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04/01/2017 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEI

04/01/2017 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEURET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE EL HADJ LAKHDHAR BATNA 2 DEPARTEMENT ELECTROTECHNIQUE BATNA L’énergie hydraulique et marine Les différentes centrales électriques Préparé par : AKAKBA YOUNES BENALIA HAMZA Les centrales Hydrauliques 1 L’énergie hydraulique Introduction : L'énergie hydraulique est l'énergie fournie par le mouvement de l'eau, sous toutes ses formes : chutes d'eau, cours d'eau, courants marin, marée, vagues. Ce mouvement peut être utilisé directement, par exemple avec un moulin à eau, ou plus couramment être converti, par exemple en énergie électrique dans une centrale hydroélectrique. L'énergie hydraulique est en fait une énergie cinétique liée au déplacement de l'eau comme dans les courants marins, les cours d'eau, les marées, les vagues ou l'utilisation d'une énergie potentielle comme dans le cas des chutes d'eau et des barrages. L’histoire de l’énergie hydraulique : L’énergie hydraulique est connue depuis longtemps. C’était celle des moulins à eau, entre autres, qui fournissaient de l’énergie mécanique pour moudre le grain, fabriquer du papier ou puiser de l’eau pour irriguer les champs par exemple. En 1869, l'ingénieur Aristide Bergès l'utilise sur une chute de deux cents mètres à Lancey, près de Grenoble, pour faire tourner ses défibreurs, râpant le bois afin d'en faire de la pâte à papier. Il parle de « houille blanche » en 1878 à Grenoble, puis à la foire de Lyon en 1887 et lors de l'Exposition universelle de Paris de 1889. En 1880, la première centrale électrique, d’une puissance de 7 kW, est construite pour éclairer le domaine de Cragside en Angleterre. De 1880 à 1889, une multitude de petites centrales hydrauliques voient le jour pour éclairer de petites villes, des parcs ou des châteaux. À partir de 1889, on dépasse le mégawatt de puissance et l’essor de l’industrie et de l’électrochimie encourage le développement de l’hydroélectricité, notamment dans les Alpes du nord où se déroule une course effrénée à la houille blanche et qui deviendra vite la région maîtresse du développement hydroélectrique. Les centrales Hydrauliques 2 À la fin de la première guerre mondiale, le développement du réseau électrique s’intensifie et les centrales hydrauliques, n'étant plus astreintes à produire de l’électricité pour les besoins locaux, peuvent être de plus en plus puissantes. Dès les années 1900, les progrès technologiques de l'hydroélectricité suisse sont à l'origine d'intenses spéculations boursières sur les sociétés hydroélectriques, qui profitent aux implantations industrielles dans les Alpes. Dans les années 1920, une rapide expansion de l'électricité voit le jour en France, avec une multiplication par huit de la production d'électricité hydraulique grâce aux premiers barrages. En 1925, Grenoble organise l'Exposition internationale de la houille blanche. Les différentes centrales hydrauliques : Il existe 2 sortes de centrales hydrauliques : Les centrales au fil de l’eau : qui utilisent la force du courant : elles turbinent en continu l’eau descendant des rivières. Les centrales à accumulation : l’eau est stockée dans un lac retenu par un barrage. Lorsqu’il y a un besoin en électricité, on ouvre les vannes. Grâce à une différence de hauteur, l’eau s’écoule et est conduite à travers à une turbine. Cette méthode permet d’ajuster la production électrique à la demande des consommateurs. Les centrales hydrauliques : - Hydroélectricité - Marémotrice - Vague - Hydroliennes - Osmotique Les centrales Hydrauliques 3 Centrale hydroélectricité Définition : L’hydroélectricité ou énergie hydroélectrique exploite l’énergie potentielle des flux d’eau (fleuves, rivières, chutes d’eau, courants marins, etc.). L’énergie cinétique du courant d’eau est transformée en énergie mécanique par une turbine, puis en électrique par un alternateur. L’hydroélectricité constitue la première source renouvelable et la troisième source générale de production électrique au monde (16,3 % en 2011)(1) derrière le charbon (40,6%) et le gaz (22,2%). En France, la production hydroélectrique atteint 63,8 TWh en 2012(2), soit 11,8% de la production totale d’électricité du pays. Les différents types de centrales : Il existe actuellement différents types de centrales : - Les centrales de basse chute - Les centrales de moyenne chute - Les centrales de haute chute Les centrales Hydrauliques 4 Principe de fonctionnement: 1/ La retenue de l'eau : Le barrage retient l'écoulement naturel de l'eau. De grandes quantités d'eau s'accumulent et forment un lac de retenue. 2/Conduite forcé de l’eau : Des vannes sont ensuite ouvertes afin d’acheminer l’eau jusqu’à la central par de longs tuyaux. 