Centrales électriques et alternateurs

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Questions and Answers

Quel est le rôle principal des héliostats dans une centrale solaire thermodynamique ?

Transport de l'électricité

Production de vapeur d'eau

Chauffage du fluide caloporteur

Concentration des rayons solaires (correct)

Comment l'énergie éolienne est-elle transformée en énergie électrique ?

En utilisant des miroirs réfléchissants

Par un réchauffement de l'eau

Grâce à un générateur qui convertit l'énergie cinétique (correct)

Par des turbines à vapeur

Quel est le fluide caloporteur utilisé pour transporter la chaleur dans une centrale solaire thermodynamique ?

Eau chaude

Vapeur d'eau

Huile thermique (correct)

Gaz naturel

Quelle est la fonction des postes de transformation dans le réseau électrique ?

Élever ou abaisser la tension Signup and view all the answers

Pourquoi l'interconnexion des centrales est-elle cruciale dans le réseau électrique ?

Pour assurer la continuité de l'alimentation en cas de défaillance Signup and view all the answers

Quel type d'énergie est directement transformée en énergie mécanique dans une éolienne ?

Énergie cinétique Signup and view all the answers

Quel type de centrale utilise la chaleur pour générer de l'électricité via des turbines ?

Centrale thermique classique Signup and view all the answers

Quelle entité gère le réseau de transport de l'énergie électrique ?

Office National de l'Electricité Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal de la répartition dans le transport d'énergie ?

Aiguiller l'énergie vers les gros clients Signup and view all the answers

Quel type de tension est généralement fourni par les générateurs des centrales électriques ?

Entre 5 et 20 kV Signup and view all the answers

Pourquoi est-il nécessaire d'augmenter la tension dans les lignes de transport d'énergie ?

Pour limiter les pertes d'énergie par effet joule Signup and view all the answers

Quel type de lignes sont majoritairement utilisées pour le transport à haute tension ?

Lignes aériennes Signup and view all the answers

Quelles sont les caractéristiques des lignes souterraines pour le transport d'énergie ?

Elles nécessitent des câbles de fabrication complexe Signup and view all the answers

Quel est le niveau de tension fourni par O.N.E.E lors de la distribution d'énergie en moyenne tension ?

20 kV Signup and view all the answers

Quel type d'énergie est acheminé vers les petits utilisateurs par le biais de la distribution ?

Énergie électrique Signup and view all the answers

Quel phénomène explique la transformation d'énergie transportée en chaleur au sein des lignes électriques ?

Effet joule Signup and view all the answers

Quels sont les principaux types de réseaux MT identifiés?

Réseaux souterrains et aériens Signup and view all the answers

Quelle est la tension à laquelle un poste de transformation reçoit l’énergie?

20 KV Signup and view all the answers

Quel est l'un des rôles principaux d'un poste de livraison?

Dériver le courant sur le réseau Signup and view all the answers

Quel appareil protège le transformateur côté haute tension?

Un éclateur Signup and view all the answers

Quel type de poste de livraison est réalisé en bas de poteau ou sur une plate-forme extérieure?

Poste préfabriqué monobloc Signup and view all the answers

Quel appareil est souvent utilisé pour la coupure visible dans un tableau BT?

Disjoncteur Signup and view all the answers

Quelles sont les protections mises en place côté basse tension?

Un disjoncteur contre les surintensités Signup and view all the answers

Comment sont classées les installations électriques?

En fonction de la tension utilisée Signup and view all the answers

Quel est le principe de fonctionnement principal d'une centrale thermique à flamme ?

Combustion d'un combustible pour produire de la chaleur Signup and view all the answers

Quelle est la puissance électrique typique fournie par une centrale nucléaire ?

Environ mille mégawatts Signup and view all the answers

Dans une centrale hydraulique, quelle caractéristique de l'eau influence la production d'énergie ?

Le débit et la hauteur de chute Signup and view all the answers

Quel matériau est couramment utilisé dans les réacteurs nucléaires ?

Uranium 235 Signup and view all the answers

Quel est le rôle principal d'un alternateur dans une centrale électrique ?

Produire une tension variable au cours du temps Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la vapeur dans une centrale thermique ?

Faire tourner une turbine pour produire de l'électricité Signup and view all the answers

Quelle est la principale source d'énergie dans une centrale hydraulique ?

La force de l'eau Signup and view all the answers

Quel phénomène permet la génération d'un courant électrique dans un conducteur ?

L'induction électromagnétique Signup and view all the answers

Lesquelles des énergies suivantes sont considérées comme renouvelables ?

Soleil Signup and view all the answers

Quel type d'énergie est produit par une centrale thermique ?

Énergie électrique Signup and view all the answers

Quelle est la principale caractéristique des énergies fossiles ?

Elles sont généralement polluantes Signup and view all the answers

Quel est le produit résultant du refroidissement de la vapeur dans une centrale thermique ?

