Les centrales thermiques

Production d'énergie électrique
I- Production d'électricité à partir
d'un alternateur
1- Le phénomène d'induction
Le mouvement d'un aimant à proximité de la face d'une bobine
engendre une tension alternative aux bornes de la bobine.
2- Principe de l'alternateur
- Qu'observe-t-on sur l'oscilloscope ?
- Quelle est la nature de la tension qui apparaît sur l'oscilloscope ?
- Qu'est-ce qui peut modifier les caractéristiques de cette tension ?
La fréquence et la valeur de la tension maximale dépendent de la
vitesse de rotation de l'aimant.
Un altarnateur est constitué de deux éléments :
-un aimant tournant ( rotor)
-une bobine conductrice (stator)
Dans une centrale électrique l'aimant est un électroaimant
-Dans toutes les centrales électriques
l'énergie électrique est produite par la
rotation de l'alternateur.
-La rotation nécessite une source d'énergie
qui diffère suivant le type de centrale.
Le rotor est relié à une turbine qui tourne
centrale
éolienne
centrale
hydrolique
centrale
thermique
3- Les centrales thermiques
a)- Centrales thermiques à flamme
Utilisation de combustible fossile
(charbon, pétrole ou gaz naturel)
L'énergie chimique stockée dans les liaisons chimiques
produit de l'énergie thermique qui produit de la vapeur
d'eau.
b)- Centrales thermiques nucléaires
Utilisation d'uranium 235.
L'énergie nucléaire provient de la fission du noyau
d'uranium.
II- Production d'électricité à partir
d'un rayonnement lumineux
- L'effet photovoltaïque résulte de la propriété de
certains matériaux semi-conducteur, de convertir
l'énergie rayonnante captée en énergie
électrique.
- Une cellule photovoltaïque délivre une tension
continue.
Les panneaux ne permettent pas d'emmagasiner
l'électricité, on les associe à des accumulateurs
qui se chargent lorsque les panneaux sont
éclairés.
III- Production d'électricité à
partir de la fission nucléaire
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1- Modèle de l’atome
– un noyau central
(10-15 m soit 100 000 fois
plus petit que l’atome)
– des électrons répartis en
couches autour du noyau
(10-10 m)
– du vide. (la structure de la
matière est essentiellement lacunaire)
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2- Le noyau d'un atome
• de protons
particules chargées
positivement
• de neutrons
Particules électriquement neutres.
Ces particules (protons et neutrons) sont
appelées des nucléons.
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Le nombre de nucléons d ’un noyau est
représenté par la lettre A.
A est aussi appelé nombre de masse.
Le nombre de charges positives d’un atome
ou le nombre de protons que contient le
noyau est représenté par la lettre Z.
Z est aussi appelé numéro atomique.
Un élément chimique est l'ensemble des atomes, des ions et des noyaux
de même numéro atomique Z.
3- Nucléide et isotopes
Un nucléide est l'ensemble des atomes, des ions et des noyaux possédant
des noyaux identiques.
Les isotopes sont les différents nucléides du même élément.
Les isotopes ne diffèrent que par le nombre de neutrons dans leurs noyaux.
4- La fission nucléaire
- L'atome cible est l'uranium 235 qui peut être cassé par l'impact de particules.
Les particules projectiles sont des neutrons.
- Chaque fission libère un nombre de neutrons supérieur au nombre de neutrons
absorbés. Ces neutrons provoquent à leur tour d'autres réactions de fission avec
d'autres noyaux d'uranium 235 : c'est des réactions en chaîne.
- La réaction en chaîne peut être contrôlée grâce à des barres de graphite,
plus ou moins enfoncée dans le réacteur, qui absorbent les neutrons.
IV- Les sources d'énergie et
conversions d'énergie
-Dans les centrales thermiques, l'énergie chimique
stockée dans les liaisons chimiques produit de l'énergie
thermique qui est transformée en énergie mécanique
avec un rendement de 45%.
-Dans les centrales hydraulique ou éolienne, la
conversion de l'énergie mécanique en énergie
électrique est de 90%.
Biomasse,
géothermie
Chaudière
turbine