Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Sup

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Hassiba Benbouali Chlef Faculté de Technologie Département d’Electrotechnique Polycopié de Cours Licence 2Pème P Année Intitulé Production de l’Energie Electrique Dr. TEBANI HOCINE Maître de Conférences classe B 2019 / 2020 Production de l’énergie électrique AVANT-PROPOS Ce polycopié est destiné à être utilisé comme un manuel par les étudiants en deuxième année Electrotechnique dans le domaine de la production de l’énergie électrique. Il a été rédigé dans le but de permettre d'avoir un outil de travail et de référence recouvrant les connaissances qui leur sont demandés. Le manuscrit est constitué de cours, il est conforme aux programmes agrée par le ministère. Sa présentation didactique est le fruit de plusieurs années d’expérience pédagogique par l’auteur. Son contenu résulte de la lecture de nombreux ouvrages et documents dont les plus importants sont cités dans les références bibliographiques. La production de l’énergie électrique consiste en différentes chaines énergétiques qui s’effectuent dans des sites industriels appelés centrales électriques, à cet effet, nous avons jugé utile d’ajouter au programme officiel un cours introductif intitulé « généralités sur l’énergie » dans lequel sont expliquées les sources, les formes ainsi que toutes les transformations d’énergie possibles. Bien que l'élaboration de ce manuscrit ait été faite avec le plus grand soin, le contrôle que nous avons pu faire de notre travail n'est pas absolu, et il serait étonnant qu'il ne subsiste pas d'erreurs. Dr. TEBANI Hocine Production de l’énergie électrique TABLE DES MATIERES GENERALITES SUR L’ENERGIE ................................................................ 01 1. DEFINITION ............................................................................................... 01 2. LES SOURCES D’ENERGIE .......................................................................... 01 3. CHAINE ENERGETIQUE .............................................................................. 01 4. LES FORMES D’ENERGIE ............................................................................ 01 4.1 ENERGIES LIBRES .................................................................................. 01 4.2 ENERGIES STOCKEES ............................................................................. 02 5. TRANSFORMATIONS DE L’ENERGIE ........................................................... 03 5.1. TRANSFORMATIONS DES FORMES D’ENERGIE LIBRE ............................... 03 5.2. LIBERATION DE L’ENERGIE STOCKEE ....................................................... 05 5.3. STOCKAGE DE L’ENERGIE ....................................................................... 05 HISTORIQUE DE LA PRODUCTION D’ELECTRICITE.............................. 06 1. L’ENERGIE AU FIL DES TEMPS ................................................................... 06 2. DE LA DECOUVERTE DU FEU À EOLE : LES PREMIERES SOURCES D’ENERGIE ................................................................................................. 06 3. LA REVOLUTION INDUSTRIELLE GRACE A L’ENERGIE ............................... 06 4. LA NECESSITE D’UNE NOUVELLE POLITIQUE ENERGETIQUE ................... 07 5. BREF HISTORIQUE SUR LA PRODUCTION DE L’ELECTRICITE : ................. 07 PRODUCTION DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE ........................................... 09 1. INTRODUCTION .......................................................................................... 09 2. DEFINITIONS ............................................................................................. 09 3. APPEL DE PUISSANCE D'UN RESEAU ......................................................... 10 4. MODES DE PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE ............................. 10 CENTRALE THERMIQUE A VAPEUR ......................................................... 12 1. INTRODUCTION .......................................................................................... 12 2. ORGANISATION D’UNE CENTRALE THERMIQUE ......................................... 13 3. DIAGRAMME ENERGETIQUE D’UNE CENTRALE THERMIQUE .................... 14 4. SELECTION DU SITE POUR LA CENTRALE THERMIQUE ............................. 15 4.1 APPROVISIONNEMENT EN CARBURANT ..................................................... 15 4.2 DISPONIBILITE DE L'EAU ......................................................................... 15 4.3 FACILITE DE TRANSPORT ......................................................................... 15 4.4 TYPE DE TERRAIN ................................................................................... 16 4.5 PRES DU POSTE ELECTRIQUE: ................................................................. 16 4.6 DISTANCE DE LA ZONE D’HABITATION ...................................................... 16 5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 16 CENTRALE THERMIQUE A GAZ ................................................................ 17 1. INTRODUCTION .......................................................................................... 