Il existe de nombreuses façons de produire de l’énergie selon le type de combustible que nous utilisons et le lieu ou la méthode utilisée pour le faire. Les centrales thermiques conventionnelles, également appelées centrales thermoélectriques, utilisent des combustibles fossiles pour produire de l'énergie électrique. Beaucoup de gens ne savent pas ce qu’est une centrale thermique.
Nous allons consacrer cet article à vous expliquer ce qu'est une centrale thermique, quelles sont ses caractéristiques et comment elle génère de l'énergie électrique.
Qu'est-ce qu'une centrale thermique ?
Les centrales thermiques conventionnelles, également connues sous le nom de centrales thermoélectriques, utilisent des combustibles fossiles (gaz naturel, charbon ou fioul) pour produire de l'électricité grâce à un cycle thermique de vapeur d'eau. Le terme « conventionnelles » est utilisé pour les distinguer des autres centrales thermiques, comme les centrales à cycle combiné ou les centrales nucléaires. Ces installations génèrent de l'énergie électrique en convertissant l'énergie chimique des combustibles en énergie thermique, qui est ensuite transformée en énergie mécanique et enfin en électricité.
Ses principaux composants sont :
- Chaudière: Espace qui convertit l'eau en vapeur grâce à la combustion du carburant. Dans ce processus, l’énergie chimique du combustible est convertie en énergie thermique.
- Bobines : Tuyaux dans lesquels circule l’eau, où elle est transformée en vapeur. Les gaz de combustion transfèrent leur chaleur à l'eau.
- Turbine à vapeur: Machine qui collecte la vapeur d'eau, provoquant, grâce à un système de pression et de température, le mouvement de l'arbre qui traverse la turbine. Ces turbines comportent généralement plusieurs corps (haute, moyenne et basse pression) pour exploiter au mieux la vapeur.
- Générateur: Machine qui convertit l'énergie mécanique générée en électricité par induction électromagnétique. L'arbre de la turbine est relié au générateur, qui produit un courant alternatif triphasé.
Exploitation d'une centrale thermique
Le fonctionnement d'un centrale thermique conventionnelle peut être divisé en plusieurs étapes. Tout d'abord, le carburant Il est brûlé dans une chaudière générant une grande quantité de chaleur. Cette chaleur est utilisée pour chauffer l'eau, qui est convertie en vapeur à haute pression et haute température.
Cette vapeur est envoyée vers les turbines, où elle exerce une pression sur les aubes de la turbine, provoquant la rotation de la turbine. Il mouvement de la turbine Il génère de l'énergie mécanique, qui est finalement transformée en énergie électrique dans le générateur.
L'électricité générée passe par un transformateur, où sa tension augmente pour être distribuée sur de longues distances à travers le réseau électrique.
La vapeur, une fois utilisée dans la turbine, est envoyée vers un condenseur où elle est refroidie et reconvertie en eau, ce qui entraîne un cycle fermé de production de vapeur. Ce processus est courant dans toutes les centrales thermiques, quel que soit le type de combustible utilisé.
Types de cycle dans une centrale thermique
- Le cycle de Rankine : Il est utilisé dans la plupart des centrales thermiques conventionnelles. Ce cycle exploite l’énergie thermique du carburant pour générer de la vapeur d’eau, qui entraîne ensuite une turbine.
- Cycle d'hyrne : Il s'agit d'une variante du cycle Rankine, avec une phase supplémentaire de réchauffage à la vapeur. Ce processus améliore l’efficacité énergétique.
Impacts environnementaux d'une centrale thermique
Les centrales thermiques génèrent des effets négatifs sur l’environnement en raison des émissions provenant de la combustion de combustibles fossiles et du dégagement de grandes quantités de chaleur perdue.
En termes d'émissions, ces usines produisent du dioxyde de carbone (CO2), du monoxyde de carbone (CO), des oxydes d'azote (NOx) et du dioxyde de soufre (SO2), qui contribuent au réchauffement climatique et à la pollution de l'air. D'autres éléments toxiques comme le mercure et le plomb peuvent être libérés.
Les filtres sont utilisés pour réduire la quantité de particules émises dans l’atmosphère, et les cheminées sont généralement suffisamment hautes pour mieux disperser les particules dans l’air.
Transfert de chaleur et pollution thermique
Un autre problème associé est la pollution thermique due au dégagement de chaleur résiduelle dans les plans d’eau voisins. Cela augmente la température de l’eau, affectant l’écosystème local. Les centrales électriques mettent en œuvre des systèmes de refroidissement pour atténuer cet impact, refroidissant l'eau avant de la renvoyer à sa source.
Impact sur la santé humaine
Les polluants émis par les centrales thermiques nuisent à la santé humaine. Les particules et gaz toxiques produits par la combustion peuvent provoquer des maladies respiratoires et cardiovasculaires. À long terme, l’exposition à ces substances augmente le risque de cancer.
Les filtres et systèmes actuels se sont améliorés, même si de nouvelles technologies doivent encore être développées pour minimiser l'impact sur la santé et l'environnement.
Types de centrales thermiques
Il existe différents types de centrales thermiques, en fonction du combustible utilisé et de la conception de l'installation.
Centrales thermiques conventionnelles
Ils utilisent des combustibles fossiles comme le charbon, le fioul ou le gaz naturel. Bien qu’ils soient répandus dans le monde entier, leur impact environnemental est considérable en raison des émissions de gaz polluants.
Centrales thermiques à cycle combiné
Les usines à cycle combiné Ils sont plus efficaces que les classiques. Ils utilisent des turbines à gaz pour transformer l'énergie thermique en énergie mécanique en brûlant du gaz naturel. Les gaz chauds en excès sont utilisés pour générer de la vapeur qui alimente une autre turbine à vapeur, réduisant ainsi les émissions.
Centrales nucléaires thermiques
Ils génèrent de l'énergie grâce à Fision nucléaire dans un réacteur, qui libère une grande quantité d'énergie thermique pour transformer l'eau en vapeur. Bien qu’ils n’émettent pas de gaz à effet de serre, ils présentent des risques dus aux déchets radioactifs et à d’éventuels accidents nucléaires.
Alternatives et énergies renouvelables
Les l'énergie renouvelableLes technologies solaires, éoliennes et géothermiques gagnent du terrain. Ces sources ne produisent pas d’émissions de gaz à effet de serre et sont plus durables à long terme.
Les centrales solaires thermiques et géothermiques offrent des alternatives similaires aux centrales thermiques conventionnelles, tirant parti des sources naturelles sans les impacts négatifs associés aux combustibles fossiles.
Les améliorations technologiques augmentent l’efficacité et réduisent les coûts, accélérant ainsi leur adoption dans le monde entier.
Centrale à vapeur
Les centrales à vapeur Ils utilisent un cycle dans lequel l’eau passe par une phase vapeur et retourne à son état liquide. C'est courant dans les thermiques conventionnels.
La technologie supercritique a gagné en pertinence, améliorant l’efficacité et réduisant les pertes d’énergie en éliminant les changements de phase.
Elles constituent l’une des principales technologies de production d’électricité, même si la croissance des énergies renouvelables commence progressivement à les remplacer.
Le secteur de l’énergie connaît une profonde transformation. Les centrales thermiques sont toujours d'actualité, mais les énergies renouvelables prennent déjà la tête dans de nombreux pays, grâce à leur moindre impact environnemental et leur fort potentiel de croissance.