Electricité : Production, transport et distribution
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Electricité : Production, transport et distribution
Chapitre 14 Sciences Physiques - BTS Electricité : Production, transport et distribution 1 Production et consommation 1.1 Formules et conversions Quelle est la formule utilisée pour calculer la puissance P consommée (en Watt) ? En courant continu ? …………………………. En courant alternatif ? …………………………. Quelle est la formule utilisée pour calculer l’énergie W consommée ? ………………………….. 1 wattheure = 3600 Joules 1 calorie = 4,18 Joules 1 tonne équivalent pétrole = 11 600 kWh Consommation d’énergie annuelle par personne = 4.2 tep 1.2 Quelques chiffres Quelle est la production électrique française nette en avril 2011 ? (source rte-France) 41 013 GWh En avril 2011, le solde exportateur est de : 5 054 GWh Quelle est la production éolienne en avril 2011 ? : 936 MW http://www.rtefrance.com/uploads/Mediatheque_docs/vie_systeme/mensuelles/2011/apercu_energie_elec_2011_04.pdf 1.3 La production 1.3.1 Production nucléaire EDF gère en France un parc de production nucléaire composée de 58 unités de production réparties sur 19 sites. Le parc produit en moyenne : 410 milliards de KWh par an. Elles assurent 87 % de la production. Visualisation des vidéos EDF : Le combustible / Le contrôle du réacteur / L’alimentation / Le refroidissement / La radioactivité / les déchets http://energie.edf.com/nucleaire/comment-ca-marche-y/les-grands-principes-de-fonctionnement48400.html Enveloppe du Bâtiment Page 1 1.3.2 Production Hydraulique EDF est le premier producteur hydroélectrique de l’Union Européenne avec plus de 20 000 MW de puissance installée à travers 439 sites. 5% de la production. Intérêts : souplesse de fonctionnement / rapidité d’utilisation / compétitivité Visualisation des vidéos EDF : Centrales de haute chute / Centrales de moyenne chute / Centrales basse chute / Les Steps / Les éclusés http://energie.edf.com/hydraulique/hydraulique/comment-ca-marche-y/les-grands-principes-defonctionnement-53192.html 1.3.3 Production thermique Les centrales thermiques à flamme sont très réactives : elles permettent d’ajuster en temps réel la production nécessaire au jour le jour. Visualisation des vidéos EDF : http://energie.edf.com/thermique/comment-ca-marche-y-47961.html 1.3.4 Production éolienne Hauteur de 10 à 100m Puissance jusqu’à 3MW terrestre et de 4 à 6 MW pour les éoliennes marines Elles se mettent en sécurité lorsque les vents dépassent 90 km/h Rachat de l’électricité par EDF : 8.2c /kWh les 10 premières années , dégressif ensuite. 1.3.5 Production solaire Il faut différencier l’énergie solaire photovoltaïque et l’énergie solaire thermique. Photovoltaïque : Coût de production élevé Crédit d’impôt de 50% du montant de l’installation si celle-ci est inférieure à 3 kW (30 m²) Le module photovoltaïque délivre un courant continu, il faut donc un onduleur pour le transformer en courant continu. La production s’exprime en killowatts-crête (KWc). En moyenne 1 KWc dégage 900 kWh/an à Lille et 1 200 KWh/an à Nice L’obligation d’achat photovoltaïque 2011 : entre 28.83 c/kWh et 46 c/kWh selon la puissance de l’installation et selon l’intégration au bâti. Enveloppe du Bâtiment Page 2 1.3.6 Production biomasse Production d’électricité de la chaleur via la combustion de déchets et de résidu organiques végétales ou animales (bois, déchets agricoles, déchets ménagers et industriels, biogaz de décharge ou produits de méthanisation (lisiers, boues d’épuration, décharges,…) 1.3.7 Géothermie La géothermie utilise la température la plus élevée du sous-sol de la terre pour produire de la chaleur ou de l’électricité. L’eau chaude pompée à grande profondeur, se transforme en vapeur au cours de la remontée et alimente la turbine. La seule centrale produisant de l’électricité grâce à la géothermie est située en Guadeloupe, à Bouillante. Elle est exploitée depuis 1996. La température des roches augmente en moyenne de 1°C tous les 30 m – 10 °C par 100 m en Alsace – 100 °C par 100 m à Larderello en Italie. 2 Transport et distribution de l’électricité 2.1 Le transport Les pertes de puissance par effet Joule produites dans les conducteurs de ligne sont réduites par l’utilisation de la haute tension (HT). En effet, imaginons une installation devant recevoir une puissance apparente S = 6 000 VA. La ligne de distribution a une résistance de 1 Ω. Calculons les pertes par effet Joule dans la ligne dans le cas d’une alimentation en 230 V puis en 2 000 V. U I= 230 V 2 000 V S U P = R I² Conclusion : …………………………………… ………………………………………………..… ………………………………………………..… En France, le transport électrique se fait par des lignes électriques sous 400 kV = 400 000 V et 225 kV = 225 000 V. Ces lignes relient les lieux de production aux lieux de distribution grâce à l’interconnexion du réseau, qui permet également des échanges entre pays voisins. L’électricité circule instantanément depuis le lieu où elle est produite jusqu’à l’endroit où elle est consommée, (elle ne peut être stockée) empruntant des lignes aérienne et souterraines que l’on peut comparer au réseau routier, avec ses autoroutes (lignes très haute tension), ses voies nationales (lignes haute tension), ses voies secondaires (lignes moyenne et basse tension) et ses échangeurs Enveloppe du Bâtiment Page 3 2.2 La distribution L’énergie électrique est transportée et distribuée sous forme triphasée (trois phases et un neutre). Les entreprises et certains artisans sont alimentés en courant triphasé, la plupart des particuliers en courant monophasé. Les installations sont réparties selon les trois phases, afin que le réseau soit le mieux équilibré possible. L’alimentation monophasée n’utilise que deux fils du réseau triphasé. (soit phase 1 et Neutre N : V1N , soit phase 1 et 2 : U12). Les prises monophasées et triphasées ne sont pas identiques : Prise monophasée Enveloppe du Bâtiment Prise triphasée Page 4 N 1 Réseau EDF 2 230/400 V 3 Pylône Enveloppe du Bâtiment Page 5