Chapitre 1 : Production de l`énergie électrique I

Chapitre 1 : Production de l’énergie électrique
I- Les centrales électriques :
1- Un élément commun :
Toutes les centrales ont une partie commune : l’alternateur qui fournit l’énergie électrique. Il est couplé à une
turbine en rotation.
Turbine : grosse roue munie de pales ou aubes.
2- Différents types de centrales :
• Se reporter au livre p 170-171 pour les schémas des différentes centrales.
• Dans une centrale hydraulique, c’est l’eau en mouvement qui fournit l’énergie mécanique à la turbine
puis à l’alternateur.
• Dans une centrale éolienne, c’est le vent en mouvement qui fournit l’énergie mécanique à la turbine
(= les pales) puis à l’alternateur.
• Dans une centrale thermique à flamme, l’énergie thermique fournie par les combustibles fossiles
produit la vaporisation de l’eau. C’est la vapeur d’eau en mouvement qui fournit l’énergie mécanique
à la turbine puis à l’alternateur
Fossile : conservé dans les dépôts sédimentaires.
Remarque : Il existe un autre type de centrales thermiques : les centrales nucléaires. Elles produisent
près de 85% de l’énergie électrique en France. La chaudière des centrales thermiques à flamme est
remplacée par un réacteur nucléaire et l’énergie thermique provient de la désintégration de noyaux
d’uranium.
L’alternateur transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique.
• On peut traduire la conversion d’énergie par un diagramme d’énergie :
Energie
mécanique de
mouvement
(vent, eau,
vapeur d’eau) Turbine Alternateur
Energie perdue = non convertie
Par frottement
Energie
mécanique
de rotation
Energie
électrique Réseau
électrique
Energie perdue = non convertie
Par échauffement (effet Joule)

II- Les sources d’énergies :
1- Les sources d’énergies renouvelables :
• Définition d’une énergie renouvelable : énergie provenant de ressources que la nature renouvelle
sans cesse.
• Exemples : eau, vent, soleil...
• Les sources d’énergies renouvelables sont inépuisables et non polluantes
2- Les sources d’énergies non renouvelables :
• Définition d’une énergie non renouvelable : énergie provenant de ressources dont les stocks sur
Terre sont limités.
• Exemples : pétrole, charbon, gaz, uranium.
• Elles sont polluantes (les centrales qui utilisent ces sources d’énergies produisent des gaz à effet
de serre, en particulier d’énormes quantités de dioxyde de carbone)
III- L’alternateur :
1- l’alternateur de bicyclette :
• L’alternateur reçoit de l’énergie mécanique lorsqu’on fait tourner le galet : il convertit cette énergie
mécanique en énergie électrique.
• On peut traduire la conversion d’énergie par un diagramme d’énergie :
Un alternateur de centrale est
constitué d’un stator (partie
fixe) et d’un rotor (partie
mobile). Le stator comporte un
enroulement de fils de cuivre.
Le rotor qui tourne à l’intérieur
du stator joue le rôle d’aimant.
Solidaire du roto
r
(Stato
r
)
Opérateur
qui pédale
Alternateur
de la
bicyclette
Lampe
Energie perdue
Energie
mécanique Energie
électrique

2- Tension délivrée par un alternateur :
• Expérience :
• La tension aux bornes d’une pile est une tension continue : elle ne varie pas au cours du temps.
• La tension aux bornes d’un alternateur (quand le rotor tourne) est variable et alternative.
Tension variable : tension dont les valeurs varient au cours du temps.
Tension alternative : tension qui prend successivement des valeurs positives et négatives.
Remarque : si le galet ne tourne pas (donc le rotor non plus), U= 0V
3- Production d’une tension variable :
• Expérience :
• Une tension variable dans le temps peut être obtenue pas déplacement d’un aimant au voisinage
d’une bobine ou d’une bobine au voisinage d’un aimant (déplacement relatif).
• Cette tension est alternative si le mouvement est un va et vient.
V ---
VCOM
Voltmètre
Pile
chr
o
nomètre
Alternateur
V---
VCOM
Voltmètre
Remarque : il n’y a pas de borne « + » et «-»
pour un alternateur. (D’où les bornes )
chr
o
nomètre
Voici ce que l’on obtient à
l’oscilloscope lors de la rotation d’une
bobine autour d’un aimant fixe.
V ---
VCOM
Bobine = enroulement de fils de cuivre
Elle est fixe.
Aimant que l’on approche
de la bobine ou que l’on
éloigne de la bobine.