Le TRANSFORMATEUR
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L’énergie électrique Sa Production Son Transport Sa Distribution Lycée Turgot – ISP Seconde AS:2004/2005 Structure d’un réseau électrique PRODUIRE TRANSPORTER L’étape de Production REPARTIR DISTRIBUER Structure d’un réseau électrique PRODUIRE TRANSPORTER REPARTIR Les étapes du Transport DISTRIBUER La transformation des énergies dans la phase de production Charbon Pétrole Gaz Les énergies fossiles Vers les centrales thermiques Matière d’œuvre: la vapeur Energie renouvelable Chute d’eau Le réseau des rivières et barrages Vers les centrales hydrauliques Matière d’œuvre: l’eau La fission des atomes Vers les centrales nucléaires Uranium Vent Soleil Marée Matière d’œuvre: la vapeur Les énergies dites renouvelables Vers les éoliennes ,les centrales photovoltaïques et les usines marémotrices Matière d’œuvre: force du vent, rayonnement solaire et puissance des marées Procédé de production 01 (réseau EDF) Cas général d’une centrale hydraulique Réserve d’eau Barrage Bâtiment de la centrale Lignes THT 3 TRANSFORMATEUR Matière d’œuvre entrante 2 ALTERNATEUR EAU 1 TURBINE Canal de fuite Cheminée de succion Conduite forcée Autres procédés Voir Procédé de production 02 (réseau EDF) Cas général d’une centrale nucléaire Matière d’œuvre entrante Transformateur Lignes THT TURBINE ALTERNATEUR Autres procédés Voir Procédé de production 03 (réseau EDF) Cas général d’une centrale thermique Combustible générateur: le fioul THT La palette énergétique (EDF) Voir Autres procédés Voir Les procédés complémentaires Usine marée motrice de La Rance 24 turbines d’une puissance totale de 240MW, fonctionnant dans les deux sens de la marée 3 transformateurs fournissant 120kV production annuelle de 640 millions de KWh Centres régionaux de répartition Rayonnement solaire sur des cellules photo voltaïques Un champ de 63 héliostats (surface réfléchie: 2830 m²) éclairent le grand miroir (surface: 1830 m²) puissance : 1000kW Energie dite « alternative », en voie de développement. Energie renouvelable. Matière entrante, l’action du vent faisant tourner les pales,reliées à un alternateur Les composants d’une éolienne de moyenne puissance 1000 kW Rotor tripales, longueur de pale: 27m Anémomètre, relié au système contrôle commande: vent à 5 m/s mise en route vent à 25 m/s arrêt de l’éolienne Alternateur (génératrice asynchrone), puissance 1000 kW Moyeu du rotor et arbre lent, rotation: 20 tr/min Multiplicateur, coefficient x75 Tour, hauteur de 50 à 80m Arbre rapide, rotation: 1500 tr/min EAU ou VAPEUR ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR LA TURBINE à eau Moteur rotatif qui convertit l’énergie cinétique d’un courant d’eau en énergie mécanique de rotation. L’eau transportée par la conduite forcée est projetée sur les pales de la turbine: débit moyen de 600 l/s pression de 50 bars fréquence de rotation moyenne de 1500 tr/min Les turbines à vapeur des centrales thermiques sont constituées d’un nombre plus petit de pales et ont une fréquence de rotation plus élevée, de l’ordre de 3000 tr/min Transformateur Processus L’ ALTERNATEUR Actionneur qui transforme l’énergie mécanique en énergie électrique sous forme de courant alternatif. Il est constitué d’un stator (bobinage fixe) et d’un rotor (bobinage tournant) relié à l’axe de la turbine. La tension produite est de l’ordre de 15kV à 20kV . La fréquence est de 50Hz. Courant de moyenne tension (MT) EAU ou VAPEUR ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR Transformateur Processus Le TRANSFORMATEUR A la sortie de la centrale ce poste de transformation élève la moyenne tension produite (MT) en un courant à très haute tension (THT) de valeur de l’ordre de 225kV à 400kV. Ce courant est plus facilement transportable, sans perte d’énergie, dans des lignes à THT vers des régions éloignés de la centrale. EAU ou VAPEUR ENERGIE TURBINE ALTERNATEUR TRANSFORMATEUR Processus Le transport, la répartition et la distribution de l’énergie électrique (réseau EDF) Pylônes Très Haute Tension A partir de la centrale électrique, les lignes aériennes Centrales de répartition transportent la THT de 225 kV ou 400 kV vers les centres régionaux de répartition vers vers vers Transformateurs abaisseurs MTBT 20 kV à 230V à 400V Distribution urbaine, rurale et les PME Transformateurs abaisseurs HTMT 90 kV à 20 kV Distribution vers le secteur de la grande industrie Transformateurs abaisseurs THTHT 400 kV à 90 kV Distribution vers la Sidérurgie vers la SNCF Accumulateur Mégawatt (MW) Turbine Alternateur Miroir plan Volt (V) Ampère (A) Miroir parabolique