Centrale électrique
Une centrale (de production d'énergie) électrique est une usine où l'électricité est fabriquée en très grande quantité.
Dans ces centrales, on transforme des sources d'énergie naturelles en énergie électrique, afin d'alimenter en électricité des consommateurs particuliers ou industriels situés à proximité ou même lointain. Le réseau électrique est utilisé pour transporter/distribuer l'électricité jusqu'aux consommateurs.
Différents types d'énergie sont utilisés dans les centrales.
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Centrales thermiques
Ce type de centrale produit actuellement plus des trois quarts de l'énergie électrique consommée dans le monde.
Le principe de fonctionnement de ces centrales est toujours le même: on utilise la source d'énergie pour chauffer un fluide dans une chaudière, fluide qui sert à propulser une turbine entraînant un alternateur. Le rendement énergétique de ces centrales est compris entre 30 et 40 %.
Les sources d'énergie utilisées pour produire la chaleur sont :
- Les énergies dites fossiles :
- L'énergie nucléaire obtenue à la suite de réactions de fission.
Obstacles, défauts ou inconvénients
- Les sources d'énergie fossilles ont le défaut de ne pas être inépuisables.
- Les centrales nucléaires produisent des déchets radioactifs dont la gestion pose d'importants problème
Avantages
Elles permettent de faire de la cogénération : lorsque l'on a besoin à un endroit déterminé (agglomération, 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.
C'est une manière de rentabiliser les inévitables pertes de ce type de centrales.
Énergies renouvelables
Solaire
Pour l'heure, les centrales à énergie solaire sont expérimentales.
Système thermique
- Pour capter un maximum d'énergie thermique solaire, plusieurs rangées de miroirs disposés en arc de cercle face à la course du soleil renvoient les rayons solaires en un seul point, appelé foyer. Pour que le foyer ne change pas de position en permanence, les miroirs sont orientables et pilotés par un système centralisé. À ce foyer une chaudière contenant un liquide sert de capteur d'énergie.
- Un autre système utilise des miroirs incurvés face au sud dans l'hémisphère nord munis d'un tube rempli d'un fluide qui s'échauffe aux rayons du soleil concentrés par le miroir. Le liquide est en général de l'eau qui surchauffée par l'énergie thermique solaire est conduite jusqu'à une turbine à vapeur.
- Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Le problème de base de ce type de centrale électrique, est que l'énergie solaire est en quantité relativement faible en un point donné de la terre et, qu'elle n'utilise que la chaleur rayonnée, (rayonnement Infrarouge).
- Les principaux inconvénients des centrales solaires sont l'arrêt faute d'énergie pendant les nuits et, une production aléatoire, fonction des conditions météorologiques. De plus elles occupent une surface au sol assez importante pour une production certaine.
Système photovoltaïque
- Cet autre moyen de fabriquer de l'électricité avec l'énergie solaire utilise les rayonnements lumineux du soleil, qui sont directement transformés en un courant électrique par des cellules à base de silicium ou autre matériau ayant des propriété de conversion lumière/électricité. Chaque cellule ayant une faible capacité en tension, les cellules sont assemblées en panneaux.
- Ce système, bien que de rendement moyen, est très simple à mettre en œuvre et particulièrement léger. Inventé pour les besoins de la conquête de l'espace, il est aujourd'hui très utilisé pour un production locale ou embarquée d'électricité.
- Des panneaux solaires embarqués à bord de bateaux, véhicules terrestres, satellites et vaisseaux spaciaux, secondés par une batterie d'accumulateurs. Ces accumulateurs fournissent de l'énergie pendant les moments de non ou faible production des panneaux et stockent le surplus d'électricité pendant les moments de grande production.
- Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Des projets de centrale solaire dans l'espace commencent à voir le jour. Mais outre le problème du transport de l'électricité sur terre, il faudrait dans un premier temps transporter et assembler des milliers de tonnes de matériel en orbite, sans parler des problèmes de maintenance induit par un tel système.
Éolienne
L'énergie éolienne - d'après Éole, le dieu du vent - est de plus en plus utilisée.
- Des moulins à vent (ne ressemblant que fort peu aux anciens) formés d'un grand pilône, surmonté d'un générateur électrique entraîné par une grande hélice se dressent sur les plans d'eau ou les collines ventées.
- Obstacles et inconvénients :
- Les principaux défauts de ces systèmes sont une pollution visuelle du paysage et, être des obstacles à la navigation aérienne de proximité.
- Mais l'investissement est considérable pour des rendements sujets aux caprices du vent et, somme toute, assez faibles comparés à d'autres systèmes concurrents.
Hydraulique ou hydro-électrique
L'énergie hydraulique est depuis longtemps une solution intéressante mise en œuvre dans la production d'électricité car elles utilisent des energies renouvelables illimitées.
- À un étranglement des rives d'un cours d'eau, les hommes érigent un barrage qui crée une retenue d'eau. Au pied de ce barrage, on installe des turbines reliées à de gros alternateurs. On alimente en eau sous pression les turbines par un système de canalisations et de régulateurs de débit.
- Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Outre que les sites potentiels se situent généralement en montagne entrainant des surcoûts importants de construction, le nombre de ces sites n'est pas infini et, même relativement faible.
- De plus ce système implique de noyer des vallées entières de terre cultivable, où les hommes vivent bien souvent depuis des lustres.
Marémotrice ou maréthermique
L'eau des mers et des océans peut également être utilisée pour produire de l'électricité.
Deux méthodes peuvent être utilisées :
- marémotrice, où c'est l'énergie des marées qui est utilisée
- maréthermique, où c'est les différences de températures de l'eau à différentes profondeurs qui est utilisée
- Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Les moyens mis en œuvre sont lourds et demandent beaucoup d'entretien.
Géothermique
L'énergie géothermique pourrait bien être la source d'énergie presque inépuisable que l'humanité cherche.
- La terre est composée d'une croûte, posée sur un manteau de roche en fusion. Il suffit de creuser un trou, très profond, d'envoyer un fluide caloriporteur au fond avec un tuyau, de récupérer ce fluide chauffé remontant par un autre tuyau.
- Cette chaleur fait tourner des turbines qui entrainent des alternateurs.
- Cette énergie est d'un usage courant en Islande où elle est facile à mettre en œuvre.
- Obstacles, défauts ou inconvénients :
- La profondeur du forage varie considérablement suivant l'endroit. En creusant on risque de rencontrer bien autre chose que de la roche et, ne risque-t-on pas de créer une zone de rupture et une remontée du magma?
- Surtout les zones à atteindre sont quand même à plusieurs kilomètres de profondeur, ce qui entraine de très gros investissements en matériel pour un résultat non garanti.
- Donc les investisseurs, laissent les géologues rechercher des zones avec des caractéristiques bien précises pour pouvoir entamer ce genre d'investissement.