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
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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.
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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
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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
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Prise triphasée
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N
1
Réseau EDF
2
230/400 V
3
Pylône
Enveloppe du Bâtiment
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