2eme Semestre

Le monde moderne a besoin de l’énergie en général et l’énergie électrique en particulier. Pour satisfaire la demande en énergie électrique, qui ne se trouve pas dans la nature sous une forme directement exploitable. Il est nécessaire de partir d’une autre forme d’énergie que l’on appelle «énergie primaire et de la transformer. Cette énergie primaire peut être l’énergie mécanique. Selon les lois de l’électromagnétique, l’électricité est obtenue en faisant tourner un électro-aimant (produisant un champ magnétique) à l’intérieur d’un bobinage fixe où vont se créer des tensions induites : c’est le principe des alternateurs. Pour obtenir l’énergie électrique désirée, il faut donc absolument faire tourner les alternateurs des centrales. De plus, le réseau exige une tension électrique à fréquence fixe, régulée à 50 Hz. Il faut donc faire tourner ces alternateurs, mais pas à n’importe quelle vitesse : celle-ci doit absolument conduire à une tension à fréquence industrielle. L’énergie électrique est produite donc par des alternateurs accouplés à des moteurs ou turbines dont le fonctionnement fait appel à une énergie thermique, hydraulique ou autre (éolienne, géothermique, marémotrices, solaire, …). La turbine, par définition, est un moteur rotatif convertit l’énergie d’un courant d’eau (centrale hydraulique), de vapeur (centrale thermique) ou de gaz (centrale à gaz) en énergie mécanique. Plus généralement, c’est un organe permettant la détente d’un fluide en recueillant son énergie sous forme mécanique. Dans le langage courant, le terme turbine désigne une installation de production d’énergie. L’élément de base d’une turbine est une roue ou un rotor à ailettes, à hélice, à lames, à aubes ou à augets disposés sur sa circonférence, de manière que le fluide en mouvement exerce une force tangentielle qui fait tourner la roue et lui confère de l’énergie. Cette énergie mécanique est ensuite transmise par un arbre qui fait tourner un alternateur, un moteur, un compresseur, une hélice, … Sauf cas exceptionnels, l’énergie électrique est actuellement produite sous forme de courant triphasé. La production de l’énergie électrique se fait donc avec des centrales. Ces dernières fournissent l’énergie nécessaire à la production de l’électricité. La distinction entre les différentes centrales se fait suivant la nature de la source qui fournit l’énergie électrique, car de nombreuses techniques sont utilisées pour récolter l’énergie mécanique ainsi que pour réguler la vitesse • Les centrales thermiques font usage de l’énergie calorifique contenue dans les combustibles. Celle-ci peut être utilisée de différentes manières :  Dans les centrales à vapeur, le combustible de produits fossiles (pétrole, charbon, lignite, mazout, gaz naturel ou artificiel, …) est brûlé dans les chaudières qui fournissent de la vapeur aux groupes générateurs généralement à turbines.  Dans les centrales à moteur à gaz, on utilise directement dans les machines à piston les gaz de récupération des hauts fourneaux ou des fours à coke.  On réalise généralement , dans les centrales à moteur diesel, une utilisation directe de l’énergie de combustible (mazout).  La turbine à gaz prend actuellement de l’extension principalement comme source d’énergie du point de vue réserve. Une variante récente fait usage de turboréacteurs issus de l’avion à réaction pour produire les gaz chauds assurant l’action de la turbine.  Sous le même type de centrales thermiques, on peut introduire les centrales nucléaires, où l’énergie primaire se présente sous la forme d’un dégagement de chaleur causés par la combustion de produits fissiles (uranium, plutonium, …). Ces centrales constituent, dans le stade actuel de la technique, une variante des centrales thermiques à vapeur dont les propriétés économiques s’améliorent rapidement, aussi les projets de telles centrales sont-ils de plus en plus nombreux et importants. • Les centrales hydrauliques sont celles qui utilisent l’énergie cinétique de l’eau, convenablement captée dans les chutes naturelles ou artificielles des cours d’eau. • Les centrales marémotrices utilisent comme énergie primaire l’énergie potentielle de l’eau de la mer (lors de la marée haute) et celle d’un bassin naturel (à marée basse). • Les centrales éoliennes sont celles qui utilisent le vent comme source d’énergie, l’énergie éolienne est utilisée pour deux besoins fondamentaux : le pompage d’eau et l’énergie électrique. • Les centrales solaires utilisent la conversion photovoltaïque, les cellules photovoltaïques convertissent directement l’énergie des photons en énergie électrique • L’énergie géothermique est une manifestation de la chaleur interne de la terre, entretenue par la désintégration d’éléments radioactifs dans les couches profondes du globe. La géothermie offre comme principal avantage d’être une ressource renouvelable. Notons que quelque soit l’énergie primaire utilisée, l’aspect économique jouera un rôle important dans le choix de telle ou telle technique. De nombreux aspects comme le coût des installations ou le choix du site d’implantation sont loin d’être négligeables. De plus, il faut également tenir compte du rendement de la centrale afin de ne pas gaspiller le combustible utilisé. Le rendement d’une centrale est donc également un facteur caractéristique très important : son amélioration fait l’objet de nombreuses recherches.