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Les différents types de centrales électriques

Les différents types de centrales électriques

Une centrale électrique est un site de production central pour la production d'électricité. Une centrale électrique possède des équipements et des dispositifs permettant de convertir l'énergie naturelle en énergie électrique, ainsi que les structures et bâtiments nécessaires à cet effet, situés sur un certain territoire. 

Le fonctionnement de la grande majorité des centrales électriques repose sur le principe de la conversion de l'énergie de différents types de moteurs en énergie mécanique de rotation du rotor d'un générateur électrique, qui est ensuite convertie en électricité. Il existe également des installations pour la conversion directe d'énergie en énergie électrique, par exemple des installations photovoltaïques.

Centrales thermiques

Une centrale thermique est une centrale électrique qui transforme l' énergie thermique en électricité. L'énergie primaire de ces centrales est donc l' énergie thermique. La source thermique varie en fonction du type d'installation, mais le principe de fonctionnement est le même.

Les centrales thermiques les plus répandues sont celles qui utilisent l'énergie thermique libérée lors de la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz, etc.). On les appelle centrales thermiques à flamme.

Les centrales thermiques sont responsables du 70% de la production d'électricité du monde.

Cela est dû à la présence de combustibles fossiles dans presque toutes les régions de notre planète, à la possibilité de les transporter du lieu de production à la centrale et au progrès technique, assurant la construction de centrales thermiques de haute puissance.

Comment fonctionne une centrale thermique?

Ce type d'installation dispose d'un générateur électrique relié à une turbine à vapeur. Grâce à la source de chaleur, l'eau est chauffée pour la convertir en vapeur. La vapeur est utilisée pour entraîner les turbines reliées à un alternateur qui produit de l'électricité.

La production d'électricité grâce à ces types d'usines dégage beaucoup de chaleur qui n'est pas pleinement utilisée. Ceci souvent, la chaleur résiduelle est rejetée dans les eaux de surface d'une rivière voisine par refroidissement de l'eau avec de grandes tours de refroidissement.

Les centrales thermiques se développent depuis les années 80 du 19ème siècle, dans leur forme moderne, depuis les années 20 du . Les principales unités qui convertissent l'énergie thermique de la combustion du carburant en énergie électrique sont les turbines à vapeur, les turbines à combustion, les moteurs à combustion interne et leurs combinaisons.

Types de centrales thermiques

Les différents types de centrales thermiques sont classés en fonction de la source de chaleur:

  • Centrales thermiques classiques'

    • Centrales électriques au charbon (charbon pulvérisé)

    • Centrales électriques au gaz (gaz naturel)

    • Usines pétrolières (fioul)

  • Centrales nucléaires ( fission nucléaire )

  • Centrales électriques à biomasse

  • Installations d'incinération des déchets

  • Centrales géothermiques (énergie géothermique)

Qu'est-ce qu'une centrale combinée de chaleur et d'électricité?

Certains de ces types de centrales électriques ont pour fonction secondaire de produire de la chaleur pour le chauffage urbain ou pour l'industrie, par exemple.

Ce type est appelé une centrale combinée de chaleur et d'électricité. Une telle centrale a tendance à être moins efficace pour produire de l'électricité car une partie de l'énergie est délibérément utilisée pour produire de la chaleur.

Cependant, l'efficacité thermique totale est beaucoup plus élevée, car la chaleur dégagée est utilisée efficacement.

Parfois, cette chaleur peut également être utilisée pour alimenter des turbines à vapeur industrielles pour des besoins technologiques.

Centrales nucléaires

Les centrales nucléaires sont un type de centrale thermique qui utilise l'énergie thermique obtenue à partir de l'énergie nucléaire. La chaleur est obtenue dans un réacteur nucléaire par une réaction en chaîne de fission de combustible nucléaire. Le combustible utilisé dans ces types d'usines est généralement de l'uranium et du plutonium.

La conversion supplémentaire de l'énergie thermique libérée dans un réacteur nucléaire se produit de la même manière qu'une centrale électrique à turbine à vapeur entraînant un alternateur.