3/La production de l’électricité À la sortie de la conduite, dans la centrale, la force de l'eau fait tourner une turbine qui fait à son tour fonctionné un alternateur. Grâce à l'énergie fournie par la turbine, l'alternateur produit un courant électrique alternatif. La puissance de la centrale dépend de la hauteur de la chute et du débit de l'eau. Plus ils seront importants, plus cette puissance sera élevée. 4/L’adaptation de la tension : Un transformateur élève la tension de l’électricité pour le transport dans les lignes haute tension. Schéma explicatif de fonctionnement Figure 1 Les centrales Hydrauliques 5 Chiffres clés : Dans le monde :  chaque année, environ 3 500 TWh d’électricité sont produits dans le monde à partir de l’énergie hydraulique ;  l’hydroélectricité représente 20% des capacités électriques installées avec un parc global de 1 040 GW (selon Enerdata, 2011) ;  une dizaine de pays, dont quatre en Europe, produisent plus de la moitié de leur électricité grâce à l’hydraulique. La Norvège vient en tête avec 98%, suivie par le Brésil avec 86%, la Colombie, l’Islande, le Venezuela, le Canada, l’Autriche, la Nouvelle Zélande et la Suisse. Dans l’Algérie : La production de la filière hydraulique ne représente que 389,4 GWh des 28.950 GWh produits par SPE, la filiale de production d'électricité de Sonelgaz. L'essentiel de la production électrique, soit 18.723 GWh est assurée par le gaz, selon Sonelgaz. . Actuellement seuls deux barrages produisent de l'électricité en Algérie. Il s'agit du Barrage d'Ighil Emda à Kherrata (Béjaïa) et du Barrage Erraguen à Jijel. Les centrales Hydrauliques 6 Centrale marémotrice Définition: L’énergie marémotrice consiste à exploiter l’énergie issue des marées dans des zones littorales de fort marnage (différence de hauteur d'eau entre la marée haute et la marée basse se succédant). Le phénomène de marée est induit par l’effet gravitationnel sur l’océan de deux astres à proximité de notre planète : la Lune et le Soleil. Contrairement aux hydroliennes qui captent l’énergie cinétique des courants de marée, le principe d’une centrale marémotrice s’appuie sur une énergie potentielle : cette source d’énergie utilise le marnage pour produire de l’électricité en exploitant la différence de hauteur entre deux bassins séparés par un barrage. La centrale de la Rance en Bretagne a été la première grande centrale marémotrice dans le monde et longtemps la plus puissante avec une capacité installée de 240 MW. A retenir : - L'énergie marémotrice utilise le marnage pour produire de l’électricité en exploitant la différence de hauteur entre deux bassins. - C'est une énergie intermittente mais elle est très prédictible. - En conjuguant turbinage et pompage, une centrale marémotrice peut constituer un moyen de stockage. - Le potentiel de l’énergie marémotrice dans le monde est estimé à près de 380 TWh/an, soit 1,5% à 2% de la production électrique mondiale annuelle. Les centrales Hydrauliques 7 L’histoire : La récupération d’énergie renouvelable grâce à la marée sur le littoral existe depuis très longtemps. Les moulins à marée construits sur les côtes de l’ouest de la France auMoyen-Âgeentémoignent. Au début des années 1960, un programme industriel volontariste a permis de concevoir et d’installer la première usine marémotrice du monde, à l’embouchure de la Rance en Bretagne. Cet équipement opéré par EDF produit depuis cette époque plus de 500 GWh par an (soit l’équivalent de 0,1% de la production électrique française) et contribue au désenclavement énergétique de cette région. Ce site est resté pendant plus de 40 ans unique au monde de par sa dimension. Des réalisations modestes ont ensuite été lancés en Russie (Kislaya Guba d'une puissance de 1,7 MW, mise en service en 1968), en Chine (Jiangxia d'une puissance de 3,2 MW, 1980) et au Canada (Annapolis Royal d'une puissance de 20 MW, 1985). Depuis 2000, 2 centrales marémotrices ont été mises en service en Corée du Sud (dont celle de Sihwa en 2011) et une autre au Royaume-Uni. Principe de fonctionnement : Un bras de mer ou un estuaire en zone de fort marnage est équipé d’une infrastructure qui met en œuvre des turbines de basse chute actionnées par le flux d’eau de mer entre les deux bassins (situés à des niveaux différents). Les conditions naturelles favorables à l’implantation de sites marémoteurs sont : - Un marnage supérieur à 5 mètres, idéalement entre 10 et 15 mètres ; - Une profondeur de 10 à 25 mètres sous les basses mers ; - Un substrat rocheux (ou sablo-graveleux) pour fixer les fondations de l’infrastructure. Il est courant de distinguer deux grands types d’infrastructures marémotrices(3) : le simple bassin et le double bassin. Le simple bassin consiste à barrer un bras de mer par un ouvrage capable de retenir un important volume d’eau. Le barrage délimitant le bassin est percé d’ouvertures, certaines uploads/Industriel/ centrale-hydraulique-et-marine.pdf