d’œuvre entrante

Lignes THT

Procédé de production 02 (réseau EDF)Cas général d’une centrale nucléaire

Matière d’œuvre entrante

TURBINE

ALTERNATEUR

Transformateur

Autres procédésVoir

Lignes THT

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

Les procédés complémentaires

Usine marée motrice de La Rance 24 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

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 voltaïquesUn champ de 63 héliostats(surface réfléchie: 2830 m²)éclairent le grand miroir(surface: 1830 m²)puissance : 1000kW

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 kWAnémomètre, relié ausystème contrôle commande:vent à 5 m/s mise en routevent à 25 m/s arrêt de l’éolienne

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

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

L’ ALTERNATEURActionneur 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

Le TRANSFORMATEURA 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

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 de225 kV ou 400 kV vers les

centres régionaux de répartition

Pylônes Très Haute Tension Centrales de répartition

Transformateursabaisseurs THTHT

400 kV à 90 kV

vers

vers

Distribution vers la Sidérurgie

vers la SNCF

Transformateursabaisseurs HTMT

90 kV à 20 kV

vers

Transformateursabaisseurs MTBT

20 kV à 230V à 400VDistribution

vers le secteur de la grande industrie

Distribution urbaine, rurale et les PME

Accumulateur

Alternateur

Ampère (A)

Aube

Barrage

Cellule photovoltaïque

Centrale électrique

Combustible

Combustible fossile

Courant alternatif

Courant continu

Electricité

Energie

Kilowattheure (kWh)

Mégawatt (MW)

Miroir plan

Miroir parabolique

Moteur

Puissance

Turbine

Volt (V)

Watt (W)

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recherchée

Le Glossaire

Photon

Joule (J)

Accumulateur

AlternateurAppareil 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

AubePartie 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) et qui la restitue en fonction des besoins (principe de la pile et de la batterie)

BarrageUn 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.

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

Centrale électriqueInstallation qui produit de l’électricité en utilisant d’autres forme d’énergie(hydraulique – nucléaire – solaire - …..)

Centrale hydrauliqueCentre 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

CombustibleMatière (solide, liquide ou gazeuse) qui fournit de l’énergie sous forme de chaleur quand on la brûle

Combustible fossileCombustible 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 alternatifElectricité qui circule avec des changements de sens périodiquement (courant EDF en France)

Courant continuElectricité qui circule toujours dans le même sens

ElectricitéPhénomène qui résulte du déplacement de particules invisibles à l’œil nu (les électrons) dans la matière ( fils métalliques par exemples)

EnergieEtymologiquement « 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

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 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

Mégawatt (MW)Unité de puissance valant un million de watts (106 watts)

Miroir planMiroir dont la surface est plane

Miroir paraboliqueMiroir dont la surface est creuse

PhotonParticule élémentaire (sans charge ni masse) qui compose le rayonnement électromagnétique et lumineux

PuissanceCapacité 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)

TurbineMoteur rotatif qui convertit l’énergie d’un courant d’eau, de vapeur ou de gaz en énergie mécanique.Exemple: les turbines des centrales électriques

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 seconde1W = 1J/s

La palette énergétique (source EDF - 2003)

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 serre

Gestion rigoureuse des déchets radioactifs

17 centrales thermiques à flamme

combustible 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 MW

Puissance installée de 24 GW