Eau Signup and view all the answers

Quel type de courant est produit par un alternateur ?

Un courant alternatif Signup and view all the answers

Comment se déplace les électrons dans un conducteur lorsqu'un aimant est en mouvement à proximité ?

Ils tournent en rond Signup and view all the answers

Quelles sont les sources d'énergie qui proviennent de matières premières ?

Charbon et pétrole Signup and view all the answers

Quel scientifique a contribué à la découverte du courant électrique par déplacement d'un aimant ?

Faraday Signup and view all the answers

Study Notes

Principe de fonctionnement d’une centrale électrique

Une centrale électrique transforme l’énergie mécanique en énergie électrique grâce à un alternateur.
Les sources d’énergie utilisées dans les centrales électriques peuvent être non renouvelables (charbon, pétrole, gaz naturel), ou bien renouvelables (vent, eau, soleil).
L’alternateur est la partie commune à toutes les centrales électriques.
Un alternateur produit une tension variable au cours du temps.

Principe de fonctionnement d’un alternateur

On fait tourner un aimant au milieu d’une bobine de cuivre ce qui déplace les électrons présents sur les atomes de cuivre.
L'électricité est produite grâce au phénomène d'induction électromagnétique.
Induction électromagnétique : est un phénomène physique conduisant à l'apparition d'une force électromotrice dans un conducteur électrique soumis à un flux de champ magnétique variable.
Un courant électrique : Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charges électriques, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur.

Sources d’énergie électrique

Les sources d'énergie se répartissent en deux grands segments : les matières premières et les phénomènes naturels.
Les matières premières fournissent les énergies dites fossiles.
Les phénomènes naturels fournissent les énergies dites renouvelables.
Energie fossile : Les énergies fossiles proviennent de la combustion de matières premières comme le charbon, le pétrole ou encore le gaz naturel.
Les énergies fossiles sont polluantes et leurs réserves ne sont pas infinies.
Energie renouvelable : Les énergies renouvelables, comme leur nom l’indique, ne sont pas tarissables.
Les énergies renouvelables sont appelées « énergies vertes » ou « énergies propres » car provenant des phénomènes naturels (vent, rayonnement solaire, force des courants marins), elles ne causent aucune pollution.

Sources d’électricité non renouvelables

Centrale thermique

Une centrale thermique à flamme utilise l’énergie fournie par la combustion d’un combustible (charbon, pétrole, gaz naturel).
Cette combustion a lieu dans une chaudière.
La combustion dégage une grande quantité de chaleur utilisée pour chauffer de l’eau dans la chaudière (ou générateur de vapeur).
On dispose alors de vapeur d'eau sous pression.
La pression de cette vapeur fait tourner à grande vitesse une turbine qui entraîne elle-même un alternateur qui produit une tension alternative sinusoïdale.
A la sortie de la turbine la vapeur est refroidie pour se transformer en eau, puis renvoyée dans la chaudière.
Une centrale thermique à flamme fournit une puissance électrique de l'ordre de quelques centaines de mégawatts (1 MW = 1 000 000 W).

Centrale nucléaire

Une centrale nucléaire est une centrale thermique qui utilise l'énergie fournie par un réacteur nucléaire (fonctionnant avec de l'uranium 235 ou du plutonium 239).
Un réacteur nucléaire produit une grande quantité de chaleur qui est captée par l'eau sous pression circulant dans le circuit primaire (circuit fermé).
Par l'intermédiaire du générateur de vapeur, l'eau sous pression du circuit primaire communique sa chaleur à l'eau d'un deuxième circuit fermé, le circuit secondaire.
Il est ainsi possible d'obtenir de la vapeur à haute pression dans ce circuit secondaire.
La pression de cette vapeur fait tourner à grande vitesse une turbine qui entraîne elle-même un alternateur qui produit une tension alternative sinusoïdale.
A la sortie de la turbine la vapeur est refroidie pour se transformer en eau, puis renvoyée dans le générateur de vapeur.
Un réacteur nucléaire fournit une puissance électrique de l’ordre du millier de mégawatts (1 MW = 1 000 000 W).

Sources d’électricité renouvelables

Centrale hydraulique

L’ouverture des vannes du barrage entraîne l’eau dans un canal de dérivation jusqu’aux turbines électriques.
Plus le débit et la hauteur de chute d’eau sont importants, plus l’eau ne transporte d’énergie.
Cette eau actionne les turbines qui entraînent à leur tour des alternateurs pour produire du courant électrique.
Un transformateur injecte ensuite cette électricité dans le réseau, où elle est transportée par des lignes à haute ou très haute tension.

