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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE

Ministè

re de l"Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique U niversité H assiba B enbouali C hlef

Faculté de Technologie

Département d"Electro

t echnique

Polycopié de Cours

Licence 2P

ème

P Année

I ntitulé

Product

ion de l'Energie Electrique

Dr. TEBANI HOCINE

Maître

de Conférences classe B

2019 / 2020

Production de l'énergie électrique

AVANT

PROPOS

Ce polycopié est destiné à être utilisé comme un manuel par les étudiants en deuxième année Electrotechnique dans le domaine de la production de l'énergie

électrique. Il a été rédigé dans le but de permettre d'avoir un outil de travail et de

référence recouvrant les connaissances qui leur sont demandés. Le manuscrit est constitué de cours, il est conforme aux programmes agrée par le ministère. Sa présentation didactique est le fruit de plusieurs années d'expérience pédagogique par l'auteur. Son contenu résulte de la lecture de nombreux ouvrages et documents dont les plus importants sont cités dans les références bibliographiques. La production de l'énergie électrique consiste en différentes chaines énergétiques qui s'effectuent dans des sites industriels a ppelés centrales électriques, à cet effet, nous avons jugé utile d'ajouter au programme officiel un

cours introductif intitulé " généralités sur l'énergie » dans lequel sont expliquées

les sources, les formes ainsi que toutes les transformations d'énergie possibles. Bien que l'élaboration de ce manuscrit ait été faite avec le plus grand soin, le contrôle que nous avons pu faire de notre travail n'est pas absolu, et il serait

étonnant qu'il ne subsiste pas d'erreurs.

Dr. TEBANI Hocine

Production de l'énergie électrique

TABLE DES MATIERES

GENERALITES SUR L"ENERGIE ................................................................ 01

1. DEFINITION ............................................................................................... 01

2. LES SOURCES D'ENERGIE .......................................................................... 01

3. CHAINE ENERGETIQUE .............................................................................. 01

4. LES FORMES D'ENERGIE ............................................................................ 01

4.1 ENERGIES LIBRES .................................................................................. 01

4.2 ENERGIES STOCKEES

............................................................................. 02

5. TRANSFORMATIONS DE L'ENERGIE

........................................................... 03

5.1. TRANSFORMATIONS DES FORMES D'ENERGIE LIBRE ............................... 03

5.2. LIBERATION DE L'ENERGIE STOCKEE

....................................................... 05

5.3. STOCKAGE DE L'ENERGIE

....................................................................... 05 HISTORIQUE DE LA PRODUCTION D'ELECTRICITE.............................. 06

1. L'ENERGIE AU FIL DES TEMPS ................................................................... 06

2. DE LA DECOUVERTE DU FEU AҒ EOLE : LES PREMIERES SOURCES

D"ENERGIE ................................................................................................. 06

3. LA REVOLUTION INDUSTRIELLE GRACE A L'ENERGIE ............................... 06

4. LA NECESSITE D'UNE NOUVELLE POLITIQUE ENERGETIQUE ................... 07

5. BREF HISTORIQUE SUR LA PRODUCTION DE L'ELECTRICITE : ................. 07

PRODUCTION DE L'ÉNERGIE ÉLECT

RIQUE ........................................... 09

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 09

2. DEFINITIONS ............................................................................................. 09

3. APPEL DE PUISSANCE D'UN RESEAU ......................................................... 10

4. MODES DE PRODUCTION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE ............................. 10

CENTRALE THERMIQUE A VAPEUR ......................................................... 12

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 12

2. ORGANISATION D'UNE CENTRALE THERMIQUE ......................................... 13

3. DIAGRAMME ENERGETIQUE D'UNE CENTRALE THERMIQUE .................... 14

4. SELECTION DU SITE POUR LA CENTRALE THERMIQUE ............................. 15

4.1 APPROVISIONNEMENT EN CARBURANT ..................................................... 15

4.2 DISPONIBILITE DE L'EAU

......................................................................... 15

4.3 FACILITE DE TRANSPORT

......................................................................... 15

4.4 TYPE DE TERRAIN

................................................................................... 16

4.5 PRES DU POSTE ELECTRIQUE:

................................................................. 16

4.6 DISTANCE DE LA ZONE D'HABITATION

...................................................... 16

5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 16

CENTRALE THERMIQUE A GAZ ................................................................ 17

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 17

2. TURBINES À COMBUSTION (TAC) ............................................................... 17

3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 18

CENTRALE THERMIQUE A CYCLE COMBINE ......................................... 20

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 20

Dr. TEBANI Hocine

Production de l'énergie électrique

2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ............................................................... 20

3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 21

CENTRALE NUCLEAIRE .............................................................................. 22

1. INTRODUCTION ......................................................................................... 22

2. COMPOSITION DU NOYAU ATOMIQUE ....................................................... 22

3. ENERGIE LIBEREE PAR LA FISSION .......................................................... 23

4. REACTION EN CHAINE ................................................................................ 23

5. FILIERES DE REACTEURS NUCLEAIRES .................................................... 24

6. REACTION NUCLEAIRE PAR FUSION .......................................................... 25

7. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 26

CENTRALE HYDRAULIQUE ........................................................................ 27

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ................................................................ 27