17 2. TURBINES À COMBUSTION (TAC) ............................................................... 17 3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 18 CENTRALE THERMIQUE A CYCLE COMBINE ......................................... 20 1. INTRODUCTION .......................................................................................... 20 Dr. TEBANI Hocine Production de l’énergie électrique 2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ............................................................... 20 3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 21 CENTRALE NUCLEAIRE .............................................................................. 22 1. INTRODUCTION ......................................................................................... 22 2. COMPOSITION DU NOYAU ATOMIQUE ....................................................... 22 3. ENERGIE LIBEREE PAR LA FISSION .......................................................... 23 4. REACTION EN CHAINE ................................................................................ 23 5. FILIERES DE REACTEURS NUCLEAIRES .................................................... 24 6. REACTION NUCLEAIRE PAR FUSION .......................................................... 25 7. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 26 CENTRALE HYDRAULIQUE ........................................................................ 27 1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ................................................................ 27 2. PUISSANCE DISPONIBLE ............................................................................. 27 3. DIFFERENTES CENTRALES HYDRAULIQUES .............................................. 28 3.1 LES CENTRALES DE HAUTES CHUTES : h > 300M ..................................... 28 3.2 LES CENTRALES DE MOYENNES CHUTES : 30M < h < 300M ........................ 28 3.3 LES CENTRALES DE BASSES CHUTES : h < 30M ......................................... 29 4. LES STATIONS DE POMPAGES ..................................................................... 29 5. PARTIES PRINCIPALES D’UNE CENTRALE HYDRAULIQUE .......................... 30 5.1 BARRAGE ............................................................................................... 30 5.2 CONDUITE D’AMENEE ............................................................................. 30 5.3 CONDUITE D’ECHAPPEMENT .................................................................... 30 5.4 SALLE DE COMMANDE ............................................................................. 30 6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 30 ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE ................................................... 31 1. PRINCIPE .................................................................................................... 31 2. TECHNOLOGIE ............................................................................................ 31 2.1 CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE .................................................................... 31 2.2 MODULE SOLAIRE OU PHOTOVOLTAÏQUE .................................................. 33 2.3 CONSTITUTION D’UN CHAMP PHOTOVOLTAÏQUE ........................................ 34 3. LES DIFFERENTES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAÏQUES .......................... 35 3.2 LES INSTALLATIONS RACCORDEE AU RESEAU DE DISTRIBUTION PUBLIC .... 35 4. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 36 5. TECHNOLOGIE DE CAPTEURS .................................................................... 36 6. COMPARAISON DES 03 PRINCIPALES TECHNOLOGIES DE CAPTEURS ...... 37 ENERGIE EOLIENNE ................................................................................... 38 1. QU’EST-CE QUE L’ENERGIE EOLIENNE ..................................................... 38 2. FONCTIONNEMENT D’UNE EOLIENNE ........................................................ 38 2.1 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE L’EOLIENNE A AXE VERTICAL .............. 39 2.2 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE L’EOLIENNE A AXE HORIZONTAL .......... 40 3. COMPOSANTS D’UNE EOLIENNE A AXE HORIZONTAL ............................... 40 4. CRITERES DE CHOIX DE SITES EOLIENS ................................................... 41 5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 43 Dr. TEBANI Hocine Production de l’énergie électrique ENERGIE DE LA BIOMASSE ....................................................................... 44 1. INTRODUCTION .......................................................................................... 44 2. DIVERSITE DES RESSOURCES & DIVERSITE DES USAGES ....................... 44 2.1 TRANSFORMATION PAR COMBUSTION ....................................................... 44 2.2 TRANSFORMATION PAR GAZEIFICATION .................................................... 45 2.3 TRANSFORMATION PAR METHANISATION ................................................... 45 2.4 PRODUCTION DES BIOCARBURANTS ........................................................ 45 3. DIVERSITE DES OPPORTUNITES ................................................................ 46 4. CENTRALES ELECTRIQUES A COMBUSTION BIOMASSE SOLIDE ............... 