Les différents modes de production d`électricité

Les différents modes de
production d'électricité
La production électrique en Belgique
Depuis les développements technologiques de l’électricité, au XIXième et
XXième siècles, celle-ci est devenue synonyme de qualité de vie. Différents
moyens existent à l’échelle industrielle, pour produire la « fée électricité ».
Quelle est la situation en Belgique ?
En 2004, 75% de la production d’électricité wallonne provenait de la
centrale nucléaire de Tihange. Le solde provenant de divers types de
centrales non-nucléaires (TGV, thermique, hydraulique, cogénération,
énergies renouvelables…).
Il faut savoir qu’au niveau fédéral, la part de la production nucléaire
d’électricité représente 55%.
Figure 3 : évolution du parc éolien en région wallonne
(Source ICEDD, pour la DGTRE).
L’électricité d’origine nucléaire est remise en question pour des raisons de
sécurité et de stockage des déchets.
Les centrales thermiques, elles, produisent un gaz à effet de serre (le CO2 ).
Ce gaz est une des causes du réchauffement climatique planétaire.
A l’exclusion du nucléaire, différentes modes de production ne produisant
pas de gaz à effet de serre sont développés.
De nombreux chercheurs travaillent sur des énergies vertes qui utilisent des
sources d’énergie renouvelables. Les alternatives sont : l’énergie d’origine
éolienne, d’origine solaire, géothermique, marémotrice et encore d’autres.
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Cette publication vous familiarisera avec différents modes de
production d’électricité :
- le nucléaire, car il représente une part énorme de la
production d’électricité en Belgique (avec une
puissance installée de 5800 MW),
- l’électricité d’origine hydroélectrique car, même si dans
la situation belge elle est souvent couplée à l’énergie
d’origine nucléaire, elle représente une puissance
installée importante avec notamment la centrale
hydroélectrique de Coo (d’une puissance installée
de 1164 MW),
- une énergie verte, l’électricité d’origine éolienne car
c’est un des modes de production d’électricité en
plein développement technologique et qui
ne produit pas de rejets de CO2 .
Comme vous le voyez, il existe différentes possibilités
pour produire de l’électricité. Vous avez donc la
possibilité de choisir un opérateur proposant de l’électricité
verte ! Mais il existe une autre façon de diminuer la
pollution liée à la production d’électricité :
consommer moins !
Utilisez-vous votre énergie de façon rationnelle ?
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Electricité d’origine nucléaire
U
ne centrale nucléaire produit de l’électricité
en transformant de la chaleur, produite par fission
nucléaire, en électricité.
La chaleur dégagée par la fission nucléaire
(expliquée au paragraphe suivant) sert à réchauffer
de l’eau qui circule dans un circuit primaire.
L’énergie ainsi transportée sert à produire de la
vapeur dans le générateur de vapeur. Cette vapeur
circule dans le circuit secondaire, indépendant du
circuit primaire. La vapeur est ainsi amenée à une
turbine qui est mise en mouvement et entraîne un
générateur de courant alternatif. Ce courant est
ensuite dirigé vers le réseau. La vapeur sortant de la
turbine est alors refroidie par contact avec des tuyaux provenant du
refroidisseur, ce circuit constitue le circuit tertiaire. L’eau de ce circuit
est ensuite refroidie dans une tour de refroidissement.
Comme on peut le constater une grande importance est accordée à la
sécurité, les échanges thermiques se font par des échangeurs thermiques
dans lesquels l’eau des différents circuits n’est jamais mise en contact direct.
L’eau qui a été en contact avec les éléments radioactifs n’est jamais en
contact avec l’eau de refroidissement et est séparée de celle-ci par le circuit
secondaire. De plus, la cuve du réacteur se trouve dans un bâtiment qui
possède une double enceinte de confinement en béton.
Source : wikipédia / domaine public US
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>>> Principe de la fission nucléaire
Dans le type de réacteurs utilisés dans notre pays, un noyau d'uranium
se scinde en deux lors de l'impact par un neutron.
