Exposé M2-EEA-2013

Universit Abdou Moumouni FAST

Dpartement de Physique

ARZIKA Djika S. Ibrahim & MAIGARGUE Dankassoua M2 EEA-2013

Master 2:Electronique-Electrotechnique-

Automatique

1

Production et traitement dnergie lectrique

rgulation associe.

Expos

Thme 1: >

Prsent par: Mr Arzika Djika & Mr MAIGARGU Dankassoua


Objectif

Donner aux apprenants les comptences

scientifiques, techniques et conomiques la

comprhension de la notion d'nergie lectrique

sous ses diffrentes formes.


PLAN

INTRODUCTION

I. GENERALITES : Histoire de llectricit,

II. LES MODES DE PRODCTION DE LENERGIE ELECTRIQUE :

le phnomne dinduction, la notion dnergie, production

nuclaire, thermique, hydraulique, photovoltaque et olienne;

III. RGULATION DE FRQUENCE TENSION

RECAPITULATIFS

PERSPECTIVES


A la fin de cet expos, vous serez en mesure de

connatre :

Lorigine du courant lectrique ;

Comment produire le courant lectrique ;

Les diffrentes sources dnergies lectriques ;

Les diffrents types de centrales lectriques et

leur principe fonctionnement ;

Comment traiter la frquence puis la tension.


Quelques units pour lnergie lectrique :

Wh = 3600 W.s : Unit donne lquivalent dnergie consomme

raison de 1W pendant une heure. (On utilise souvent kWh) ;

Exemple :

Calculer lnergie (en kWh) consomme, pendant 3.5 heures, par une

charge de 1.5 kW.

Un cheval-vapeur lectrique : 1ch = 736 watts (puissance) ;

Un ne-vapeur = 250 watts.


I.3 LES DIFFRENTES SOURCES DNERGIES

1. NERGIES NON RENOUVELABLES

Les nergies non renouvelables ou nergies fossiles sont celles qui sont prsentes

en quantits limites sur terre.

leur processus (naturel) de fabrication a pris des milliers (voire des millions)

dannes. Cest ce qui nous empche den fabriquer , il nest pas possible de

faire du ptrole, du gaz naturel ou du charbon.

A chaque utilisation du ptrole, du gaz naturel ou du charbon, les rserves

naturelles diminuent.

Ces nergies fossiles sont constitues principalement de carbone: leur

combustion dgage du dioxyde du carbone et CO2.


Avantages :

Facilement transportables

Permettent des tarifs plutt bas

Bon rendement

Inconvnients :

Prsentes en quantit quasi limite : elles se renouvlent trs lentement,

Ne sont pas rparties quitablement sur terre.

Leur combustion produit des gaz ou des dchets radioactifsnfastes pour l'homme et l'environnement.


2. ENERGIES RENOUVELABLES :

Une des solutions pour remdier aux problmes dnergies fossiles est lutilisation

de sources dnergies propres et qui ne spuisent pas : les sources dnergies

renouvelables.

Dfinition dune nergie renouvelable :

Une source dnergie qui nest pas diminue par son utilisation.

La ressource se renouvle sans arrt, il ny a donc pas de risque den manquer

pour les gnrations futures.

Une nergie propre.

Exemples:

Energies solaire, olienne (vent), hydraulique, biogaz (biomasse), marres

(vagues), hydrogne (pile combustible), gothermie (chaleur de la terre)ARZIKA Djika S. Ibrahim & MAIGARGUE Dankassoua M2 EEA-201312

Avantages :

nergies inpuisables lchelle humaine Gratuites

Peu ou pas polluante (propre)

Inconvnients

Difficiles transporter

Ncessit dun emplacement adapt pour leur utilisation

La plupart des installations restent relativement couteuses

Alatoire (soleil, vent, marres)

Faible rendement.


II. LA PRODUCTION DE LNERGIE LECTRIQUE


II.1 Principe de base de la production dlectricit

Le principe de base de la production d'lectricit dans les centrales

lectriques (sauf centrale PV) repose sur la conversion d' nergie

mcanique en nergie lectrique. Le plus souvent, un fluide

entrane une turbine. Pour crer une grande quantit dlectricit,

cest le mme principe de fonctionnement expliqu ci-dessus mais,

cette fois avec de grosses machines lectromcaniques : alternateur,

arognrateur.


II.2 Les principaux types des centrales lectriques

Les centrales thermiques classiques: ce sont les centrales combustibles

fossiles (charbon, ptrole, gaz naturel,) ;



Centrales thermiques nuclaires

17


Centrales hydrolectriques

18


Centrales oliennes

19


Exemple: pompage deau

20


Centrale solaire photovoltaque

21


III. RGULATION FRQUENCE-TENSION

III.1. Introduction

Le problme majeur de lexploitant est de maintenir, en permanence,

lquilibre entre loffre disponible et la demande potentielle, tant

entendu que lquilibre instantan entre production et consommation

est une condition ncessaire de fonctionnement du systme

production-transport-consommation (que nous appellerons aussi

systme lectrique, plutt que rseau , terme qui peut avoir

diverses acceptions.

