Centrales de production d’énergie électrique à partir des combustibles fossiles

Dans les pays industrialisés, l’énergie électrique distribuée sur l’ensemble du territoire aux consommateurs industriels ou domestiques est produite à partir de trois sources d’énergie primaire :

• les chutes d’eau hautes ou basses qui produisent de l’électricité à bas prix malgré la lourdeur de l’investissement de départ, car l’énergie primaire elle-même est gratuite ;

• les centrales brûlant des combustibles fossiles, tels que le fuel lourd, le charbon et le gaz naturel, dont l’importation grève fortement le coût du kilowattheure ;

• les centrales utilisant l’énergie nucléaire du type, par exemple, réacteur à eau pressurisée et fournissant un kilowattheure à un coût intermédiaire.

Dans de nombreux pays du monde disposant dans leur sous-sol de réserves importantes de charbon, de fuel ou de gaz, la production d’électricité reste toujours assurée, en premier lieu, par les centrales hydroélectriques lorsque la houille blanche est présente et, en second lieu, par les centrales brûlant des combustibles fossiles.

L’objet de cet article est de présenter les principaux aspects techniques de ces dernières en ne considérant que le cas des unités de puissance électrique élevée (supérieure à 100 MW) et assurant une production continue d’énergie dite de base ou de semi-base . Il ne sera donc pas traité ici des centrales équipées de moteurs Diesel ou de turbines à gaz seules qui se caractérisent par des puissances modérées et par leur aptitude à jouer le rôle de centrales de pointe, c’est-à-dire à faire face à des demandes d’énergie de courte durée.

Étant donné l’ampleur du sujet, l’article est centré sur la puissance de 300 MW qui est la plus fréquemment retenue sur les réseaux électriques mondiaux. Sont présentés les deux types de centrales qui, dans le domaine considéré, sont actuellement construites dans le monde, les centrales à vapeur et les centrales à cycle combiné , en retenant dans le premier cas le cycle à simple resurchauffe, qui est le plus répandu, et en illustrant le second cas par l’association de deux turbines à gaz et d’une turbine à vapeur.

En ne décrivant, dans les deux cas, qu’une seule centrale prise comme exemple, les auteurs ont eu pour propos de mieux préciser les idées sans rien perdre en généralité, car les solutions techniques présentées s’appliquent à un très large domaine de puissance. Elles sont représentatives de la doctrine que l’ingénierie française s’est forgée après des décennies...