En plus de la fission de ce noyau, il y a un dégagement d’énergie et une
libération de neutrons. Ces neutrons peuvent à leur tour entrer en collision
avec d’autres noyaux ce qui entretient la réaction.
Ce type de réaction s’appelle une réaction en chaîne et est réalisée soit de
manière contrôlée, dans une centrale, soit de manière explosive, dans une
bombe nucléaire.
L’énergie libérée par la fission contrôlée est elle récupérée sous forme de
chaleur.
Source : Electrabel
Dans les réacteurs nucléaires, le combustible nucléaire est utilisé sous forme de
pastilles d’uranium, de 0,4 gramme chacune, regroupée en crayons de 200 à 300
pastilles. Ces crayons sont alors groupés par 157 pour former un assemblage
utilisé dans le réacteur.
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Avantages :
s !BSENCE DIMPACT SUR LEFFET DE SERRE CAR PAS DE
production de gaz à effet de serre.
s )NSENSIBLE AUX CONDITIONS CLIMATIQUES
s )NDÏPENDANCE ÏNERGÏTIQUE ENVERS CERTAINS PAYS
#ET ARGUMENT EST DIRECTEMENT LIÏ AUX RISQUES DE
GUERRES ET AUX RUPTURES DAPPROVISIONNEMENT
s 1UASI INDÏPENDANT DU PRIX DES MATIÒRES PREMIÒRES
le minerai d'uranium ne représente en effet qu'une
faible part du coût de production du kWh électrique
(< 2 à 3 %).
s $ÏVELOPPEMENT DUNE TECHNOLOGIE DE POINTE
Inconvénients :
s $ÏCHETS RADIOACTIFS PRODUCTION ET STOCKAGE CEST
en effet un souci de moyen ou long terme pour
lequel des solutions techniques sont à l’étude.
s 2ISQUE DUN ACCIDENT GRAVE DANS UNE CENTRALE
s #RAINTE DES RADIATIONS DIRECTES
s 3ENSIBILITÏ AUX RISQUES DATTENTATS ET DE MALVEILLANCE
s #OßTS DINVESTISSEMENTS ÏLEVÏS
s 2ÏSERVES DURANIUM LIMITÏES AVEC LES TECHNOLOGIES
actuelles).
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>>> Situation internationale et locale
17 % de l’électricité mondiale est produite par les 443 réacteurs nucléaires
existants, au 31 décembre 2005. Ces 443 réacteurs développent une puissance
totale de 369,5 GW (369500 MW).
Le détail des réacteurs nucléaires en opération est donné au tableau 1.
27 réacteurs nucléaires pour une puissance de 21,8 GW (21800 MW) sont en
construction dans le monde. Le détail des réacteurs nucléaires en construction
est donné au tableau 2 (source : IAEA).
Etats-Unis
France
Japon
Russie
Royaume-Uni
Corée du Sud
Canada
Allemagne
Inde
Ukraine
104
59
56
31
23
20
18
17
15
15
Suède
Chine 9 + Taïwan
Espagne
Belgique
Tchéquie
Slovaquie
Suisse
Bulgarie
Finlande
Hongrie
10
6
9
7
6
6
5
4
4
4
Afrique du Sud
Argentine
Brésil
Mexique
Pakistan
Arménie
Lituanie
Pays-Bas
Roumanie
Slovénie
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
Tableau 1 : réacteurs nucléaires en opération.
Inde
Russie
Chine 3 + Taïwan
Bulgarie
Ukraine
Argentine
Finlande
Iran
Japon
Pakistan
8
4
2
2
2
1
1
1
1
1
Tableau 2 : réacteurs
nucléaires en construction.
En Belgique, les 7 réacteurs sont repartis en deux centrales : Tihange et Doel.
Ces deux centrales développent une puissance totale de 5800 MW.
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Electricité d’origine hydroélectrique
Une centrale hydroélectrique est une installation qui
transforme l’énergie hydraulique d’un flux d’eau
(fleuves, rivières, chutes d'eau, courants marins,...) en
électricité.
