Centrale électrique




Une centrale électrique est un site industriel destiné à la production d'électricité. Les centrales électriques alimentent en électricité, au moyen du réseau électrique, les consommateurs, particuliers ou industriels éloignés de la centrale[N 1]. La production d'électricité y est assurée par la conversion en énergie électrique d'une énergie primaire qui peut être soit mécanique (force du vent, force de l'eau des rivières, des marées...), soit chimique (réactions d'oxydoréduction avec des combustibles, fossiles ou non tels que la biomasse), soit nucléaire, soit solaire...


Ces énergies primaires peuvent être renouvelables (biomasse) ou quasiment inépuisables (énergie solaire) ou au contraire peuvent constituer des ressources dont la disponibilité est limitée dans le temps (combustibles fossiles).





Centrale thermique de Richemont fonctionnant au gaz de haut fourneau.





Centrale thermique de Porcheville fonctionnant au fioul lourd.




Sommaire






  • 1 Types de production d’électricité


    • 1.1 Selon l'énergie primaire


    • 1.2 Selon la technologie




  • 2 Historique


  • 3 Avantages et inconvénients


    • 3.1 Obstacles, défauts, inconvénients


      • 3.1.1 Production centralisée


      • 3.1.2 Les énergies primaires fossiles




    • 3.2 Avantages




  • 4 Centrales thermiques


    • 4.1 Les centrales utilisant un cycle vapeur


      • 4.1.1 Le principe du cycle vapeur


      • 4.1.2 Centrales thermiques conventionnelles


      • 4.1.3 Centrales nucléaires


      • 4.1.4 Les centrales solaires


        • 4.1.4.1 Principe


        • 4.1.4.2 Obstacles, défauts ou inconvénients




      • 4.1.5 Les centrales géothermiques


        • 4.1.5.1 Principe


        • 4.1.5.2 Obstacles, défauts ou inconvénients






    • 4.2 Les centrales à turbines à combustion


      • 4.2.1 À cycle simple


      • 4.2.2 À cycle combiné


      • 4.2.3 Cogénération




    • 4.3 Les centrales à moteurs à explosion


    • 4.4 Centrale électrique temporaire




  • 5 Les centrales hydroélectriques


    • 5.1 Principe


    • 5.2 Obstacles, défauts ou inconvénients




  • 6 Centrale marémotrice, hydrolienne ou maréthermique


    • 6.1 Principe


    • 6.2 Obstacles, défauts ou inconvénients




  • 7 Les éoliennes


    • 7.1 Principe


    • 7.2 Obstacles, défauts ou inconvénients




  • 8 Les centrales photovoltaïques


    • 8.1 Principe


    • 8.2 Obstacles, défauts ou inconvénients




  • 9 Notes et références


    • 9.1 Notes


    • 9.2 Références




  • 10 Voir aussi


    • 10.1 Articles connexes







Types de production d’électricité |


Articles détaillés : Centrale thermique et Liste des plus grandes centrales électriques au monde.


Selon l'énergie primaire |


On distingue parmi les énergies primaires converties en énergie électrique dans les centrales électriques, celles qui sont improprement dites « renouvelables » (elles englobent les énergies effectivement renouvelables telles que la biomasse et celles quasiment inépuisables telles que l'énergie solaire, l'énergie hydraulique ou l'énergie éolienne) et celles d'origine fossile ou nucléaire.