Centrale solaire thermodynamique (technologie CSP)

Fluide caloporteur : fluide qui transporte la chaleur entre deux ou plusieurs sources de température.
Les rayons du soleil se réfléchissent sur des miroirs.
Ces miroirs, ou héliostats, sont mobiles ce qui leurs permet de suivre la course du soleil en permanence.
Ces miroirs permettent de concentrer tous les rayons lumineux sur une tour recouverte d'un matériau absorbant.
Sous l'effet du rayonnement, le matériau absorbant va chauffer fortement, et la chaleur va être transmise à un fluide caloporteur à haute température de fonctionnement.
Pour produire l'électricité, la chaleur est utilisée pour chauffer l’eau qui se transforme en vapeur d'eau qui circule dans des turbines, comme dans une centrale thermique "classique".

Energie éolienne

Les pales constituent l’élément moteur principal des éoliennes.
L’action du vent sur les pales se traduit par une force et un couple qui entraîne leur rotation.
L’énergie cinétique du vent est ainsi transformée en énergie mécanique de rotation.
Cette énergie ’tournante’ est ensuite transformée en énergie électrique par un générateur.

Le réseau électrique

La consommation de l’énergie électrique produite par les centrales est, en général, éloignée des lieux de production.
L’énergie doit donc être transportée sur des grandes distances entre lieux de production et de consommation, c’est le rôle du réseau de transport de l’énergie électrique.
Ce dernier est géré par l’Office National de l’Electricité (O.N.E).

Typologie du réseau électrique

Le réseau électrique est composé de parcs de production, d’un réseau de transport, des postes de répartition et d’un réseau de distribution.
On distingue :
- Le grand transport et l’interconnexion : c’est le raccordement des centrales entre elles.
- La répartition : elle a pour rôle « d’aiguiller » l’énergie des lieux de production vers les gros clients (grosses industries…).
- La distribution : c’est la fourniture d’énergie électrique aux « petits » utilisateurs terminaux (particuliers, petites et moyennes entreprises, centres commerciaux…).

Différentes tensions

Les générateurs des centrales électriques fournissent généralement une tension comprise entre 5 et 20 kV.
Cette tension est élevée à une valeur de 400 kV afin d’être transportée vers les centrales de répartition (dispatching) puis vers les lieux d’utilisation par les réseaux de transport et de distribution de l’énergie électrique.

Transport en haute tension

Le réseau électrique national s'étend sur des milliers de kilomètres de lignes électriques.
Afin de limiter les pertes d'énergie, il est nécessaire de diminuer l'intensité du courant donc d'augmenter la tension aux bornes de la ligne.

Lignes

L’énergie produite par les différents sites de production doit être acheminée sur tout le territoire.
Cet acheminement est réalisé par des lignes aériennes ou souterraines.
- Lignes aériennes : A haute et très haute tension, les lignes de transport sont aériennes dans leur grande majorité. Elles sont constituées de conducteurs nus en alliage d’aluminium et de supports (pylônes).
- Lignes Souterraines : Les liaisons souterraines nécessitent des câbles de fabrication plus complexe.

Réseau de distribution d’énergie MT/BT

A partir de postes sources alimentés par le réseau de transport, O.N.E.E distribue l'énergie en moyenne tension (HTA) 20 kV (22 KV).
On distingue deux types de réseaux MT :
- réseau aérien surtout en zone rurale : Ce sont essentiellement des lignes aériennes assez longues, assurant une distribution avec une faible puissance à des utilisateurs très dispersés.
- réseau souterrain en zone urbaine : I1 s'agit surtout de câbles souterrains, qui ne sont pas influencés par les intempéries (orage par exemple). La puissance installée est beaucoup plus importante par unité de surface.

Poste de transformation HTA/BT (poste de livraison)

Un poste de transformation reçoit l’énergie en 20 KV et la transforme en 400 V.
La puissance du transformateur est fonction du nombre d’abonné et de la puissance demandée individuellement.

Conception générale d’un poste de transformation

Le poste de livraison comporte essentiellement de l'appareillage et un ou plusieurs transformateurs afin d'assurer les fonctions suivantes :
- dérivation du courant sur le réseau;
- protection du transformateur coté HTA;
- transformation HTA/BT; (22KV /400V)
- protection du transformateur coté BT;
- comptage d'énergie.

Différents types de poste de livraison

Postes HTA/BT en Haut de poteau
- Protection :
  - Côté haute tension : protection contre la foudre par éclateur + disjoncteur contre les surintensités.
  - Côté basse tension : un disjoncteur protège le transformateur contre les surintensités.
Postes préfabriqués monobloc
- Les postes préfabriqués monobloc peuvent être soit en bas de poteau, soit sur une plate-forme extérieure.
- Le raccordement s’effectue par câble, soit au réseau aérien, soit au réseau souterrain.
- Constitution Le tableau BT comporte un interrupteur avec fusibles ou un disjoncteur avec coupure visible.

CLASSIFICATION DES TENSIONS

La classification des tensions permet de déterminer les règles d’installation et d’envisager les moyens de protection en fonction de la tension utilisée selon la valeur de la tension.
Les installations électriques sont classées en trois catégories.

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Description

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