22


III.1. Principe de fonctionnement dun rgulateur de tension

Le rgulateur est une sorte dinterrupteur qui ouvre ou ferme le

circuit dexcitation en fonction de la tension de sortie de lalternateur

dbitant dans la charge. Il surveillera donc la tension de la charge par

rapport un seuil prdtermin et ouvrira ou fermera le circuit

dexcitation de lalternateur, suivant que lon sera respectivement au-

dessus ou au-dessous de ce seuil.

23


III.4. Quels sont les types de rgulateurs de tension ?

Electromagntiques : Ces rgulateurs contacts secs, ils ne sont plus

trs utiliss. Ils comprennent un relais qui ouvre ou ferme un contact

en fonction de sa tension dalimentation (tension de seuil) ;

Electronique : Celui-ci simpose de nos jours par sa finesse de

rglage et de correction thermique, son faible encombrement et sa

bonne fiabilit. Il peut tre intgr dans lalternateur par le

constructeur (tendance) ou ajout sparment.

24


III.5. Rgulation de la frquence

Les centrales doivent tout instant produire la quantit dlectricit

ncessaire lalimentation de la consommation. Pour rpondre cet

impratif, les centrales devraient tre interconnectes grce au

maillage du rseau de transport. Pour que le rseau interconnect

fonctionne, il existe une obligation commune toutes les centrales :

leurs alternateurs doivent tourner la mme vitesse lectrique, afin

de produire une tension de frquence uniforme dans tout le rseau.

Cest ce quon appelle le synchronisme des alternateurs.

25


Quest-ce que la frquence ?

La frquence correspond au nombre de cycles que fait le courant

alternatif en une seconde. Pour un alternateur, elle correspond au

nombre de tours que fait larbre de la turbine en une seconde,

multipli par le nombre dlectro-aimants placs dans le rotor.

A la diffrence de la tension, qui est un paramtre local (la tension

est diffrente en tout point du rseau, elle dpend du courant qui

circule dans les lignes au voisinage du point considr), la

frquence est homogne dans tout le rseau lectrique ds lors que

la production et la consommation sont en quilibre.

26


Quelles sont les diffrents types de variations de frquence ?

Les petites variations globales et alatoires autour de 50 Hz dues

aux volutions continues de la consommation ;

Les variations globales de frquence, qui peuvent tre provoques

par des variations brutales de production (arrt inopin dune

centrale ou avarie sur la ligne de raccordement dun groupe) ;

Les fortes variations locales de frquence qui surviennent lors

dincidents de type court-circuit.

27

RCAPITULATIFS

Les principales catgories dnergies et les centrales lectriques:

les nergies non renouvelables (centrales thermiques) :

i) flamme (62,5% de la production mondiale) ;

ii) nuclaire (17,5% de la production mondiale) ;

les nergies renouvelables : les centrales hydrauliques, solaire, gothermique,

olienne, hydrolienne (20% de la production mondiale).

Les impacts des centrales lectriques sur lenvironnement :

Les centrales thermiques classiques sont des moyens de production dnergie trs

sales. Elles rejettent dans latmosphre normment de gaz effet (doxydes

dazote (NO, NO2), de soufre (S) et principalement du dioxyde de carbone CO2).

Elles sont responsables des pluies acides et de la pollution de lair.


Les centrales nuclaires ne rejettent pas de gaz effet de serre. Elles produisent

des dchets radioactifs. Le stockage des dchets radioactifs pose un grave

problme pour lenvironnement.

Une centrale hydraulique et une centrale PV produisent de lnergie lectrique

sans produire de gaz effet de serre. Il sagit donc des nergies propres.

Une olienne : il sagit dune nergie renouvelable propre nmettant aucune

pollution. Le seul aspect ngatif serait laspect esthtique.

Le principe physique qui permet de produire de l'lectricit avec un alternateur

est donc le principe dinduction.

La rgulation de la tension-frquence est indispensable au maintien de la

stabilit et de la fiabilit des rseaux de transport.



PERSPECTIVES

Lutilisation des nergies renouvelables connait une croissance significative dans

le monde, ce qui nest pas le cas de notre pays. Le Niger grand potentiel en

nergie solaire (avec un ensoleillement journalier moyen de 6KW/m2) et en

hydrolectrique (les gisement disponibles sur le fleuve et ses affluents :

Kandadji: 125 MW, Gambou: 122,5 MW, Dyodyonga : 26 MW), enfin un faible

potentiel en olienne (vents de 2 5m/s dans le Nord du pays).

Notre gouvernement doit modifier sa politique nergtique en sintressant un

peu plus aux nergies renouvelables par :

la subvention des panneaux PV,

lexploitant la chaleur du sous sol de la rgion de Tahoua,

limplantation des olienne et/ou centrale PV dans le Nord.

Malgr leurs inconvnients, les nergies fossiles demeurent primordiales dans le

dveloppement de grandes industries.30

MERCI DE VOTRE AIMABLE ATTENTION !


Exposé M2-EEA-2013

Documents

Transcript of Exposé M2-EEA-2013