ELEC 2753 Electrotechnique Production d nergie lectrique Repris

ELEC 2753 Electrotechnique Production d ’énergie électrique Repris de H. BUYSE 2012 - Université catholique de Louvain

Filières de production d ’énergie électrique ENERGIE ELECTRIQUE Générateur photovoltaïque Pile à combustible Convertisseur électromécanique Convertisseurs directs Énergie mécanique Énergie thermique Énergie hydraulique et éolienne Énergie chimique Énergie d ’origine solaire 2 Énergie de fission Radio- isotopes Énergie de fusion Énergie nucléaire 2012 - Université catholique de Louvain

3 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

4 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

5 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

6 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Filières de production d ’énergie électrique l Filière Hydraulique n n l Filière thermique à combustibles fossiles n n Thermique classique Combinaison Turbine à Gaz, Vapeur (TGV) l Filière nucléaire l Filières nouvelles n n 7 Types d ’installations hydrauliques Centrales de pompage Convertisseurs éoliens Convertisseurs directs chaleur-électricité Piles à combustible Convertisseurs photovoltaïques 2012 - Université catholique de Louvain

Production d ’énergie électrique en Belgique 8 Doc. FPE 2012 - Université catholique de Louvain

Principe de base d ’une installation hydraulique Q étant le débit en m 3/sec et h la hauteur de dénivellation en m, on a Puissance mécanique brute : Pm= 1000 Q. h kg’(m/sec) = 9. 81 Q. h (k. W) Puissance électrique nette : Pe = 9. 81 T G Q. h k. W Rendement de la turbine hydraulique : T = 0. 85… 0. 92 Rendement du générateur électrique : G = 0. 9…. . 0. 97 Centrale de basse chute : h 30 m Turbine à réaction à pales orientables (Kaplan). pas de possibilité d ’accumulation (au fil de l ’eau). Centrale de chute moyenne : 30 m h 300 m Turbines à réaction à pales fixes (Francis). accumulation journalière ou hebdomadaire (si turbine réversible ou pompes séparées) Centrale de haute chute : h 300 m Turbines à action (Pelton)(non réversibles). 9 accumulation saisonnière si descente en plusieurs étages avec turbines réversibles ou pompes. Pm T Q (m 3/sec) G h (m) Pe 2012 - Université catholique de Louvain

Performances des turbines hydrauliques de moyenne puissance 1000 Q 5 MW (m 3/sec) 100 10 MW 15 MW Kaplan 30 MW Francis 2 MW Pelton 1 MW 500 k. W 10 1 0. 1 1 100 h (m ) 1000 10 2012 - Université catholique de Louvain

Groupe de basse chute à turbine Kaplan alternateur turbine Kaplan à axe vertical Caractéristiques (par groupe) PM = 29. 1 MW Q = 600 m 3/sec N = 75 tr/min h = 10 m 11 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Groupes Kaplan à axe vertical Groupe à trois paliers Groupe à deux paliers Excitatrice Alternateur Palier Volute Bâche spirale Roue Kaplan 12 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Groupe bulbe Kaplan Centrale d ’Ampsin-Neuville (6 groupes) turbine Kaplan à axe oblique Caractéristiques (par groupe) Groupe bulbe PM = 14. 5 MW Q = 300 m 3/sec N = 125 tr/min h = 10 m 13 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Turbine Francis (Inga 2) Turbine Francis Caractéristiques PM = 62. 5 MW Q = 300 m 3/sec N = 107. 1 tr/min h min = 51. 2 m h max = 62. 5 m Arbre Palier Aubes directrices Roue motrice 14 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Turbine Pelton à axe vertical Injecteur Roue Pelton Vanne sphérique 15 2012 - Université catholique de Louvain