  • Les combustibles fossiles : ce sont encore aujourd'hui les énergies primaires les plus utilisées dans le monde pour la génération d'électricité. C'est principalement le charbon qui est utilisé, mais on trouve également des centrales au fioul et surtout au gaz naturel, qui sont brûlés soit dans des chaudières, soit dans des turbines à combustion (turbines à gaz) ou encore dans des moteurs Diesel entraînant un alternateur ;

  • Les autres combustibles : on peut également, pour la production d'électricité, brûler dans des chaudières spécifiques de la biomasse ou des déchets (ordures ménagères), mais ces combustibles sont plutôt utilisés dans des réseaux de chaleur ;

  • L'énergie nucléaire : la chaleur permettant la génération de vapeur d'eau est produite par la fission d'uranium ;

  • L'énergie solaire : elle est utilisée soit dans des chaudières solaires produisant de la vapeur d'eau destinée à être turbinée, soit dans des centrales constituées d'une multitude de panneaux photovoltaïques

  • L'énergie hydraulique : dans les centrales hydrauliques, c'est soit la force du courant des rivières (centrales au fil de l'eau), soit celle de la chute d'eau (barrages, conduites forcées) qui est utilisée pour actionner la turbine entraînant l'alternateur. La force des marées est aussi utilisée (usines marémotrices).

  • L'énergie éolienne : la force du vent permet également d'entraîner un alternateur pour produire de l'électricité.



Selon la technologie |


Hormis dans les centrales photovoltaïques encore peu répandues, la génération d'électricité est assurée par un alternateur entraîné par une turbine ou exceptionnellement par un moteur à explosion[N 2] (moteur Diesel stationnaire, moteur à gaz).


Le rendement de conversion mécanique/électrique est d'environ 98 %. L'essentiel des pertes se fait donc sur la conversion thermique-mécanique, la cogénération permettant d’améliorer le rendement global de l'installation.


Plusieurs technologies de turbines sont disponibles selon le fluide utilisé pour les actionner :




  • turbine à vapeur ;


  • turbine à combustion (communément, mais improprement appelée turbine à gaz[N 3]) ;


  • turbine hydraulique ;

  • Une éolienne est aussi une sorte de turbine.



Historique |


Article détaillé : Guerre des courants.

En 1878, en Europe, une centrale hydraulique de 7 kW est construite à Saint-Moritz.


La première centrale électrique des États-Unis, la Pearl Street Station, a été mise en service le 4 septembre 1882 par Thomas Edison[1] dans le bas-Manhattan, ce qui a permis de faire fonctionner l'éclairage électrique des bureaux du New York Times et d'autres bâtiments aux alentours de Wall Street. La centrale ne délivrant que du courant continu ne pouvait alimenter efficacement qu'un petit secteur géographique. Le premier générateur, baptisé « Jumbo », était bien moins efficient que ceux d'aujourd'hui : il avait un rendement de 3 à 4 % de l'énergie du charbon utilisé. Quelques années plus tard, Edison a cependant vu l'intérêt de la cogénération en utilisant l’excédent de chaleur produit par le générateur électrique pour chauffer les bâtiments.


Début XIXe siècle toutes les centrales thermiques modernes emploient des machines à surchauffe à multiple expansions, compound en général et d'une puissance de 1 000 à 10 000 chevaux. A partir de 1 500 ou 2 000 HP (horsepower), on emploie dans un assez grand nombre de cas la triple expansion, quelquefois la quadruple expansion. L'emplacement des centrales est décidé par la proximité des combustibles (voie ferrée) et par la proximité du cours d'eau nécessaires à l'alimentation des chaudières et aux travaux de refroidissement du condenseur. L'encombrement des machines, et le poids élevé de leurs divers organes, deviennent une véritable gène pour les grosses centrales, situées dans des emplacements souvent réduits et où le terrain est cher. C'est ce qui a amené peu peu à l'emploi des turbines à vapeur. Dans un premier temps les deux systèmes coexistent[2].


