Centrales thermiques : comment ça fonctionne ?
Le terme “centrale thermique” rassemble toutes les centrales électriques qui produisent de l’électricité à partir d’une source de chaleur. La centrale thermique à flamme, dite centrale classique, est le type de centrale électrique le plus ancien et répandu. Pour produire de l’électricité, ce type de centrale fonctionne avec une chaudière à vapeur et utilise des combustibles fossiles : charbon, gaz naturel ou fioul.
En fonction de la nature du combustible, il existe différents types de centrales thermiques à flamme. De manière générale, le fonctionnement d’une centrale thermique est basé sur ces étapes :
La combustion
Le combustible, quel qu’il soit, est envoyé et brûlé à très forte température dans la chaudière. En fonction du combustible :
- Le charbon est broyé en fines particules puis mélangé à de l’air réchauffé. Enfin, il est injecté sous pression dans le brûleur de la chaudière, où aura lieu la combustion.
- Trop visqueux pour être brûlé ainsi, le fioul est d’abord liquéfié. Il est chauffé avant d’être injecté dans le brûleur.
- Le gaz est injecté dans le brûleur sans subir de changement. Il peut s’agir de gaz naturel ou bien de gaz récupéré de processus industriels mais ne pouvant être stocké ou transformé (gaz dit fatal).
La production de vapeur
La chaudière où est brûlé le combustible est tapissée de tubes contenant de l’eau froide. En brûlant, le combustible dégage de la chaleur qui va chauffer les tubes et transformer l’eau en vapeur.
La production d’électricité
La vapeur d’eau est alors envoyée dans une turbine. Mise en mouvement, cette turbine entraîne un alternateur, qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. Ensuite, l’électricité est élevée par un transformateur pour être transmise au réseau électrique.
Le recyclage
La dernière étape du processus consiste à transformer de nouveau la vapeur en eau froide, grâce à l’action d’un condenseur. L’eau froide ainsi obtenue est réemployée dans la chaudière, pour entamer un nouveau cycle de production d’électricité.
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Les différents types de centrales thermiques
Les centrales thermiques au charbon
Les centrales thermiques au charbon sont les plus répandues au monde et représentent environ 30% de la production d’électricité mondiale. Le charbon est un combustible fossile extrait de la terre, qui se compose notamment de carbone, d’hydrogène, d’oxygène.
Les centrales thermiques ont la capacité de produire de l’énergie à grande échelle. Cependant, elles posent un problème majeur : celui du combustible. En effet, la combustion du charbon provoque d’importantes émissions de gaz à effet de serre. En France, seules deux centrales thermiques au charbon sont encore actives.
Les centrales thermiques au fioul
Les centrales thermiques au fioul sont moins couramment utilisées et représentent seulement 5% environ de la production d’électricité mondiale. Extrait du sol, le fioul est un combustible fossile liquide composé entre autres de carbone, d’hydrogène, d’oxygène. Le fonctionnement d’une centrale thermique au fioul est similaire à celui d’une centrale au charbon.
La combustion du fioul produit des polluants atmosphériques qui peuvent causer des problèmes de santé et des dommages à l’environnement. A cela s’ajoutent le caractère non renouvelable du fioul et son prix volatile. En Europe, les différentes crises du pétrole ont contribué à la réduction progressive de la production d’électricité assurée par des centrales thermiques au fioul. Sur le territoire français, ce type de centrales thermiques a vocation à disparaître du parc électrique.
Les centrales thermiques au gaz
Les centrales thermiques au gaz sont de plus en plus utilisées, car elles sont plus efficaces et produisent moins d’émissions de gaz à effet de serre que les centrales à charbon. Elles assurent environ 30% de la production d’électricité mondiale. En France, on les utilise notamment pour produire de l’énergie en périodes de pointe.
Les centrales gaz à cycles combinés
Mais depuis vingt ans, on délaisse les centrales thermiques au gaz classiques au profit de centrales avec turbine à combustion (TAC). Il s’agit d’une technologie plus récente et écologique, à cycle combiné, qui alterne entre la mise en route d’une turbine à combustion et d’une turbine à vapeur. Le fonctionnement de ces centrales thermiques utilise le gaz naturel et induit moins de gaz à effet de serre.