2. PUISSANCE DISPONIBLE ............................................................................. 27

3. DIFFERENTES CENTRALES HYDRAULIQUES .............................................. 28

3.1 LES CENTRALES DE HAUTES CHUTES : h > 300M ..................................... 28

3.2 LES CENTRALES DE MOYENNES CHUTES : 30M < h < 300M

........................ 28

3.3 LES CENTRALES DE BASSES CHUTES : h < 30M

......................................... 29

4. LES STATIONS DE POMPAGES ..................................................................... 29

5. PARTIES PRINCIPALES D'UNE CENTRALE HYDRAULIQUE .......................... 30

5.1

BARRAGE ............................................................................................... 30

5.2

CONDUITE D'AMENEE

............................................................................. 30 5.3

CONDUITE D'ECHAPPEMENT

.................................................................... 30 5.4

SALLE DE COMMANDE

............................................................................. 30

6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 30

1. PRINCIPE .................................................................................................... 31

2. TECHNOLOGIE ............................................................................................ 31

.................................................. 33 ........................................ 34

3.2 LES INSTALLATIONS RACCORDEE AU RESEAU DE DISTRIBUTION PUBLIC .... 35

4. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 36

5. TECHNOLOGIE DE CAPTEURS .................................................................... 36

6. COMPARAISON DES 03 PRINCIPALES TECHNOLOGIES DE CAPTEURS ...... 37

ENERGIE EOLIENNE ................................................................................... 38

1. QU'EST-CE QUE L'ENERGIE EOLIENNE ..................................................... 38

2. FONCTIONNEMENT D'UNE EOLIENNE ........................................................ 38

2.1 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE L'EOLIENNE A AXE VERTICAL .............. 39

2.2 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE L'EOLIENNE A AXE HORIZONTAL

.......... 40

3. COMPOSANTS D'UNE EOLIENNE A AXE HORIZONTAL ............................... 40

4. CRITERES DE CHOIX DE SITES EOLIENS ................................................... 41

5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 43

Dr. TEBANI Hocine

Production de l'énergie électrique

ENERGIE DE LA BIOMASSE ....................................................................... 44

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 44

2. DIVERSITE DES RESSOURCES & DIVERSITE DES USAGES ....................... 44

2.1 TRANSFORMATION PAR COMBUSTION ....................................................... 44

2.2 TRANSFORMATION PAR GAZEIFICATION

.................................................... 45

2.3 TRANSFORMATION PAR METHANISATION

................................................... 45

2.4 PRODUCTION DES BIOCARBURANTS

........................................................ 45

3. DIVERSITE DES OPPORTUNITES ................................................................ 46

4. CENTRALES ELECTRIQUES A COMBUSTION BIOMASSE SOLIDE ............... 46

5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 47

ENERGIE GEOTHERMIQUE ........................................................................ 48

1. INTRODUCTION ........................................................................................... 48

2. ORIGINE DE LA GÉOTHERMIE .................................................................... 48

3. LE GRADIENT GÉOTHERMIQUE .................................................................. 48

4. LE FLUX GEOTHERMIQUE .......................................................................... 48

5. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DE LA GÉOTHERMIE ............................. 48

6. LA GEOTHERMIE MOYENNE ET HAUTE ENERGIE ...................................... 49

7. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS ............................................................... 50

LA PILE A COMBUSTIBLE .......................................................................... 51

1. PRESENTATION GENERALE ........................................................................ 51

2. DIFFERENTS TYPES ET FONCTIONNEMENT TECHNIQUE ......................... 52

2.1 PILE A COMBUSTIBLE A MEMBRANE D'ECHANGE DE PROTONS ................... 52

2.2 PILE A COMBUSTIBLE ALCALINE

............................................................... 53

3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 55

PRODUCTION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE EN ALGERIE .................... 56

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 56

2. HISTORIQUE DE LA SOCIETE DE PRODUCTION D'ELECTRICITE " SPE » .... 56

3. LA PRODUCTION D'ELECTRICITE EN ALGERIE ........................................... 57

4. PRINCIPAUX PRODUCTEURS D'ELECTRICITE EN ALGERIE ...................... 58

5. CAPACITE DE PRODUCTION ET POTENTIALITES EN ENERGIE ELECTRIQUE ....... 58

5.1 CENTRALES DE PRODUCTION NATIONALE SPE

........................................... 58

5.2 PLAN DE DEVELOPPEMENT DU PARC DE PRODUCTION SPE ........................ 60

5.3 CAPACITES DES ENERGIES RENOUVELABLES .......................................... 61

5.4 PLAN DE DEVELOPPEMENT DES ENERGIES RENOUVELABLES

.................... 62 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ......................................................... 63

Dr. TEBANI Hocine

Production de l'énergie électrique

GENERALITES SUR L'ENERGIE

1. DEFINITION

L'énergie est définie en physique comme la capacité d'un système à produire un travail, entraînant un mouvement ou produisant par exemple de la lumière, de la chaleur ou de l'électricité. L'énergie ne disparaît jamais ; elle se transforme d'une forme en une ou plusieurs autres. Elle s'exprime en joules ou en kilowattheure (kWh).

