Centrale électrique
Une centrale électrique est une installation industrielle qui produit de l'électricité à partir d'une énergie primaire. La plupart des centrales électriques utilisent un ou plusieurs générateurs qui convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique[1] afin de fournir de l'énergie au réseau électrique pour les besoins électriques de la société. L'exception est constituée par les centrales solaires, qui utilisent des cellules photovoltaïques (au lieu d'une turbine) pour produire cette électricité.
- Exemples de centrales électriques
Le type de combustible primaire ou de flux d'énergie primaire qui fournit à une centrale électrique son énergie primaire varie. Les combustibles les plus courants sont le charbon, le gaz naturel et l'uranium (énergie nucléaire). L'hydroélectricité (eau) est un flux d'énergie primaire fréquemment utilisé pour la production d'électricité. Parmi les autres flux utilisés pour produire de l'électricité, citons le vent, le solaire, le géothermique et le marée.
Les différents pays obtiennent leur électricité à partir de différents types de centrales électriques. Par exemple, au Canada, la plupart de l'électricité est produite par des centrales hydroélectriques qui représentent environ 60 % de l'électricité totale produite au Canada.[5] Veuillez consulter la visualisation des données ci-dessous pour découvrir comment les pays du monde entier obtiennent leur électricité.
Types de centrales électriques
Thermique
La plupart des centrales thermiques utilisent des combustibles pour chauffer l'eau d'un réservoir, ce qui génère de la vapeur (généralement à une pression élevée). La vapeur hautement pressurisée circule ensuite dans des tuyaux pour faire tourner les pales d'une turbine (voir cycle de Rankine pour plus d'informations). Lorsque la turbine commence à tourner, elle fait tourner des bobines géantes de fil à l'intérieur d'un générateur. Cela crée un mouvement relatif (continu) entre une bobine de fil et un aimant, qui pousse les électrons et déclenche le flux d'électricité.[9]
- Les centrales électriques au combustible fossile brûlent leur combustible afin de créer l'énergie thermique pour faire fonctionner leurs moteurs thermiques externes. Une centrale au gaz à cycle simple n'utilise pas la vapeur comme les autres : elle fonctionne comme un moteur à réaction où le gaz naturel est allumé et brûle, et la chaleur crée une pression qui fait tourner la turbine. Les centrales à gaz à cycle combiné utilisent à la fois la chaleur et la vapeur. Les types de centrales à combustibles fossiles comprennent les centrales électriques au charbons et les centrales électriques au gaz naturels - qui représentent les plus grands producteurs d'électricité dans le monde (voir le visualisation des données ci-dessous).
- Les centrales électriques nucléaire utilisent des processus de fission pour produire de l'électricité. Dans ces centrales, les noyaux d'uranium sont divisés, ce qui crée l'énergie thermique nécessaire pour créer de la vapeur. Elle fonctionne alors comme les centrales électriques à combustible fossile, où la vapeur fait tourner une turbine, produisant ainsi de l'électricité. Les centrales électriques nécessitent l'utilisation de réacteurs nucléaires pour réaliser ces processus de fission. Parmi les types de réacteurs, citons les réacteurs à eau pressurisée, les réacteurs CANDU, les réacteurs RBMK et les réacteurs à eau bouillante.
- Les centrales solaires thermiques utilisent la chaleur des rayons du soleil pour créer la vapeur nécessaire à la rotation de la turbine.
Les centrales thermiques sont toutes limitées par la deuxième loi de la thermodynamique, ce qui signifie qu'elles ne peuvent pas transformer toute leur énergie thermique en électricité. Cela limite leur rendement, que l'on peut lire sur les pages consacrées au rendement de Carnot et à l'entropie.
Renouvelable
Les centrales électriques à énergie renouvelable tirent leur énergie directement de leurs flux respectifs afin de produire de l'électricité. Ces sources d'énergie primaire se reconstituent à terme, mais sont limitées dans la quantité d'énergie disponible à un moment ou un endroit donné. C'est pourquoi elles sont souvent considérées intermittente et non répartissable.[9]
- Les centrales hydroélectriques utilisent l'énergie de la chute de l'eau dans les rivières et les réservoirs pour faire tourner un générateur et créer de l'électricité. Cette source d'énergie a tendance à être plus fiable (répartissable) que les autres ressources renouvelables, surtout lorsque l'installation fonctionne à partir d'un réservoir.[11]
- Les éoliennes tirent leur énergie du vent, qui, au contact, ralentit et transfère de l'énergie cinétique à la turbine. La traînée de l'air fait tourner la turbine, et l'efficacité maximale des turbines est donnée par la limite de Betz.
- Les panneaux solaires utilisent des cellules photovoltaïques pour créer de l'électricité. Les photons provenant du soleil frappent les atomes à l'intérieur des semi-conducteurs du panneau, ce qui fait circuler les électrons. L'énergie solaire est intermittente, mais combinée à la technologie de stockage de l'énergie leur puissance peut être beaucoup plus fiable.
Transport de l'électricité
Une fois que l'électricité est produite, les transformateurs « augmentent » le courant électrique à une tension plus élevée afin de parcourir des distances longues avec une perte d'énergie minimale. Il passe ensuite par des « pylônes » le long de câbles électriques suspendus jusqu'à sa destination, où des transformateurs « abaissent » ensuite le courant électrique à des tensions sûres pour les maisons et les services publics. Pour une présentation plus complète, voir transmission électrique.
Production mondiale d'électricité
La carte ci-dessous montre de quelle source d'énergie primaire les différents pays tirent l'énergie nécessaire à la production de leur électricité. Cliquez sur la région pour zoomer sur un groupe de pays, puis cliquez sur le pays pour voir d'où vient son électricité.
En savoir plus
- Électricité
- Énergie primaire
- Combustible vs flux
- Énergie thermique
- Énergie renouvelable
- Système de stockage de l'électricité
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Références
- ↑ A. Atkins and M. Escudier, A dictionary of mechanical engineering. Oxford: Oxford University Press, 2013
- ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/Gundremmingen_Nuclear_Power_Plant.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4d/Fermi_NPP.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg
- ↑ Canadian Electricity Association. (April 4, 2015). Canada's Electricity Industry [Online]. Available: http://www.electricity.ca/media/Electricity101/Electricity101.pdf
- ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/ThreeGorgesDam-China2009.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Lake_Side_Power_Plant.jpg
- ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Giant_photovoltaic_array.jpg
- ↑ 9,0 et 9,1 Entergy. (April 4, 2015). Power Plants [Online]. Available: http://www.entergy.com/energy_education/power_plants.aspx
- ↑ http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/animated-bwr.html
- ↑ First Hydro Company, Dinorwig Power Station [Online], Available: http://www.fhc.co.uk/dinorwig.htm
