Centrale électrique

Une centrale (de production d'énergie) électrique est un site industriel qui produit de l'électricité en grande quantité. Les centrales électriques transforment des sources d'énergie naturelles en énergie électrique, afin d'alimenter en électricité des consommateurs, particuliers ou industriels relativement lointain. Le réseau électrique est utilisé pour transporter/distribuer l'électricité jusqu'aux consommateurs.

Différentes sources d'énergie sont utilisés dans les centrales.

Centrales thermiques

Ce type de centrale produit actuellement plus des trois quarts de l'énergie électrique consommée dans le monde.

Les sources d'énergie utilisées pour produire la chaleur sont :

Les énergies dites fossiles :
L'énergie nucléaire obtenue à la suite de réactions de fission de l'uranium ou du plutonium.

Obstacles, défauts ou inconvénients

Les sources d'énergie fossiles ont le défaut d'être épuisables.
Les centrales thermiques à flamme produisent du dioxyde de carbone (gaz à effet de serre) et d'autres polluants (poussières, métaux lourds, dioxyde de soufre ...).
Les centrales nucléaires produisent des déchets radioactifs.

Avantages

La production d'énergie est relativement indépendante des conditions métérorologiques et la densité de puissance est très élevée.

Elles permettent de faire de la cogénération : lorsque l'on a besoin à un endroit déterminé (agglomération, industries chimiques, serres, ...) de chaleur en grande quantité, il est intéressant de créer une centrale thermique qui produit de l'électricité et dont le circuit de refroidissement sert de source de chaleur pour l'application désirée.

C'est une manière de rentabiliser les inévitables pertes de ce type de centrales.

Énergies renouvelables

Les énergies renouvelables correspondent à différentes énergies primaires.

énergie solaire

On distingue deux types de centrales électrique solaires :

les systèmes thermiques
les systèmes photovoltaïques

Système thermique

Pour capter un maximum d'énergie thermique solaire, plusieurs rangées de miroirs disposés en arc de cercle face à la course du soleil renvoient les rayons solaires en un seul point, appelé foyer. Pour que le foyer ne change pas de position en permanence, les miroirs sont orientables et pilotés par un système centralisé. À ce foyer une chaudière contenant un liquide sert de capteur d'énergie.
Un autre système utilise des miroirs incurvés face au sud dans l'hémisphère nord munis d'un tube rempli d'un fluide qui s'échauffe aux rayons du soleil concentrés par le miroir. Le liquide est en général de l'eau qui surchauffée par l'énergie thermique solaire est conduite jusqu'à une turbine à vapeur.
Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Le problème de base de ce type de centrale électrique, est que l'énergie solaire est en quantité relativement faible en un point donné de la terre et, qu'elle n'utilise que la chaleur rayonnée, (rayonnement Infrarouge). La densité de puissance est faible.
- Par ailleurs, la production est intermittente (intermittence journalière jour/nuit et saisonnière) et localement imprévisible à moyen terme (aléa météorologique).

Système photovoltaïque

Cet autre moyen de fabriquer de l'électricité avec l'énergie solaire utilise les rayonnements lumineux du soleil, qui sont directement transformés en un courant électrique par des cellules à base de silicium ou autre matériau ayant des propriétés de conversion lumière/électricité. Chaque cellule délivrant une faible tension, les cellules sont assemblées en panneaux.
Ce système, bien que de rendement faible, est très simple à mettre en œuvre et particulièrement léger. Inventé pour les besoins des satellites artificiels militaires, il est aujourd'hui très utilisé pour un production locale ou embarquée d'électricité.
Des panneaux solaires embarqués à bord de bateaux, véhicules terrestres, satellites et vaisseaux spaciaux, secondés par une batterie d'accumulateurs. Ces accumulateurs fournissent de l'énergie pendant les moments de non ou faible production des panneaux et stockent le surplus d'électricité pendant les moments de grande production.
Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Des projets de centrale solaire dans l'espace existent. Mais outre le problème du transport de l'électricité sur terre, il faudrait dans un premier temps transporter et assembler des milliers de tonnes de matériel en orbite, sans parler des problèmes de maintenance induits par un tel système.

Éolienne

L'énergie éolienne est produite sous forme d'électricité par une éolienne. Des éoliennes formées d'un mat surmonté d'un générateur électrique entraîné par une hélice, sont positionnées idéalement sur les plans d'eau ou les collines ventées.

Obstacles et inconvénients :
- Les principaux défauts de ces éoliennes, sont une pollution visuelle du paysage et l'obstruction de la navigation aérienne de proximité à basse altitude. Le bruit est également nuisible d'après certains témoignages, lorsque qu'une éolienne est installée près d'une habitation.
- L'investissement est important, avec des rendements sujets aux caprices du vent et assez moyens comparés à d'autres systèmes concurrents.
Solution individuelle :
- Tout comme on voit de plus en plus des panneaux solaires individuels sur les habitations, une version horizontale de l'éolienne, deux roues à aubes imbriquées, peut être installée sur son toit. Elle est quasi silencieuse et évite le transport de l'énergie sur de longues distances et, les pertes qui vont avec. Des solutions de stockage (donc la régularité de l'énergie disponible) existent à l'échelle d'une habitation individuelle.

Hydraulique ou hydro-électrique

L'énergie hydraulique est depuis longtemps une solution mise en œuvre dans la production d'électricité car elle utilise une énergie renouvelable.

À un étranglement des rives d'un cours d'eau, les hommes érigent un barrage qui crée une retenue d'eau. Au pied de ce barrage, on installe des turbines reliées à des alternateurs. On alimente en eau sous pression les turbines par un système de canalisations et de régulateurs de débit.

Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Outre que les sites potentiels se situent généralement en montagne entraînant des surcoûts importants de construction, le nombre de ces sites est limité.
- De plus ce système implique parfois de noyer des vallées entières de terre cultivable, où les hommes vivent bien souvent depuis des générations.
- Il y a différents types de centrales hydro-électriques, notamment les micro-centrales, installées sur des rivières en tête de bassin, certaines avec un fort impact écologique.

Marémotrice ou maréthermique

L'eau des mers et des océans peut également être utilisée pour produire de l'électricité.

Deux systèmes existent :

Énergie marémotrice, c'est l'énergie des marées qui est utilisée
Énergie maréthermique, c'est les différences de températures de l'eau à différentes profondeurs qui est utilisée

Obstacles, défauts ou inconvénients :
- Les moyens mis en œuvre sont lourds et demandent beaucoup d'entretien.

Géothermique

L'énergie géothermique pourrait bien être la source d'énergie presque inépuisable que l'humanité cherche.

La terre est composée d'une croûte, posée sur un manteau de roche en fusion. Il suffit de creuser un trou, très profond, d'envoyer un fluide caloporteur au fond avec un tuyau, de récupérer ce fluide chauffé remontant par un autre tuyau.
Cette chaleur fait tourner des turbines qui entrainent des alternateurs.
Cette énergie est d'un usage courant en Islande où elle est facile à mettre en œuvre.

Obstacles, défauts ou inconvénients :
- La profondeur du forage varie considérablement suivant l'endroit. En creusant on risque de rencontrer bien autre chose que de la roche et, ne risque-t-on pas de créer une zone de rupture et une remontée du magma?
- Surtout les zones à atteindre sont quand même à plusieurs kilomètres de profondeur, ce qui entraine de très gros investissements en matériel pour un résultat non garanti.
- Donc les investisseurs, laissent les géologues rechercher des zones avec des caractéristiques bien précises pour pouvoir entamer ce genre d'investissement.

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