46 5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 47 ENERGIE GEOTHERMIQUE ........................................................................ 48 1. INTRODUCTION ........................................................................................... 48 2. ORIGINE DE LA GÉOTHERMIE .................................................................... 48 3. LE GRADIENT GÉOTHERMIQUE .................................................................. 48 4. LE FLUX GEOTHERMIQUE .......................................................................... 48 5. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE LA GÉOTHERMIE ............................. 48 6. LA GEOTHERMIE MOYENNE ET HAUTE ENERGIE ...................................... 49 7. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS ............................................................... 50 LA PILE A COMBUSTIBLE .......................................................................... 51 1. PRESENTATION GENERALE ........................................................................ 51 2. DIFFERENTS TYPES ET FONCTIONNEMENT TECHNIQUE ......................... 52 2.1 PILE A COMBUSTIBLE A MEMBRANE D'ECHANGE DE PROTONS ................... 52 2.2 PILE A COMBUSTIBLE ALCALINE ............................................................... 53 3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 55 PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE EN ALGERIE .................... 56 1. INTRODUCTION .......................................................................................... 56 2. HISTORIQUE DE LA SOCIETE DE PRODUCTION D’ELECTRICITE « SPE » .... 56 3. LA PRODUCTION D’ELECTRICITE EN ALGERIE ........................................... 57 4. PRINCIPAUX PRODUCTEURS D’ELECTRICITE EN ALGERIE ...................... 58 5. CAPACITE DE PRODUCTION ET POTENTIALITES EN ENERGIE ELECTRIQUE ....... 58 5.1 CENTRALES DE PRODUCTION NATIONALE SPE ........................................... 58 5.2 PLAN DE DEVELOPPEMENT DU PARC DE PRODUCTION SPE ........................ 60 5.3 CAPACITES DES ENERGIES RENOUVELABLES .......................................... 61 5.4 PLAN DE DEVELOPPEMENT DES ENERGIES RENOUVELABLES .................... 62 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ......................................................... 63 Dr. TEBANI Hocine Production de l’énergie électrique GENERALITES SUR L’ENERGIE 1. DEFINITION L'énergie est définie en physique comme la capacité d'un système à produire un travail, entraînant un mouvement ou produisant par exemple de la lumière, de la chaleur ou de l’électricité. L’énergie ne disparaît jamais ; elle se transforme d’une forme en une ou plusieurs autres. Elle s’exprime en joules ou en kilowattheure (kWh). 2. LES SOURCES D’ENERGIE On désigne par énergies primaires les formes d’énergie telles quelles sont captées dans la nature. Les principales ressources énergétiques sont résumées dans le tableau suivant : Sources d’énergie Avantages Inconvénients Fossiles : - Pétrole - Gaz - charbon − Faciles à exploiter − Production de COR2 R − Epuisable Nucléaire − Moins cher aujourd’hui. − Moins de COR2 R − Epuisable − Déchet radioactifs − Risque d’accident nucléaire. Renouvelables: - Eau -Soleil (thermique et photovoltaïque) - Vent - biomasse (bois, plantes...) - Géothermie − Inépuisables à notre échelle. − Peu ou non polluantes − Ne peuvent être implantée de partout. − Coût plus élevé. − Faible puissance. − Fabrication recyclage des cellules photovoltaïque 3. CHAINE ENERGETIQUE Une quantité d’énergie qui passe du stade d’énergie primaire à celui d’énergie utile suit une série de processus de transformations bien définies et de transports. Cette série de processus constitue une chaîne énergétique. 4. LES FORMES D’ENERGIE On peut distinguer diverses formes d’énergie qui, peuvent se transformer l’une en l’autre; « formes d’énergie libre (manifeste)» et « formes d’énergie stockée (potentielle) ». 4.1 ENERGIES LIBRES Sont celles sous lesquelles apparaît l’énergie lorsqu’elle est utilisée. Si nous nous référons à notre expérience quotidienne, nous pouvons distinguer quatre formes d’énergie libre (directement perceptible). Dr. TEBANI Hocine Page 1 Production de l’énergie électrique  Le rayonnement, visible (lumière) ou invisible (ondes de radio, rayons X, etc.). Il s’agit, fondamentalement du déplacement dans l’espace de particules, le plus souvent des photons se propageant à la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s)  La chaleur: un apport de chaleur conduit à une augmentation de température (par exemple, un radiateur) et inversement (réfrigérateur).  L’énergie cinétique, associée au mouvement.  L’électricité. Pour des raisons pratiques, cette forme a vu un développement industriel considérable. Ce n’est pas, à proprement parler, une énergie « visible » mais comme on sait qu’il s’agit du déplacement d’un « courant électrique » (en fait des électrons) dans des conducteurs, on peut qualifier de « libre » cette forme d’énergie. Il existe des appareillages plus ou moins courants permettant de transformer l’une en l’autre ces quatre formes d’énergie libre. 4.2 uploads/Industriel/ polycopie-production-de-lenergie-electrique.pdf