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1 - THERMODYNAMIQUE DES MOTEURS THERMIQUES

2 - INSTALLATIONS MOTRICES DES CENTRALES THERMIQUES

3 - CENTRALES À CYCLES COMBINÉS

4 - ÉVOLUTION ET PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : D4002 v2

Production d’énergie électrique par centrales thermiques

Auteur(s) : André LALLEMAND

Relu et validé le 26 avr. 2021

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Présentation

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RÉSUMÉ

Les centrales thermiques permettent de transformer de l’énergie chimique contenue dans un combustible (charbon, fioul ou gaz) ou de l’énergie nucléaire, en chaleur, puis en énergie mécanique, puis en électricité. Cet article reprend tout d’abord quelques rappels sur la thermodynamique des moteurs. Il s’attarde ensuite à présenter le fonctionnement des installations motrices des centrales thermiques (turbines à gaz et installations à vapeur). Pour terminer, une solution de couplage est proposée pour optimiser les rendements.

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Auteur(s)

  • André LALLEMAND : Ingénieur INSA, Docteur ès sciences physiques - Ancien professeur des universités - Ancien directeur du département de génie énergétique Institut national des sciences appliquées (INSA) de Lyon, Lyon, France

INTRODUCTION

La production d’électricité à des niveaux de puissance importants, plusieurs centaines de mégawatts, est faite à partir de la transformation de l’énergie chimique contenue dans un combustible (charbon, fioul ou gaz) ou de l’énergie nucléaire, en chaleur, puis en énergie mécanique, puis en électricité. La conversion mécanique-électrique est du ressort des alternateurs, la conversion thermique-mécanique est l’œuvre des installations motrices à vapeur (IMV) ou des turbines à gaz (TAG), dites encore turbines à combustion (TAC). La transformation de l’énergie chimique en énergie thermique a lieu dans le générateur de vapeur (GV) des IMV ou dans le foyer de l’installation pour les TAC.

La compréhension basique du mode de fonctionnement de ces systèmes nécessite de faire un retour sur les notions de thermodynamique appliquée qui mettent en jeu les bilans énergétiques, les bilans entropiques et les cycles d’évolution du fluide utilisé comme fluide thermodynamique ou de travail : eau dans le cas des IMV, air, carburant et fumées dans le cas des TAC.

Ce sont ces divers rappels de base, complétés par la description et l’analyse du fonctionnement des systèmes classiques, que nous proposons de faire dans les deux premières parties de cet article. La troisième est réservée à un couplage des deux systèmes, couplage qui permet d’atteindre les meilleurs rendements.

Cet article n’ayant pas la prétention d’être exhaustif, on restera au niveau des principes dans toutes les présentations. Le lecteur est renvoyé à des articles spécialisés des Techniques de l’Ingénieur pour avoir des informations techniques plus précises sur ces machines thermiques.

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KEYWORDS

gas turbines   |   laws of thermodynamics   |   combined cycles   |   steam engine installations   |   engine cycles

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-d4002


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    QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

    1/ Quiz d'entraînement

    Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

    2/ Test de validation

    Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

    Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


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