CHAP II: LES CENTRALES HYDRAULIQUES OBJECTIFS: A la fin de ce chapitre, l’élève devra être capable de: Définir centrale électrique, barrage électrique et les différences entre les 2. Citer les différents types de centrales hydrauliques en fonction de leur hauteur de chutes. Citer les parties d’une centrale hydraulique. Citer leurs avantages et inconvénients. INTRODUCTION Une centrale hydraulique ou hydroélectrique est une usine de production de l’ électricité en utilisant la force motrice de l’eau. Elle est constitué de 3 parties principales: le barrage, la centrale et le transformateur. Un barrage hydraulique est l ’ élément clé de fonctionnement de la centrale, c’est lui qui va gérer et canaliser l’eau afin de créer l’électricité. I - FONCTIONNEMENT ET PARTIES D’UNE CENTRALE HYDRAULIQUE Pour fonctionner, une centrale hydraulique utilise une énergie primaire (mécanique ou thermique) qui est convertie en énergie mécanique par une turbine. L’énergie mécanique de la turbine est également convertie en énergie électrique par l’alternateur. Le barrage retient une partie de l’eau qui s’écoule et crée un lac de retenue, celui ci constitue un stock d’eau. Le débit du cours d’eau ou l’ouverture des vannes du barrage entraîne l ’ eau dans un canal de dérivation jusqu ’ aux turbines électriques. Cette eau actionne les turbines qui à leur tour entraînent des alternateurs qui vont produire du courant électrique. NB: plus le débit et la hauteur des chutes sont importants, plus l ’ eau transporte beaucoup d’énergie. II - TYPES DE CENTRALES HYDRAULIQUES Les centrales hydrauliques sont installées en fonction de leur : Situation géographique Type de cours d’eau Hauteur de chutes Nature du barrage En fonction de la hauteur des chutes, on distingue: Une centrale hydraulique de lac ou de hautes chutes: Elle est surtout présente dans les sites de haute montagne et se caractérise par un débit faible et un dénivelé très fort avec une chute supérieure à 800m. Le type de turbine utilisé est de type PELTON. Une centrale hydraulique de moyennes chutes: Elle est installée en moyenne montagne et se caractérise par un débit moyen et un dénivelé assez fort avec une chute comprise entre 30 et 800m. Les turbines utilisées sont de type FRANCIS. Une centrale hydraulique de basses chutes: Elle est implantée sur le cours des grands fleuves ou de grandes rivières et se caractérise par un débit très fort et un dénivelé faible avec une chute de moins de 30m. Les turbines utilisées ici sont de type KAPLAN. III - AVANTAGES ET INCONVENIENTS III.1 Avantages Une énergie entièrement maîtrisée Des rendements intéressants avec une production de quantités élevées d’ énergie Une sécurité absolue par le fait qu ’ elle n ’ utilise aucun carburant ni nucléaire Aucun risque d’explosion III.2 Inconvénients Des investissements lourds Des impacts environnementaux à la construction Risque de sécheresse Nécessité d’avoir un terrain propice CHAP III : LES CENTRALES ET BARRAGES ELECTRIQUES AU CAMEROUN OBJECTIFS: A la fin de cette leçon, l’élève devra être capable de: Citer les différents types de centrales au Cameroun Donner leurs caractéristiques INTRODUCTION La distribution de l ’ énergie électrique au Cameroun se fait grâce à des centrales hydrauliques dont les barrages dépendent de l’alimentation. I - DEFINITION Un barrage hydraulique est un grand ouvrage construit en travers d’un cours d’ eau et destiné à en réguler le débit et/ou à stocker de l’eau. II LES TYPES DE CENTRALES HYDRAULIQUES AU CAMEROUN II.1 Le barrage de LOM PANGAR Situé dans la région de l’EST du Cameroun, il a été mis en service en 2017 et a une superficie de 540000ha. Le volume de son réservoir est de 600 MILLIONS DE M3 et possède 4 turbines de type FRANCIS. Il a une puissance de 30MW avec une hauteur de 46m. II.2 Le barrage d’Édea C’est la plus vieille centrale hydraulique du Cameroun implantée sur la Sanaga dans la ville d’Édea. Elle a une capacité de 276,4MW et possède 3 turbines de type FRANCIS. II.3 Le barrage de Memve’ele Il se trouve à Nyabizan sur le fleuve NTEM à 300km de Yaoundé dont le but est d ’ assurer l ’ approvisionnement électrique en remplacement du barrage vieillissant de Songloulou avec une capacité de 211MW. II.4 Le barrage de MEKIN C ’ est un barrage situé au sud du Cameroun implanté sur le fleuve DJA et LOBO, il possède 2 turbines dont la puissance installée est de 15MW. II.5 Le barrage de SONGLOULOU C ’ est le plus important du Cameroun, il est implanté sur la Sanaga dans la région de MASSOCK SONGLOULOU près d ’ Edea. Il a une capacité de 384MW avec une production annuelle d’énergie de 2796GWH. CHAP IV: LES CENTRALES THERMIQUES OBJECTIFS: A la fin de ce chapitre, l’élève devra être capable de: Définir centrale thermique Donner les caractéristiques des centrales thermiques Citer leurs avantages et inconvénients INTRODUCTION Une centrale thermique est une centrale qui produit de l’électricité à partir d’ une source de chaleur. Cette transformation se fait soit directement par détente des gaz de combustion soit indirectement via un cycle eau vapeur. I - TYPES DE CENTRALES THERMIQUES Elles se repartissent en plusieurs catégories selon la nature de leur source de chaleur, on distingue: Les centrales thermiques avec chaudière dites à flamme Les centrales thermiques nucléaires Les centrales thermiques avec moteu r à combustion interne Les centrales thermiques récupérant de la chaleur préexistante ( solaire, thermique). II - PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE CENTRALE THERMIQUE Quelque soit le combustible utilisé, le principe reste le même. Celui ci brûle dans une chaudière pouvant atteindre 90m de hauteur et un poids de 9000 tonnes tapissées de tubes à l’intérieur desquels circule l’eau à chauffer. Sous l’ effet de la chaleur, l ’ eau se transforme en vapeur et est renvoyée sous pression vers les turbines. Les turbines tournent grâce à la vapeur et entraînent un alternateur qui produit de l ’ électricité à une tension de 20000 VOLTS ou à 40000 volts à l’aide d’un transformateur de puissance. La vapeur qui a été utilisée est envoyée vers un condenseur dans lequel circule de l’eau froide. Au contact de l ’ eau froide,la vapeur se transforme en eau qui est récupérée et renvoyée à nouveau dans la chaudière. L ’ eau utilisée pour le refroidissement est restituée au milieu naturel ou renvoyée dans le condenseur. III - AVANTAGES ET INCONVENIENTS III.1 Avantages Production rapide de l’énergie L ’ énergie thermique utilise les sources renouvelables (gaz,charbon,fioul) pour fonctionner en grande quantité sana intermittence. L ’ emplacement de la centrale peut se faire à proximité d ’ un lieu où la consommation est faible Pas de contraintes géographiques et plus puissantes Elles peuvent être modifiables en fonction de la consommation soit en activant les fourneaux soit en les stoppant. III.2 Inconvénients Elles s’épuisent avec le temps Pollution de l’air importante Pertes d’énergie plus importantes Très longues à démarrer. CHAP V: LES CENTRALES THERMIQUES AU CAMEROUN OBJECTIFS: A la fin de ce chapitre, l’élève devra être capable de: Citer les différentes centrales thermiques au Cameroun Donner leurs différentes caractéristiques INTRODUCTION Une centrale thermique est une usine ou production de l’énergie électrique à partir de la chaleur ou la vapeur. Au Cameroun, plusieurs projet ont vu le jour notamment la centrale de Kribi, Douala Bassa’a et Limbé. I- LES DIFFERENTS TYPES DE CENTRALES THERMIQUES AU CAMEROUN I.1. La centrale thermique de Douala Bassa’a Elle se retrouve dans la région du littoral dans la ville de Douala et est en service depuis 2009. C’est une centrale qui qui utilise le fioul comme source d’ énergie. Elle possède 8 turbines et a une puissance moyenne de 86MW et a coûté près de 39,4 millions de fcfa. I.2. La centrale thermique de Limbé C’est une centrale qui utilise les gaz naturel comme source d’énergie, elle est située dans le quartier MPOLONGUE. Elle a une puissance de 216MW et repose sur 4,3 ha de superficie. Elle a été créée en 2004 et a coûté près de 50 millions de fcfa. I.3. La centrale de Kribi Elle est située à environs 9km de la ville de Kribi et occupe une superficie de 16ha, c’est la 1ère centrale du Cameroun créée en 2012 avec une puissance de 216MW. Elle fonctionne au gaz naturel avec un fuel léger comme combustible de secours. Le gaz naturel provient du gisement de gaz offshore de Sanaga au sud du Cameroun, elle a coûté près de 170 millions de fcfa. FICHE DE TD ( à remettre sur feuille I - DEFINITIONS Définir les termes suivants: Centrale électrique, barrage électrique, centrale thermique, turbine. II - QUESTIONS DE COURS 1) Comment l’énergie électrique peut être produite? 2) Citer quelques sources de production de l’énergie électrique 3) Citer 4 types de centrales électriques 4) Quelle est la différence entre une centrale électrique et un barrage électrique 5) Décrire brièvement le principe de fonctionnement d’une centrale électrique 6) Citer les différentes parties d’une centrale électrique III - REPONDRE PAR VRAI OU FAUX 1) Le Cameroun possède des centrales électriques 2) Les centrales hydrauliques de hautes chutes ont une hauteur comprise entre 30m et 80m 3) Les turbines de type KAPLAN sont beaucoup plus utilisées dans les centrales hydrauliques de petites chutes. 4) Plus le débit est élevé, plus la turbine fournit plus d’énergie 5) Le rôle du transformateur est de transformer l’énergie mécanique de l’eau en énergie électrique. IV - PROBLEME L’énergie électrique est utilisée dans tous les domaines de la vie au point où elle n’est plus accessible à tout le monde. 1) Que faut il faire pour que l ’ énergie électrique soit le plus disponible pour tous? On décide d ’ installer une centrale hydraulique à une hauteur de 100m pour résoudre ces problèmes d’énergie. 2) De quelle type de centrale hydraulique il s’agit? 3) Quelles sont les types de turbines utilisées? Malheureusement en installant cette centrale, les populations environnantes ont dû déménager pour ne pas être perturbées par les bruits liés à la construction de cette centrale. L’entreprise chargée de cette construction a eu à faire une pause par manque de financement, vu qu’elle coûte énormément chère. Quand ils ont repris les travaux 2 mois plus tard, la saison sèche s’était déjà installée et l’eau des fleuves n’`était pas assez abondante pour produire assez d’électricité. Ce qui a retardé les travaux. 4) Relevez dans ce paragraphe les inconvénients d’une centrale hydraulique 5) Relevez un facteur dont dépend la production de l’électricité. V - DANS LE TABLEAU CI DESSOUS, RELIER CHAQUE CENTRALE ELECTRIQUE A SA SOURCE DE PRODUCTION TYPES DE CENTRALES SOURCE PRIMAIRE Centrale thermique eau Centrale hydraulique vent Centrale éolienne Déchets organiques Centrale biomasse nucléons Centrale nucléaire Chaleur, pétrole