L'invention de la turbine à vapeur moderne en 1884 par Sir Charles Parsons rend possible l'électricité bon marché et abondante, et a révolutionné le transport maritime et la marine de guerre. Elle prend le pas sur la machine à vapeur qui est détrônée. Le premier modèle était relié à une dynamo qui générait 7,5 kW (10 ch) d'électricité[3]. La démonstration complète de l'efficacité de la turbine est réalisée à Erbelfeld en Allemagne, desu unité de 1 000 kW. Sa licence est brevetée et sa turbine est améliorée peu de temps après par George Westinghouse. La puissance des turbines Parsons s'est également avérée être extensible à grande échelle. Parsons a eu la satisfaction de voir son invention adoptée par toutes les grandes centrales de ce monde, et la taille des génératrices a augmenté depuis la première de 7,5 kW jusqu'à des unités de 50 000 kW de capacité. Pendant la vie de Parson, la capacité de production d'une unité a été multipliée par environ 10 000[4]. La base théorique et scientifique déjà très élaborée explique l'évolution de la turbine, contrairement à ce qui s'était passé pour la machine à vapeur[5].


Article détaillé : Turbine à vapeur, section histoire.



Dix générateurs de 5 000 horsepower Westinghouse à l'Edward Dean Adams Power Plant à Niagara Falls. Première grande centrale électrique à courant alternatif à grande échelle au monde, construite en 1895.


Rendements d'échelle, processus de type « reverse salient » (mis en évidence par Thomas Parke Hughes), sont le moteur de l'innovation à partir des année 1890. La production et le transport de l'électricité exigent la mobilisation de quantités importantes et croissantes de capital pour fournir par ailleurs un bien non stockable. Il y a des avantages évidents à concentrer la puissance électrique. Le pari commercial de la Niagara Falls Power Company sur la rivière Niagara, financé par des hommes d'affaires notables tels J. P. Morgan, John Jacob Astor IV, Lord Rothschild et W. K. Vanderbilt, consiste à prévoir que le courant produit ne servirait pas seulement à l'éclairage de la ville de Buffalo mais aussi à fournir de l’énergie électro-motrice à des industries qui s'implanteraient à proximité de la centrale. L'International Niagara Commission de 1891, commandée par Edward Dean Adams, et présidée par Lord Kelvin, acquis au courant alternatif, impose Westinghouse comme seul interlocuteur. Buffalo est alimentée en courant alternatif en 1896 et des établissements électro-métallurgiques et électrochimiques s'implantent effectivement à Niagara Falls, tels Alcoa. Le nombre de moteurs électriques était de 16 900 en 1899, de 388 000 en 1909, la moitié d'entre eux fonctionnait à l'aide de courant alternatif[5].


Six années après la première centrale d'Edison, les travaux sur le courant alternatif de Nikola Tesla permettent de transporter le courant électrique à bien plus grande distance que le courant continu grâce à l'alternateur et au transformateur[N 4] et aux lignes hautes tension, et donc de limiter le nombre de centrales nécessaires mais aussi de réduire les pertes en ligne ohmiques tout en utilisant moins de cuivre qu'avec une ligne basse tension.


En France les unités de production d'EDF entre 1950 et de 1970 n'ont cessé de croître en puissance: 125 MW pour les unités mises en service en 1955; 250 MW pour les unités mises en service en 1961; 250 MW pour les unités mises en service en 1968; 700 MW (thermique classique) et 900 MW (thermique nucléaire) pour les unités en construction en 1972. Le condenseur pour une tranche thermique de 700 MW étant conçu pour un débit de 17 m3/s, celui d'une centrale nucléaire de 900 MW, étant conçu pour un débit de 40 m3/s (circuit ouvert), seuls les grands fleuves (le Rhin, le Rhône, la Seine et la Loire) en fonction du nombre d’emplacements disponibles, ou les côtes maritimes, pourront accueillir les centrales de forte puissance[6] en circuit ouvert (ie: sans réfrigérant atmosphérique).



Avantages et inconvénients |



Obstacles, défauts, inconvénients |



Production centralisée |


Le caractère très centralisé de la production et la dépendance au réseau électrique THT les rendent vulnérables à tout incident.



Les énergies primaires fossiles |


Les sources d'énergie fossile ont comme principaux défauts d'être épuisables, de produire du dioxyde de carbone un des principaux gaz à effet de serre[7] et d'être à l'origine d'une pollution de l'air (pollutions acides en particulier).