2. LES SOURCES D'ENERGIE

On désigne par énergies primaires les formes d'

énergie telles quelles sont

captées dans la nature. Les principales ressources énergétiques sont résumées dans le tableau suivant : Sources d'énergie Avantages Inconvénients Fossiles :quotesdbs_dbs50.pdfusesText_50

[PDF] Production de lEnergie Electrique

Ministè

Faculté de Technologie

Département d"Electro

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Product

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Maître

2019 / 2020

Production de l'énergie électrique

PROPOS

étonnant qu'il ne subsiste pas d'erreurs.

Dr. TEBANI Hocine

Production de l'énergie électrique

TABLE DES MATIERES

1. DEFINITION ............................................................................................... 01

2. LES SOURCES D'ENERGIE .......................................................................... 01

3. CHAINE ENERGETIQUE .............................................................................. 01

4. LES FORMES D'ENERGIE ............................................................................ 01

4.1 ENERGIES LIBRES .................................................................................. 01

4.2 ENERGIES STOCKEES

5. TRANSFORMATIONS DE L'ENERGIE

5.1. TRANSFORMATIONS DES FORMES D'ENERGIE LIBRE ............................... 03

5.2. LIBERATION DE L'ENERGIE STOCKEE

5.3. STOCKAGE DE L'ENERGIE

1. L'ENERGIE AU FIL DES TEMPS ................................................................... 06

2. DE LA DECOUVERTE DU FEU AҒ EOLE : LES PREMIERES SOURCES

3. LA REVOLUTION INDUSTRIELLE GRACE A L'ENERGIE ............................... 06

4. LA NECESSITE D'UNE NOUVELLE POLITIQUE ENERGETIQUE ................... 07

5. BREF HISTORIQUE SUR LA PRODUCTION DE L'ELECTRICITE : ................. 07

PRODUCTION DE L'ÉNERGIE ÉLECT

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 09

2. DEFINITIONS ............................................................................................. 09

3. APPEL DE PUISSANCE D'UN RESEAU ......................................................... 10

4. MODES DE PRODUCTION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE ............................. 10

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 12

2. ORGANISATION D'UNE CENTRALE THERMIQUE ......................................... 13

3. DIAGRAMME ENERGETIQUE D'UNE CENTRALE THERMIQUE .................... 14

4. SELECTION DU SITE POUR LA CENTRALE THERMIQUE ............................. 15

4.1 APPROVISIONNEMENT EN CARBURANT ..................................................... 15

4.2 DISPONIBILITE DE L'EAU

4.3 FACILITE DE TRANSPORT

4.4 TYPE DE TERRAIN

4.5 PRES DU POSTE ELECTRIQUE:

4.6 DISTANCE DE LA ZONE D'HABITATION

5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 16

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 17

2. TURBINES À COMBUSTION (TAC) ............................................................... 17

3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 18

1. INTRODUCTION .......................................................................................... 20

Dr. TEBANI Hocine

Production de l'énergie électrique

2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ............................................................... 20

3. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 21

1. INTRODUCTION ......................................................................................... 22

2. COMPOSITION DU NOYAU ATOMIQUE ....................................................... 22

3. ENERGIE LIBEREE PAR LA FISSION .......................................................... 23

4. REACTION EN CHAINE ................................................................................ 23

5. FILIERES DE REACTEURS NUCLEAIRES .................................................... 24

6. REACTION NUCLEAIRE PAR FUSION .......................................................... 25

7. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 26

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ................................................................ 27

2. PUISSANCE DISPONIBLE ............................................................................. 27

3. DIFFERENTES CENTRALES HYDRAULIQUES .............................................. 28

3.1 LES CENTRALES DE HAUTES CHUTES : h > 300M ..................................... 28

3.2 LES CENTRALES DE MOYENNES CHUTES : 30M < h < 300M

3.3 LES CENTRALES DE BASSES CHUTES : h < 30M

4. LES STATIONS DE POMPAGES ..................................................................... 29

5. PARTIES PRINCIPALES D'UNE CENTRALE HYDRAULIQUE .......................... 30

CONDUITE D'AMENEE

CONDUITE D'ECHAPPEMENT

SALLE DE COMMANDE

6. AVANTAGES ET INCONVENIENTS ............................................................... 30

1. PRINCIPE .................................................................................................... 31

2. TECHNOLOGIE ............................................................................................ 31

3.2 LES INSTALLATIONS RACCORDEE AU RESEAU DE DISTRIBUTION PUBLIC .... 35

5. TECHNOLOGIE DE CAPTEURS .................................................................... 36