Watt (W) Aube Barrage Cellule photovoltaïque Le Glossaire Centrale électrique Combustible Combustible fossile Pour en savoir plus, cliquez sur la définition recherchée Courant alternatif Courant continu Electricité Energie Joule (J) Kilowattheure (kWh) Moteur Puissance Photon Accumulateur Appareil qui emmagasine de l’énergie (électrique, hydraulique) et qui la restitue en fonction des besoins (principe de la pile et de la batterie) Alternateur Appareil qui produit de l’électricité sous forme de courant alternatif (électricité EDF) Ampère (A) Unité d’intensité du courant électrique dans le système SI. L’ampère représente l’intensité d’un courant correspondant au passage de 6,25 x 1018 électrons/seconde Aube Partie d’une roue ou d’une turbine en forme de palette soumise à la pression d’un liquide ou d’un gaz (l’eau ou la vapeur d’eau) Barrage Un barrage est un ouvrage construit pour retenir l’eau. L’ eau retenue par le barrage constitue une réserve d’énergie potentielle. L’ouverture des vannes du barrage crée une chute d’eau artificielle. L’énergie potentielle se transforme alors en énergie cinétique, celle de l’eau en mouvement. Cellule photovoltaïque (ou photopile) Génératrice de courant électrique grâce à l’effet des photons solaires sur des plaques métalliques et des semi-conducteurs Centrale électrique Installation qui produit de l’électricité en utilisant d’autres forme d’énergie (hydraulique – nucléaire – solaire - …..) Centrale hydraulique Centre de production d’électricité qui utilise la force de l’eau en mouvement (chute d’eau, force du courant d’un fleuve ou énergie des marées) pour faire tourner sa turbine Combustible Matière (solide, liquide ou gazeuse) qui fournit de l’énergie sous forme de chaleur quand on la brûle Combustible fossile Combustible formé par l’accumulation et la décomposition de matière animale ou végétale à grande profondeur et pendant plusieurs millions d’années (charbon, pétrole, gaz naturel) Courant alternatif Electricité qui circule avec des changements de sens périodiquement (courant EDF en France) Courant continu Electricité qui circule toujours dans le même sens Electricité Phénomène qui résulte du déplacement de particules invisibles à l’œil nu (les électrons) dans la matière ( fils métalliques par exemples) Energie Etymologiquement « force en action » Capacité à produire de la chaleur, du mouvement ou de faire fonctionner des machines On distingue plusieurs énergies en fonction de: leur source; solaire, hydraulique, nucléaire, éolienne, chimique leur forme; cinétique, mécanique, électrique, thermique Joule (J) Unité de travail, d’énergie et de quantité de chaleur dans le système international (SI). Le joule représente le travail effectué par une force d’un newton dont le point d’application se déplace d’un mètre dans la direction de la force. 1 J = 1N/m Kilowattheure (kWh) Unité d’énergie; Le kWh représente l’énergie mise en œuvre par un appareil de puissance 1000 watts pendant une heure de fonctionnement. Mégawatt (MW) Unité de puissance valant un million de watts (106 watts) Miroir plan Miroir dont la surface est plane Miroir parabolique Miroir dont la surface est creuse Photon Particule élémentaire (sans charge ni masse) qui compose le rayonnement électromagnétique et lumineux Puissance Capacité que possède un système d’effectuer un travail rapidement. C’est le rapport de l’énergie échangée sur le temps. S’exprime en watt (W), kilowatt (kW) ou mégawatt (MW) Turbine Moteur rotatif qui convertit l’énergie d’un courant d’eau, de vapeur ou de gaz en énergie mécanique. Exemple: les turbines des centrales électriques Volt (V) Unité de tension électrique dans le système international (SI). Le volt représente la tension électrique qui existe aux bornes d’un dipôle de puissance 1 W lorsqu’il est traversé par un courant de 1A Watt (W) Unité de puissance dans le système international (SI). Un watt correspond à une énergie d’un joule fournie pendant une seconde 1W = 1J/s La palette énergétique (source EDF - 2003) hydraulique; 10% « L’ EAU » énergie renouvelable, énergie rapidement mobilisable, permet d’économiser les combustibles fossile et nucléaire Centrales de 800 MW à 1800 MW Puissance installée de 24 GW 17 centrales thermiques à flamme combustible fossile (fioul – charbon – gaz) Centrales de125 MW à 700 MW Rejets de gaz à effet de serre thermique; 5% nucléaire; 85% 19 sites 58 réacteurs Centrales de 900 MW à 1450 MW fission thermonucléaire des atomes d’uranium (métal issu de la croûte terrestre) Pas d’émission de gaz à effet de serre Gestion rigoureuse des déchets radioactifs