Un rapport de 2008 de l'EEA, à partir d'une comparaison entre des centrales de l'UE-25 ayant mis en œuvre de « bonnes pratiques » et d'autres, montre qu'il reste un important potentiel de réduction des émissions de SO2 et de NOx, si toutes les centrales utilisaient les meilleures techniques disponibles (MTD)[8].


Une étude est prévue pour l'UE[Quand ?] sur l'effet de l'application de la directive LCP et de nouvelles valeurs limites d'émission (VLE) qui visent 70 % d'abattement sur le SO2 et de NOx (directive IPPC). D'autres études portent sur la possibilité de capter le dioxyde de carbone produit et de le stocker sous terre (dans d'anciens champs d'hydrocarbures épuisés ou dans des aquifères salins), mais ces solutions sont encore au stade expérimental, et sont consommatrices d'énergie !


Elles induisent une dépendance à l'égard des producteurs de ressources (gaz, pétrole, charbon...)



Avantages |


La production d'énergie est indépendante des conditions météorologiques, la source d'énergie peut être (dans une certaine mesure) facilement stockée et la puissance unitaire des centrales peut être très élevée.


Elles permettent de faire de la cogénération : lorsque l'on a besoin à un endroit déterminé (agglomérations, 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, hydrauliques et les éoliennes le permettent aussi 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- et la tri-génération ne sont cependant pas encore systématiques.



Centrales thermiques |


Article détaillé : Centrale thermique.



Centrale thermique à flamme de Chicago (USA)


Les centrales thermiques englobent :


  • les centrales thermiques à flamme qui elles-mêmes comprennent :


  1. les centrales conventionnelles dans lesquelles un combustible fossile (charbon, fioul, gaz naturel, etc.) ou autre (biomasse) est brûlé dans une chaudière pour produire la vapeur surchauffée alimentant la turbine ;

  2. les centrales à turbine à combustion, à simple cycle, brûlant généralement du gaz, parfois du fioul (léger ou lourd réchauffé) ;

  3. les centrales à cycle combiné, brûlant les mêmes combustibles que dans un simple cycle, mais avec un bien meilleur rendement grâce à l'adjonction d'une chaudière de récupération et d'une turbine à vapeur.

  4. les centrales à moteur Diesel ou à gaz.



  • les centrales nucléaires ;

  • les centrales géothermiques.



Les centrales utilisant un cycle vapeur |


Article connexe : Eau de refroidissement des centrales thermiques.

Hormis les centrales à turbines à combustion et celles à moteurs à explosion, les centrales thermiques utilisent un cycle vapeur.



Le principe du cycle vapeur |


Article détaillé : Cycle de Rankine.

Dans un générateur de vapeur (aussi appelé chaudière), de l'eau sous pression est vaporisée et surchauffée. Elle est ensuite admise dans une turbine à vapeur où elle est détendue. Lors de cette détente, l'énergie contenue dans la vapeur est convertie en énergie mécanique et entraîne en rotation le rotor de la turbine couplé à l'alternateur. La vapeur détendue est ensuite admise dans un condenseur où l'eau se retrouve en phase liquide. Cette eau est alors ramenée en chaudière grâce à des pompes alimentaires et repart pour un nouveau cycle.


Dans la pratique et pour améliorer le rendement thermodynamique, la turbine à vapeur est constituée de 2 (voire 3) corps : à la sortie du premier corps (dit HP, pour haute pression) la vapeur est retournée à la chaudière où elle est resurchauffée avant d'alimenter le second corps (MP : moyenne pression).



Centrales thermiques conventionnelles |


Les centrales les plus répandues sont constituées d'une chaudière et d'une turbine à vapeur (Cycle de Rankine). Leur carburant est le plus souvent du charbon mais on trouve aussi des chaudières utilisant de la biomasse, du gaz naturel, du pétrole, du fioul ou des déchets municipaux.