Les centrales hydroélectriques peuvent se classer en
trois grandes catégories :
-
Celles qui se situent le long d’un cours d’eau.
Les hommes y érigent un barrage qui crée une
retenue d'eau. Au pied de ce barrage, on installe
des turbines reliées à des alternateurs (qui sont
des convertisseurs d’énergie mécanique en
énergie électrique à courant alternatif ).
- Celles qui permettent d'accumuler l'énergie venant d'autres sites de
production peu maniables comme les centrales nucléaires. Lorsque la
consommation est basse ces dernières produisent en effet trop
d’électricité par rapport à la demande. Cette réserve d’énergie peut être
restituée lors des pics de consommation. Ce type de centrales est
appelé centrale hydroélectrique de pompage turbinage.
- Celles qui se trouvent sur des zones d’accumulations de grands barrages.
>>> Les différents types de centrales hydroélectriques
Les centrales au fil de l'eau :
Elles utilisent une partie du débit des rivières pour produire de l'énergie
électrique. Elles tournent en continu, car il n'existe pas de bassin d’accumulation
pouvant retenir l’eau. Ces sites sont principalement utilisés lors des pics de
consommation, grâce à leur faculté de mise en route et d'arrêt rapide.
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Station de transfert d'énergie par pompage
Ces centrales ne produisent pas leur énergie uniquement à partir
de l'écoulement naturel, elles possèdent deux bassins, un supérieur et un inférieur entre lesquels est placé une machine hydroélectrique réversible : la partie hydraulique peut fonctionner aussi
bien en pompe, qu'en turbine et la partie électrique aussi bien en
moteur qu'en alternateur.
En mode accumulation, la machine utilise le courant fourni pour remonter l'eau
du bassin inférieur vers le bassin supérieur et en mode production, la machine
convertit l'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau en électricité.
Station de courant fourni pour remonter l'eau du bassin inférieur vers le bassin
supérieur et en mode production, la machine convertit l'énergie potentielle
gravitationnelle de l'eau en électricité.
Ce type de centrale est intéressant pour la régulation entre l'offre et la demande,
dans des pays équipés de gros centres de production (tels que des centrales
nucléaires) ; pour stocker de l'énergie produite à partir de modes de production
moins maîtrisables, telle que l'énergie éolienne et pour compenser les chutes de
vent.
Il existe encore d’autres types de centrales hydroélectriques moins utilisées ou
en voies de développement :
- Les usines marémotrices qui utilisent l'énergie des marées pour
produire de l'électricité.
- Celles qui utilisent la force des vagues. Le Japon s’est intéressé le
premier aux ressources de la houle à partir de 1945, suivi par la
Norvège et le Royaume-Uni. Un des principes est le suivant : les
vagues pénètrent dans une sorte de caisson immergé, ouvert
à la base, poussent de l’air dans les turbines qui actionnent les
alternateurs générant l'électricité. Cette dernière est ensuite
transmise par câble sous-marin à la côte. Une centrale d’essai a
été installée au large de l’Ecosse mais a été détruite par une tempête.
- Celles qui utilisent les courants marins. A l’état de projet, ce type
de centrales envisage d'utiliser des hydroliennes (sorte d'« éoliennes »
sous-marines) qui utiliseraient les courants marins pour produire
de l'électricité, de manière similaire à une hélice de bateau.
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Avantages :
I L'énergie hydroélectrique est une énergie renouvelable.
Elle est aussi considérée comme une énergie propre ;
I Les coûts de maintenance sont raisonnables, les installations
sont prévues pour durer longtemps et l'énergie de l'eau est
gratuite et renouvelable si elle est bien gérée ;
I L'énergie hydroélectrique est stockable et peut donc être
utilisée quand la demande est la plus forte ;
I L'hydroélectricité est considérée comme une énergie propre et
inépuisable, contrairement au pétrole ou au gaz naturel.
