Centrale électrique : Qu'est-ce que c'est ? (& les types de centrales électriques)

Qu'est-ce qu'une centrale électrique

Une centrale électrique (également connue sous le nom de centrale de production d'électricité ou station de production d'électricité), est un lieu industriel utilisé pour la génération et la distribution d'électricité à grande échelle. De nombreuses centrales contiennent un ou plusieurs générateurs, une machine rotative qui convertit l'énergie mécanique en électricité triphasée (ces machines sont également appelées alternateurs). Le mouvement relatif entre un champ magnétique et un conducteur électrique crée un courant électrique.

Ces installations sont généralement situées dans des régions périurbaines ou à plusieurs kilomètres des villes ou des centres de charge, en raison de leurs exigences telles que la nécessité d'un grand espace et d'une grande quantité d'eau, ainsi que de plusieurs contraintes opérationnelles comme l'élimination des déchets, etc.

Pour cette raison, une centrale de production d'électricité doit non seulement s'occuper de la génération efficace de l'électricité, mais aussi de sa transmission. C'est pourquoi les centrales électriques sont souvent accompagnées de postes de transformation. Ces postes augmentent la tension de transmission de l'électricité, ce qui permet de la transmettre plus efficacement sur de longues distances.

La source d'énergie utilisée pour faire tourner l'arbre du générateur varie considérablement et dépend principalement du type de combustible utilisé. Le choix du combustible dicte ce que nous appelons la centrale électrique, et c'est ainsi que les différents types de centrales électriques sont classés.

Types of Power Plants

Les différents types de centrales électriques sont classés en fonction du type de combustible utilisé. Pour la production de masse d'électricité, les centrales thermiques, nucléaires et hydroélectriques sont les plus efficaces. Une centrale de production d'électricité peut être largement classée en trois types ci-dessus mentionnés. Examinons ces types de centrales en détail.

Centrale thermique

Une centrale thermique ou une centrale thermique au charbon est, de loin, la méthode la plus conventionnelle de production d'électricité avec une efficacité relativement élevée. Elle utilise le charbon comme carburant principal pour chauffer l'eau disponible jusqu'à la vapeur surchauffée, qui entraîne la turbine à vapeur.

La turbine à vapeur est ensuite couplée mécaniquement à un rotor d'alternateur, dont la rotation entraîne la production d'électricité. Généralement en Inde, le charbon bitumineux ou brun est utilisé comme carburant de la chaudière, qui a un contenu volatil allant de 8 à 33% et un contenu en cendres de 5 à 16%. Pour améliorer l'efficacité thermique de la centrale, le charbon est utilisé sous forme pulvérisée dans la chaudière.

Dans une centrale thermique au charbon, la vapeur est obtenue sous très haute pression à l'intérieur de la chaudière en brûlant le charbon pulvérisé. Cette vapeur est ensuite surchauffée dans le superchauffeur à une température extrêmement élevée. Cette vapeur surchauffée est ensuite autorisée à entrer dans la turbine, où les pales de la turbine tournent sous la pression de la vapeur.

La turbine est mécaniquement couplée à l'alternateur de manière que son rotor tournera avec la rotation des pales de la turbine. Après l'entrée dans la turbine, la pression de la vapeur chute soudainement, entraînant une augmentation correspondante du volume de la vapeur.

Après avoir transmis de l'énergie aux rotors de la turbine, la vapeur est faite passer hors des pales de la turbine vers le condenseur de vapeur de la turbine. Dans le condenseur, de l'eau froide à température ambiante est circulée à l'aide d'une pompe, ce qui conduit à la condensation de la vapeur humide à basse pression.

Cette eau condensée est ensuite fournie à un chauffe-eau à basse pression où la vapeur à basse pression augmente la température de cette eau d'alimentation, qui est à nouveau chauffée à haute pression. Ceci décrit la méthodologie de base de fonctionnement d'une centrale thermique.

Avantages des centrales thermiques

• Le combustible utilisé, c'est-à-dire le charbon, est assez bon marché.

• Le coût initial est moins élevé par rapport aux autres stations de production.

• Elle nécessite moins d'espace par rapport aux centrales hydroélectriques.

Inconvénients des centrales thermiques

• Elle pollue l'atmosphère en raison de la production de fumées et de gaz.

• Le coût de fonctionnement de la centrale est plus élevé que celui d'une centrale hydroélectrique.

Centrale nucléaire

Les centrales nucléaires sont similaires aux centrales thermiques de plusieurs manières. Cependant, l'exception ici est que des éléments radioactifs comme l'uranium et le thorium sont utilisés comme carburant principal à la place du charbon. De plus, dans une centrale nucléaire, le four et la chaudière sont remplacés par le réacteur nucléaire et les tubes d'échangeurs de chaleur.

Pour le processus de production d'énergie nucléaire, les combustibles radioactifs subissent une réaction de fission à l'intérieur des réacteurs nucléaires. La réaction de fission se propage comme une réaction en chaîne contrôlée et est accompagnée d'une quantité inégalée d'énergie produite, qui se manifeste sous forme de chaleur.

Cette chaleur est ensuite transférée à l'eau présente dans les tubes d'échangeurs de chaleur. En conséquence, de la vapeur surchauffée à très haute température est produite. Une fois le processus de formation de la vapeur accompli, le reste du processus est exactement similaire à celui d'une centrale thermique, car cette vapeur fera tourner les pales de la turbine pour générer de l'électricité.

Centrale hydroélectrique

Dans les centrales hydroélectriques, l'énergie de l'eau qui tombe est utilisée pour entraîner la turbine, qui à son tour fait tourner le générateur pour produire de l'électricité. La pluie tombant sur la surface de la Terre a une énergie potentielle par rapport aux océans vers lesquels elle s'écoule. Cette énergie est convertie en travail mécanique lorsque l'eau tombe à travers une distance verticale appréciable. L'énergie hydraulique est donc une énergie renouvelable naturellement disponible donnée par l'équation :
P = gρ QH
Où, g = accélération due à la gravité = 9,81 m/s²
ρ = densité de l'eau = 1000 kg/m³
H = hauteur de chute de l'eau.
Cette puissance est utilisée pour faire tourner l'arbre de l'alternateur, afin de la convertir en énergie électrique équivalente.
Un point important à noter est que les centrales hydroélectriques ont une capacité beaucoup plus faible par rapport à leurs homologues thermiques ou nucléaires.

Pour cette raison, les centrales hydroélectriques sont généralement utilisées en planification avec les centrales thermiques, pour servir la charge pendant les heures de pointe. Elles aident, d'une certaine manière, les centrales thermiques ou nucléaires à fournir de l'énergie de manière efficace pendant les périodes de pointe.

Avantages des centrales hydroélectriques

• Elle ne nécessite pas de combustible, l'eau est utilisée pour la production d'énergie électrique.

• C'est une production d'énergie propre et nette.

• La construction est simple, peu d'entretien est nécessaire.

• Elle aide à l'irrigation et au contrôle des inondations également.

Inconvénients des centrales hydroélectriques

• Elle implique un coût initial élevé en raison de la construction de barrages.

• La disponibilité de l'eau dépend des conditions météorologiques.

• Elle nécessite un coût de transmission élevé car la centrale est située dans des zones montagneuses.

Types de production d'énergie

Comme mentionné ci-dessus, en fonction du type de combustible utilisé, les centrales de production d'électricité ainsi que les types de production d'énergie sont classés. Par conséquent, les 3 principales classifications pour la production d'énergie à grande échelle sont :

1. Production d'énergie thermique

2. Production d'énergie nucléaire

3. Production d'énergie hydroélectrique