La plupart des centrales à charbon sont de type à « charbon pulvérisé », où le charbon est réduit en poudre très fine dans des broyeurs et injecté dans le foyer de la chaudière. Les centrales les plus récentes possèdent un cycle vapeur supercritique, qui permet d'avoir un rendement qui dépasse 45 %.


Certaines centrales à charbon récentes comprennent des chaudières à lit fluidisé circulant. Le principe de la chaudière à lit fluidisé circulant est de faire brûler du charbon finement concassé auquel on ajoute des granulats de calcaire ou du sable en suspension dans l'air, à une température de 800 à 900 °C. Le "lit" circule en boucle jusqu'à complète combustion du charbon. La température modérée évite la formation d'oxydes d'azote et la présence de calcaire permet la désulfuration des fumées [9]. On distingue : les chaudières à lit fluidisé atmosphérique (la centrale à lit fluidisé atmosphérique de Gardanne fut à sa mise en service la plus puissante au monde) et les chaudières à lit fluidisé sous pression[10].



Centrales nucléaires |





Centrale nucléaire de Cattenom


Article détaillé : Centrale nucléaire.

Les centrales nucléaires utilisent également des cycles de conversion thermodynamique : dans le réacteur nucléaire, l'énergie obtenue à la suite de la réaction de fission de l'uranium et du plutonium est la source de chaleur utilisée. Un circuit primaire permet de refroidir le réacteur et de transférer la chaleur dégagée à un générateur de vapeur (chaudière) qui produit la vapeur d'eau alimentant la turbine à vapeur, comme dans une centrale thermique conventionnelle. Actuellement, les centrales nucléaires produisent environ 15 % de l'électricité mondiale. Elles n'émettent pas de gaz carbonique (CO2) contrairement aux centrales conventionnelles à flamme, mais elles engendrent des déchets radioactifs, qui doivent être confinés, et tout risque d'accident, comme dans toute entreprise, ne peut être exclu. La probabilité d'occurrence d'un tel accident, sur les centrales modernes, est sujette à débat.



Les centrales solaires |


Article détaillé : Centrale solaire thermodynamique.

Articles connexes : Énergie solaire thermique et Liste des centrales solaires thermodynamiques.



Centrale solaire thermodynamique



Principe |

Une centrale solaire thermodynamique capte un maximum d'énergie thermique solaire en utilisant plusieurs rangées de miroirs disposés en arc de cercle face à la course du soleil, qui renvoient les rayons solaires en un seul point, le foyer. Pour que le foyer ne change pas de position en permanence, les miroirs sont orientables et pilotés par un système centralisé. À ce foyer, une chaudière contenant un liquide sert de capteur d'énergie.


Un autre système utilise des miroirs incurvés face au sud dans l'hémisphère nord munis d'un tube rempli d'un fluide qui s'échauffe aux rayons du soleil concentrés par le miroir. Le liquide est en général de l'eau qui surchauffée par l'énergie thermique solaire est conduite jusqu'à une turbine à vapeur.


Un autre système appelé tour solaire utilise l'énergie solaire pour chauffer l'air contenu dans une immense serre. L'air chauffé plus léger monte dans une cheminée où il met en mouvement des turbines.



Obstacles, défauts ou inconvénients |


  • Le problème de base de ce type de centrale électrique est que l'énergie solaire est en quantité relativement faible en un point donné de la terre et, qu'elle n'utilise que la chaleur rayonnée, (rayonnement Infrarouge). La densité de puissance est faible, mais bien supérieure à celle du photovoltaïque.

  • Par ailleurs, la production est intermittente (intermittence journalière jour/nuit et saisonnière) et localement imprévisible à moyen terme (aléa météorologique). Pour réduire l'intermittence jour/nuit, voire permettre une production 24h/24, les centrales les plus modernes (comme Andasol en Espagne) sont équipées de réservoirs permettant de stocker du fluide porteur chaud. Le stockage de la chaleur peut également s'effectuer par le biais de matériaux à forte capacité calorifique comme des roches de type volcanique portées à très haute température.