Inconvénients :
I La production est limitée par la réserve d'eau disponible ;
I Les impacts environnementaux peuvent être très importants,
surtout lors de la mise en place de structures de types
barrages ;
I Par le passé, des barrages construits ont conduit au dépeuplement
de rivières en espèces migratrices (anguilles, saumons,...) toutefois
de gros efforts sont réalisés afin de réduire ce problème ;
I Le bilan en gaz à effet de serre des systèmes hydroélectriques est
positif. Il faut néanmoins tenir compte qu’il faut plusieurs années
avant que le CO2 dépensé lors de sa construction soit compensé
par l’électricité produite.
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>>> Situation internationale et locale
La puissance hydroélectrique installée dans le monde en 2004
était estimée à 715 gigawatts (GW), soit environ 19% de
la puissance électrique mondiale. Près de 15 % de toute
l’électricité installée en Europe est d’origine hydraulique.
Cependant, la proportion d'énergie hydroélectrique est bien
moindre, de l'ordre de 10 %, car cette dernière joue un rôle
important pour assurer l’équilibre instantané de la production et
de la consommation d’électricité. En effet, l'énergie électrique
ne se stocke pratiquement pas et c'est pourquoi l'énergie
hydroélectrique est souvent une variable d'ajustement.
Il y avait, en 2004, en Wallonie environ 45 installations de centrales
de type hydroélectrique. Leurs puissances allant de quelques kW
à plus de mille MW pour la plus puissante, la centrale
hydroélectrique de Coo.
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Electricité d’origine éolienne
Une éolienne est une machine qui transforme l’énergie cinétique du vent
(déplacement d’une masse d’air) en énergie mécanique. Si cette énergie mécanique est elle-même convertie en énergie électrique alors l’éolienne s’appelle
un aérogénérateur (voir schéma 1).
Stockage
accumulateurs
Energie
cinétique
vent
Energie
mécanique
rotor
Energie
électrique
génératrice
Réseau de
distribution
Charges isolées
(ex : village reculé)
schéma 1
>>> Principe de fonctionnement
La rotation des pales exposées au vent fait tourner une génératrice.
Cette génératrice n'est autre qu'un alternateur électrique, d'où l'appellation
d'aérogénérateur pour désigner les éoliennes qui fabriquent de l'électricité.
Les pales d’une éolienne fonctionnent exactement sur le même principe que
les ailes d’un avion comme expliqué par le schéma 2. Grâce à la forme du profil,
l’air passant sur le dessus de l’aile, l’extrados, doit parcourir plus de chemin que
celui passant par le dessous, l’intrados. C’est pourquoi l’air passant par le dessus
accélère créant une dépression et donc une aspiration vers le haut.
Sur l’intrados, l’air provoque une surpression ; ce qui génère aussi un effort vers
le haut. Ces deux efforts réunis s’appellent la portance. La pénétration dans l’air
ne se faisant pas sans frottement, un autre effort – la traînée – s’oppose au
mouvement. La résultante aérodynamique est la résultante de ces deux efforts,
la portance et la traînée, c’est elle qui permet à l’avion de tenir en l’air ou ici de
faire tourner le rotor.
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schéma
Avantages :
s )L SAGIT DUNE FORME DÏNERGIE INDÏFINIMENT DURABLE ET PROPRE
car elle ne nécessite aucun carburant et ne produit ni gaz à effet
de serre ni déchets toxiques ou radioactifs ; à l’exception de ce
qui est nécessaire à la fabrication et au démontage de l’éolienne ;
s #HAQUE MÏGAWATTHEURE DÏLECTRICITÏ PRODUIT PAR LÏNERGIE
éolienne aide à réduire de 0,8 à 0,9 tonne les émissions de CO
rejetées chaque année par la production d’électricité d'origine
thermique ;
s 3EULEMENT DU SOL ENVIRON EST REQUIS POUR LES ÏOLIENNES LA
surface restante est toujours disponible pour l’exploitation
agricole, l’élevage et d’autres utilisations ;
s ,A PROPRIÏTÏ DES AÏROGÏNÏRATEURS PAR DES PARTICULIERS ET LA
communauté permet aux gens de participer directement à la
conservation de notre environnement ;
s 5NE ÏOLIENNE EST EN GRANDE PARTIE RECYCLABLE CAR CONSTRUITE EN
acier et on peut même retirer les fondations en béton.