Ce type de centrale génère des déchets nucléaires très difficiles à gérer. Ils peuvent également causer des dommages importants à l'environnement causés par des accidents ou des situations anormales lors de l'exploitation de centrales nucléaires.

Afin d'éviter une libération des déchets radioactifs, la libération de chaleur résiduelle se réalise à travers d'un circuit de refroidissement.

En revanche, cette façon de produire de l'électricité n'émet pas de gaz à effet de serre et ne contribue donc pas négativement au changement climatique.

Centrales hydroélectriques

Les centrales hydroélectriques fonctionnent en générant de l'énergie grâce à l'eau stockée à une certaine hauteur. L'eau sablée a une énergie potentielle qui, lorsqu'elle est déposée, est convertie en énergie cinétique. En tombant, l'eau entraîne des turbines hydrauliques qui génèrent de l'énergie hydroélectrique (électricité).

Les différents types de centrales électriquesLa conversion d'énergie dans les centrales hydroélectriques a l'avantage que le matériau porteur d'énergie: l'eau n'est pas détruite comme le carburant organique, mais est conservée dans la nature. Les centrales hydroélectriques nécessitent d'importants investissements en capital pour les structures hydrauliques (grands barrages, etc.), mais des coûts d'exploitation faibles. L'électricité produite dans les centrales hydroélectriques est la moins chère.

Centrales hydroélectriques réversibles

Il y a un type de centrale hydraulique qui a un système pour stocker l'énergie potentielle à des moments où il y a un surplus électrique.

Ces usines ont des réservoirs situés à différentes hauteurs. Lorsque de l'électricité doit être produite, l'eau est libérée du réservoir supérieur pour entraîner les turbines et est stockée dans le réservoir inférieur. Si le réseau électrique génère un excès d'électricité, l'eau est à nouveau pompée dans le réservoir supérieur prête pour s'il y a de nouveaux pics de consommation.

Quelles autres centrales électriques utilisent des énergies renouvelables?

Outre les centrales électriques mentionnées ci-dessus et généralement qualifiées de «traditionnelles», il existe une grande variété de centrales électriques qui utilisent des sources d'énergie renouvelables pour produire de l'électricité.

Par exemple,

  • Les centrales solaires photovoltaïques fonctionnent avec des panneaux photovoltaïques capables de générer un courant électrique.

  • Centrales éoliennes qui utilisent l'énergie des courants du vent.

  • Centrales marémotrices, qui utilisent le flux et le reflux de l'eau de l'océan.

  • Centrales géothermiques utilisant l'énergie thermique des sources chaudes souterraines (énergie géothermique).

  • Plantes qui utilisent la différence de température de l'eau à la surface et dans les profondeurs de l'océan, et autres.

Gestion de l'électricité

Les centrales électriques sont combinées dans un système énergétique qui comprend également:

  • Installations qui consomment de l'électricité

  • Lignes électriques les reliant aux centrales électriques

  • Appareils électroniques avec transformateurs de courant de montée et de descente de tension.

Le transport d'électricité à longue distance sur des distances allant jusqu'à des milliers de kilomètres est assuré par des lignes de transport d'électricité à haute tension de 100 à 750 kV, une transmission à courte distance - par des lignes de transport d'énergie à tension plus faible jusqu'à 100 kV.

Gestion de la production d'électricité

Les centrales électriques ont leur propre modèle de production. Par exemple, la puissance d'une centrale électrique à gaz peut être ajustée relativement facilement, ce qui n'est pas possible pour une centrale électrique au charbon.

Étant donné que les prix fluctuent fortement au cours de la journée (et de la semaine), c'est un avantage majeur. En revanche, les coûts du gaz sont plus élevés que les coûts du charbon (par kWh d'électricité produite). Par conséquent, le choix d'un type de centrale électrique nécessite une vision à long terme de plusieurs marchés énergétiques complexes.

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Date de publication : 17 avril 2021
Dernier examen : 18 avril 2021