Les centrales géothermiques |


Article détaillé : Centrale géothermique.


Principe |

La terre est composée d'une croûte, posée sur un manteau de roche en fusion. Le principe de l'énergie géothermique consiste à creuser un trou dans cette croûte, à envoyer un fluide caloporteur au fond à l'aide d'un tuyau et à récupérer ce fluide chauffé remontant par un autre tuyau. Cette chaleur fait tourner des turbines qui entraînent des alternateurs. Cette énergie est d'un usage courant en Islande où elle est facile à mettre en œuvre.



Obstacles, défauts ou inconvénients |


  • la profondeur du forage nécessaire diffère selon les endroits ;

  • la profondeur de forage, malgré ces variations, reste importante, ce qui entraîne un fort coût d'investissement ;

  • il existe un risque de remontée de magma.


Les investisseurs laissent donc pour l'instant les géologues rechercher des zones ayant des caractéristiques favorables avant d'entamer ce genre de projet.



Les centrales à turbines à combustion |


Article détaillé : Turbine à gaz.


À cycle simple |


Les turbines à gaz en cycle simple sont peu coûteuses à construire, de plus elles ont l'avantage de démarrer très rapidement (contrairement aux centrales conventionnelles 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, ou encore dans les pays producteurs de pétrole.



À cycle combiné |


Article détaillé : Cycle combiné.

Le cycle combiné consiste à récupérer l'énergie thermique des gaz très chauds à l'échappement de la turbine à combustion (dépassant désormais 600 °C), pour produire, dans une chaudière de récupération, de la vapeur d'eau utilisée pour alimenter un groupe turbo-alternateur à vapeur. Cette solution permet une augmentation notable du rendement énergétique global de la centrale. Généralement, ce type de centrale comprend deux alternateurs, l'un entraîné par la turbine à combustion, l'autre par la turbine à vapeur. Cette solution permet, depuis l'arrêt complet, de démarrer rapidement la turbine à combustion, la turbine à vapeur ayant, elle, un temps de démarrage plus long ; cette disposition a l'inconvénient d'être plus encombrante que la solution à un seul alternateur où les deux turbines sont montées sur la même ligne d'arbres. La puissance de la turbine à vapeur étant environ 50 % de la puissance de la turbine à combustion, des constructeurs de centrale ont installé sur certains sites deux turbines à combustion entraînant chacune un alternateur, et une turbine à vapeur alimentée par les deux chaudières et entraînant un troisième alternateur identique aux deux autres.



Cogénération |


Article détaillé : Cogénération.

Dans le cas de turbine à vapeur entrainant une génératrice d'électricité, la cogénération (ou trigénération) n'augmente pas le rendement électrique, mais se contente d'envoyer les gaz chauds à la sortie de la turbine vers un procédé industriel consommateur de chaleur ou une chaudière de récupération produisant de la vapeur utilisée dans un procédé industriel. Le rendement atteint est un rendement global : rendement électrique plus rendement de transfert thermique. Le but principal est souvent le procédé industriel, la production d'électricité étant soumise au besoin de chaleur.



Les centrales à moteurs à explosion |


Certaines centrales électriques utilisent des moteurs Diesel pour entraîner les alternateurs. C'est le cas en particulier des centrales de Vazzio et Lucciana, en Corse.



Centrale électrique temporaire |


Dans les pays émergents ne disposant pas de suffisamment de moyens de production d'électricité ou dont les moyens de production ne permettent pas de faire face à la demande grandissante de la population et des industries (baisse du niveau d'eau dans les barrages hydro-électriques par exemple), des centrales électriques temporaires, consistant en l'installation de groupes électrogènes industriels et synchronisés entre eux, peuvent être installées en quelques semaines. C'est également le cas en France, par exemple lors de coupures des lignes électriques du fait de phénomènes météorologiques.