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Inconvénients :
s ,gÏNERGIE INTERMITTENTE ET IMPRÏVISIBLE PRODUITE PAR LgÏOLIEN NÏCESSITE
une régulation par des centrales thermiques, dont les inconvénients
doivent être pris en considération. De plus, une éolienne possède une
puissance moyenne égale à seulement 20 % à 35 % de sa puissance
nominale ;
s ,ES RIVERAINS CRAIGNENT LA DÏGRADATION DE LgASPECT VISUEL AINSI QUE LE BRUIT
des éoliennes. Ils craignent également l’impact de celui-ci sur
LgÏCOSYSTÒME s ,A RÏCEPTION DES ONDES HERTZIENNES PEUT ÐTRE PERTURBÏE CE QUI
provoque une image bruitée sur les récepteurs de télévision
analogiqu et produit des interférences avec les radars et en
particulier avec les radars météorologiques ;
s $ES FLASHS TRÒS PUISSANTS SONT ÏMIS EN HAUT DES MÊTS DgÏOLIENNES Ì LA
DEMANDE DE LgAVIATION CIVILE #ES FLASHES PERTURBENT LA QUIÏTUDE
nocturne de la campagne ;
s #ERTAINS ESTIMENT QUE LES ÏOLIENNES PEUVENT CONSTITUER POUR LA
migration des oiseaux un obstacle mortel. En effet, les pales en
rotation sont difficilement visibles par mauvais temps ou la nuit.
Il s’agit toutefois d’un désavantage sujet à discussion quant à sa
pertinence.
s 5NE ÏOLIENNE ABSORBE LgÏNERGIE DU VENT ET LE REND TURBULENT CRÏANT
AINSI UN EFFET DE SILLAGE JUSQUgÌ X LE DIAMÒTRES DU ROTOR DERRIÒRE ELLE
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>>> Situation internationale et locale
Fin 2005, il y avait dans le monde, en ce qui concerne les éoliennes, une
puissance totale installée de 60 GW, dont 40 GW installés en Europe. Cette
valeur, mise en comparaison avec les 7,5 GW installés en 1997 et les 230 GW
attendus pour 2020, nous montre l’essor important lié à ce mode de
production d’électricité.
La Belgique est, quant à elle, passée de 9,3 MW en 1999, à 67 MW en 2003 et
à 167,4 MW en 2005. Nous pouvons voir le détail de cette évolution pour la
Région wallonne sur la figure 3. Cette valeur est à comparer aux 5600 MW
des centrales nucléaires qui couvrent 55% de la production en Belgique.
Pour notre pays, la Commission européenne table sur un potentiel
maximum de 3,4 GW installés en 2020.
(Sources : apere, AVN, iew)
Figure 3 : évolution du parc éolien en région wallonne
(Source ICEDD, pour la DGTRE).
Sources :
Apere : Association pour la Promotion des Energies Renouvelables - www.apere.org
AVN : Association Vinçotte Nucléaire - www.avn.be
CFDD : Conseil Federal du Développement Durable - www.belspo.be/frdocfdd
IAEA : International Atomic Energy Agency - www.iaea.org
ICEDD : Institut de conseil et d’études en développement durable - http://www.icedd.be/pages/index-FR.php
IEW : Inter Environnement Wallonie - www.iewonline.be
SPPDD : Service public fédéral de programmation Développement Durable - http://www.sppdd.be
Wikipédia
Guichet de l'énergie bruxelles - www.curbain.be
Guichet de l'énergie wallonie - energie.wallonie.be/xml/doc-IDC-3386-.html
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Liens utiles :
- http://www.reseau-idee.be/
- http://www.coren.be/coren.php
- http://www.ieb.be/
- http://www.iewonline.be/
- http://www.icedd.be/pages/index-FR.php
- http://www.lamediatheque.be/Environnement/accueil.htm
- http://www.sppdd.be/
- http://www.rise.be/
Contact :
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Tél : 02/238.01.00
Mail : [email protected]
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