Profil en long de l ’installation de Coo I Bassin supérieur Bassin inférieur 16 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Centrale de pompage de Coo Excitatrice A Alternateur B Turbine- pompe C Vanne sphérique D Vanne aval 17 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Installations hydro-électriques en Belgique Lixhe Monsin Ivoz-Ramet Heid-de. Neuville Andenne Goreux Bévercé Grands-Malades Bütgenbach Lorcé Floriffoux Coo Stavelot Coodérivation Cierreux Plate-Taille La Vierre centrale de pompage centrale hydro-électrique 18 Doc. Electrabel Orval 2012 - Université catholique de Louvain

Schéma d ’un groupe thermique classique turbine alternateur vapeur électricité condenseur air + combustible 19 Doc. Electrabel chaudière à vapeur eau 2012 - Université catholique de Louvain

Groupe thermique classique turbine alternateur tour de refroidissement condenseur chaudière filtre 20 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Centrale thermique classique 21 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Groupe turbo-alternateur (4 pôles) 22 Doc. Alstom 2012 - Université catholique de Louvain

Turbo-alternateur Puissance : 500 MW, conducteurs creux refroidis à l ’hydrogène Palier Balais Bagues Rotor Stator Inducteur Induit Palier 23 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Centrales thermiques classiques en Belgique 24 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Schéma d ’un groupe TGV électricité gaz chambre de combustion turbine alternateur turbine électricité vapeur alternateur compresseur air 25 Doc. Electrabel gaz d’échappement condenseur chaudière de récupération eau 2012 - Université catholique de Louvain

Centrale Turbine Gaz Vapeur turbine transformateur alternateur turbine à gaz alternateur chaudière de récupération aérocondenseur 26 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Groupe nucléaire à eau pressurisée (PWR) générateur de vapeur électricité turbine réacteur alternateur circuit tertiaire condenseur circuit secondaire circuit primaire 27 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Centrale nucléaire pressuriseur turbine alternateur tour de refroidissement condenseur réacteur 28 Doc. Electrabel générateur de vapeur 2012 - Université catholique de Louvain

Réacteur nucléaire (Doel 2) Mécanisme d ’actionnement Couvercle Tige de commande Plaque de support Tube guide Colonne Assemblage de combustible Cuve du réacteur 29 Doc. ACEC 2012 - Université catholique de Louvain

Générateur éolien alternateur ventilation entraînement pignon d’orientation aile frein à disque roulement du rotor pylône 30 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Installations éoliennes en Belgique Zandvliet Koksijde Jabbeke Veurne Vitesse du vent à 50 m au-dessus du sol (m/s) Bütgenbach 8+ 7 -6 5 4 -3 -2 31 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Convertisseurs directs Générateur thermo-électrique 32 Générateur thermo-ionique 2012 - Université catholique de Louvain

Parc de production électrique belge I (1998) 33 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Parc de production électrique belge II (1998) 34 Doc Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Energies renouvelables en Belgique (1999) 35 Doc Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Parc de production belge I (1999) 36 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Parc de production belge II (1999) 37 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Diagramme de la charge quotidienne (1997) 12000 8000 4000 0 38 Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain

Diagramme annuel de la charge (1997) MW 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Doc. Electrabel 31 52 semaine 2012 - Université catholique de Louvain

Coût annuel de production unité de base et unité de pointe EUR / an unité de base unité de pointe 0 0 heures par an Pour une comparaison plus complète, distinguer, outre les frais fixes, les coûts de mise en route, maintien en fonctionnement et le coût marginal de l’énergie produite. 2012 - Université catholique de Louvain

Production quotidienne d ’électricité (1997) hydraulique classique + TGV nucléaire + cogénération MW 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0 Doc. Electrabel 6 12 18 24 heures 2012 - Université catholique de Louvain

Parc de production par tranche d’âge (1999) années >35 30 -34 25 -29 20 -24 15 -19 10 -14 05 -09 <4 charbon pétrole et gaz nucléaire hydraulique MW Doc. Electrabel 2012 - Université catholique de Louvain