Les centrales hydroélectriques |


Article détaillé : Énergie hydroélectrique.



Centrale hydroélectrique en Allemagne



Principe |


L'énergie hydraulique est depuis longtemps une solution mise en œuvre dans la production d'électricité (appelée aussi énergie hydroélectrique), qui utilise une énergie renouvelable.


À un étranglement des rives d'un cours d'eau est érigé un barrage qui crée une retenue d'eau. Au pied de ce barrage, ou bien plus bas, à l'aide de conduite forcée, 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.


Il y a différents types de centrales hydroélectriques, notamment les micro-centrales, installées sur des rivières en tête de bassin, certaines avec un fort impact écologique.


Il existe également des centrales hydroélectriques de pompage-turbinage qui permettent d'accumuler l'énergie venant d'autres sites de productions peu flexibles (telles que les centrales nucléaires) ou intermittents (productions éoliennes ou solaires) lorsque la consommation est basse, pour la restituer lors des pics de consommation.



Obstacles, défauts ou inconvénients |



  • Outre que les sites potentiels se situent généralement en montagne entraînant des surcoûts 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.

  • On ne peut jamais garantir le risque 0 de rupture des barrages, en particulier lors de conditions météorologiques exceptionnelles.



Centrale marémotrice, hydrolienne ou maréthermique |





Usine marémotrice de la Rance


Article détaillé : Énergie marine.


Principe |


L'eau des mers et des océans peut également être utilisée pour produire de l'électricité.


Quatre formes principales d'énergie marines existent :



  • L'énergie marémotrice qui utilise l'énergie potentielle des marées ;

  • L'énergie hydrolienne ou l'énergie cinétique des courants de marée, des grands courants océaniques voire des rivières ;

  • L'énergie thermique des mers qui utilise les différences de températures de l'eau à différentes profondeurs.

  • L'énergie des vagues. Le mouvement des vagues est converti en énergie électrique.



Obstacles, défauts ou inconvénients |



  • Les moyens mis en œuvre sont importants et demandent beaucoup d'entretien.

  • Dans le cas de l'énergie marémotrice, la densité de puissance est élevée, si on reporte uniquement à la surface occupée par le barrage lui-même, mais très basse si on compte la superficie recouverte par le lac de retenue.

  • Leur implantation dans un site a généralement de forts retentissements sur les écosystèmes locaux.



Les éoliennes |


Article détaillé : Éolienne.




Parc éolien en Angleterre


Article connexe : Énergie éolienne.


Principe |


Dans une centrale éolienne, l'énergie électrique est produite directement par des génératrices éoliennes. Ces machines sont formées d'un mât, sur lequel est installé un générateur électrique entraîné par une hélice, elles sont positionnées idéalement sur les plans d'eau ou les collines ventées. L'alternateur permet de transformer cette énergie mécanique en énergie électrique.



Obstacles, défauts ou inconvénients |


Les principaux défauts des éoliennes sont :



  • La "pollution visuelle" du paysage.

  • des obstacles pour la navigation aérienne, de proximité, à très basse altitude.

  • Le bruit est également gênant, d'après certains témoignages, lorsqu'une éolienne est installée près d'une habitation.

  • L'investissement est conséquent, avec une production aléatoire dépendant des caprices du vent et assez moyenne comparée à d'autres systèmes concurrents.



Les centrales photovoltaïques |


Article détaillé : Centrale solaire photovoltaïque.



Centrale solaire photovoltaïque



Principe |


Ce mode de production d'électricité avec l'énergie solaire utilise les rayonnements lumineux du soleil, qui sont directement transformés en un courant électrique par des cellules à base de silicium ou autre matériau ayant des propriétés de conversion lumière/électricité. Chaque cellule délivrant une faible tension, les cellules sont assemblées en panneaux.


