Centrales utilisant une forme d'énergie fossile

Une centrale électrique est un site industriel destiné à la production d'électricité. Les centrales électriques transforment diverses sources d'énergie primaire en électricité afin d'alimenter, les consommateurs, particuliers ou industriels éloignés de la centrale électrique.

Types de production d’électricité :

Le type de turbine définit alors le type de centrale :

-Une turbine à vapeur, dans une centrale thermique (à combustible fossile ou nucléaire) ;

-Une turbine à combustion (communément, mais improprement appelée turbine à gaz), dans une centrale thermique ;

-Une turbine hydraulique, dans une centrale hydroélectrique ou une centrale marémotrice ;

-Une éolienne est aussi une sorte de turbine.

Les centrales thermiques englobent :

-les centrales nucléaires ;

-les centrales géothermiques ;

-les centrales à flamme qui elles-mêmes comprennent :

   1. les centrales conventionnelles dans lesquelles un combustible fossile (charbon, fioul, gaz naturel...) 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) ;

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

L'énergie électrique est obtenue par conversion de l'énergie mécanique produite par la turbine. Cette conversion est obtenue en couplant une dynamo  ou un alternateur à la turbine.

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

Les centrales les plus répandues sont constituées d'une chaudière et d'une turbine à vapeur. 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 %.

Les turbines à gaz en cycle simple sont peu coûteuses à construire, de plus elles démarrent très rapidement. Néanmoins, leur rendement assez faible (35 % au mieux) empêche de les utiliser directement pour la production d'électricité, sauf en appoint lors des pics de demande ou encore dans les pays producteurs de pétrole.

Le cycle combiné consiste à récupérer l'énergie thermique des gaz, très chauds (dépassant désormais 600 °C) à l'échappement de la turbine à combustion, 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 2 alternateurs, l'un entraîné par la turbine à combustion, l'autre par la turbine à vapeur. 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.

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, des centrales électriques temporaires (installation de groupes électrogènes industriels et synchronisés entre eux) peuvent être installées en quelques semaines.

Obstacles, défauts, inconvénients :

Les sources d'énergie fossile ont comme principaux défauts d'être épuisables et d'être à l'origine d'une pollution de l'air (pollutions acides ..). Elles induisent une dépendance à l'égard des producteurs de ressources (gaz, pétrole, charbon...)

De plus les centrales thermiques à flamme produisent du dioxyde de carbone, des oxydes d'azote et de soufre et d'autres polluants (poussières, métaux lourds, dont mercure, dioxyde de soufre...) contribuant à la production d'ozone troposphérique, et de pluies, brumes et brouillards acides.

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).

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 toute centrale thermique conventionnelle. Actuellement, les centrales nucléaires produisent environ 15 % de l'électricité mondiale. Elles n'émettent pas de gaz carbonique contrairement aux centrales à flamme, mais elles engendrent des déchets radioactifs, qui doivent être confinés, et tout risque d'accident (Japon, la centrales de fukushima). La probabilité d'un tel accident, sur les centrales modernes, est sujette à débat depuis tchernobyl et Fukushima.

Bibliographie:

    _ EDF énergie

    _ Wikipédia 

    _ sites divers sur les énergies fossiles