Ce système, bien que de rendement faible, est très simple à mettre en œuvre et particulièrement léger. Inventé pour les besoins des satellites artificiels militaires, il est aujourd'hui très utilisé pour une production locale ou embarquée d'électricité. Ce moyen peut être utilisé comme moyen de production à l'échelon individuel. Dans une maison individuelle, 20 m2 de panneaux produisent sur la totalité d'une année ce que consomme un foyer de quatre personnes. Ils sont préconisés dans la réalisation des maisons dites « autonomes » ou « passives ».


Des panneaux solaires embarqués à bord de bateaux, véhicules terrestres, satellites et vaisseaux spatiaux, secondés par une batterie d'accumulateurs. Ces accumulateurs fournissent de l'énergie pendant les moments de non ou faible production des panneaux et stockent le surplus d'électricité pendant les moments de grande production.



Obstacles, défauts ou inconvénients |


Des projets de centrale solaire dans l'espace existent. Mais outre le problème du transport de l'électricité sur terre, il faudrait dans un premier temps transporter et assembler des milliers de tonnes de matériel en orbite, sans parler des problèmes de maintenance induits par un tel système.


Dans une maison individuelle, il y a 2 soucis :



  • Premièrement, le coût des panneaux est encore très élevé. Ils sont surtout installés dans les pays qui aident financièrement les particuliers : par des subventions directes ou par le rachat de l'énergie produite à un tarif préférentiel.

  • Deuxièmement, le stockage de l'énergie, car la production est irrégulière. Ce deuxième souci peut devenir un avantage si l’électricité produite peut être revendue à un prix intéressant ou si il n'est pas nécessaire de stocker ses excédents et vendre l'intégralité de sa production comme en France.



Notes et références |



Notes |





  1. La production d'électricité individuelle (panneaux photovoltaïques) n'est pas concernée par cet article)


  2. Sauf dans de rares exceptions, il s'agit de groupes électrogènes qui ne constituent pas une centrale électrique.


  3. Les turbines à combustion peuvent fonctionner aussi bien avec des combustibles gazeux que des combustibles liquides


  4. les transformateurs de courant continu sont très complexes et bien moins performants que les transformateurs de courant alternatif.




Références |





  1. (en) Pearl Street Station IEEE Global History Network


  2. [PDF] Les grandes centrales à vapeur et la distribution de l'électricité. Antoine Pallière. La Houille Blanche (5) 107-114 (1906)


  3. (en) « Engineering », sur Birrcastle (consulté le 19 juillet 2017)


  4. (en) Sir Charles A. Parsons, « The Steam Turbine »(Archive • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)


  5. a et bFrançois Caron. Le Résistible Déclin des sociétés industrielles. FeniXX. 1985. Lire en ligne


  6. [PDF]Influence de la salissure marine sur la corrosion des métaux et moyens de prévention. M. BUREAU, R. BOYER. La Houille Blanche (2-3) 189-198 (1972). DOI: 10.1051/lhb/1972014. Lire en ligne


  7. "Quels sont les gaz à effet de serre


  8. (en)Non trouvé le 17 décembre 2016, EEA Technical report No 4/2008, (ISSN 1725-2237)


  9. « Centrale de Gardanne - Charbon propre : la Centrale à Lit Fluidisé la plus puissante au monde », sur www.lakko.fr (consulté le 28 juin 2014)


  10. « Rapport n° 1359 sur l'aval du cycle nucléaire - E. Le charbon propre, une technologie d’avenir pour les pays producteurs », sur www.assemblee-nationale.fr/, 2 février 1999(consulté le 28 juin 2014)




Voir aussi |


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Articles connexes |




  • Liste des centrales hydroélectriques au Québec

  • Petite centrale hydroélectrique

  • Liste des réacteurs nucléaires en France

  • Liste des centrales nucléaires de Belgique

  • Liste des réacteurs nucléaires

  • Liste d'anciennes centrales électriques

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