vendredi 29 juin 2012

L’ENERGIE ELECTRIQUE



INTRODUCTION :

L'énergie électrique provient d’une transformation d'énergie mécanique,  magnétique, chimique ou lumineuse. Cette source d’énergie peut se présenter sous forme d’une source de tension continue ou alternative. L’unité d’une tension électrique est le Volt (V).

1. Topologie du reseau electrique :

Le système électrique comprend des sites de production (centrales nucléaires, thermiques, hydrauliques, ou production décentralisée : éoliennes, petite hydraulique, cogénération, etc.), et des lieux de consommation (communes, entreprises, etc.), reliés par le réseau électrique (transport et distribution). Ce dernier a pour rôle d’acheminer l’énergie vers les lieux de consommation, avec des étapes d’élévation et de baisse du niveau de tension dans des postes de transformation. La tension à la sortie des grandes centrales est portée à 400 000 volts pour limiter les pertes d’énergie sous forme de chaleur dans les câbles ; ce sont les pertes par « effet Joule ».

Ensuite, la tension est progressivement réduite au plus près de la consommation, pour arriver aux différents niveaux de tension auxquels sont raccordés les consommateurs (400 000 volts, 225 000 volts, 90 000 volts, 63 000 volts, 20 000 volts, 400 volts ou 230 volts suivant leurs besoins en puissance).

 


















L'ONE  (Office National d’Electricité) assure cette fourniture par l'exploitation directe d'unités de production ainsi que par les ouvrages qu'il a confiés à des opérateurs privés dans le cadre de contrats de production concessionnel.

En terme de production le réseau national a pour mission de :

  • assurer une gestion optimale du parc de production ;
  • veiller à la satisfaction de la demande en énergie électrique exprimée par le Dispatching National, et ceci dans les meilleures conditions de sécurité, de rendement, de disponibilité et de coût.

Le parc national de production est composé de moyens de production thermique, hydraulique et éolienne.

A la fin 2005, ce parc se compose comme suit :


Puissance installée en MW
26 usines hydrauliques
1 265
 Station Pompage et turbinage d’Afourer*
464
5 centrales thermiques vapeur
2 385
charbon
1785
Fioul
600
6 centrales turbines à gaz
615
Cycle combiné de TAHADDART
400
Thermique diesel
69
Total Thermique
3 469
Eolien (dont 50 MW de la CED*)
53,9
Total ONE
5 252
* région d’errachidia.
** Comité européenne de distribution.

NOTA : Le Watt (W) est l’unité de la puissance. Une source de puissance 1kW peut alimenter, en même temps, dix ampoules de 100W chacune
.



Le graphique suivant représente la satisfaction en énergie électrique du client marocain. Une part de cette consommation est assurée par les centrales de production hydraulique, une autre par les centrales de production thermique, une autre par les techniques nouvelles (éoliens, solaires, etc.) ; le reste de la demande est importé de l’Union Européen.


2. Types de centrale :

2.1. Définitions générales :

2.1.1. Turbine :

C'est un moteur rotatif qui convertit l’énergie d’un courant d’eau, de vapeur ou de gaz en énergie mécanique. Dans le domaine de la production on peut donner à titre d’exemple :

Turbine pelton
Turbine à vapeur
2.1.2. alternateur :

C’est l’organe qui transforme l’énergie de la rotation en une énergie électrique :


 
L'alternateur fournit une ligne trifilaire (signal triphasé) dont les tensions sont des sinusoïdes déphasées de 120° et dont la valeur efficace est de 20kV.
La fréquence des tensions est de 50Hz ; cette fréquence (f) est fixée par la vitesse de rotation de la turbine (n) et le nombre des pôles (P) de l’alternateur selon la relation :
f = p x n.
Avec :
·         f en Hz (Hertz)
·         n en trs/s (tours/seconde)

Exemple :           n=1500tr/min et p= 2 donc f = 50Hz.

V1(t) = V.√2.sin(2pft)
V2(t) = V.√2.sin(2pf t - 2p/3)
V3(t) = V.√2.sin(2pf t - 4p/3)
Avec V = 20kV

2.2. Energie d’origine hydraulique :

Dans ce type de centrale la puissance de l’eau (énergie potentielle) est exploitée pour entraîner des turbines couplées à des alternateurs. On distingue :
§        Les centrales de haute chute : La hauteur de chute est supérieure à 200m.
§        Les centrales de moyenne chute : La hauteur de chute est comprise entre 30m et 200m.
§        Les centrales de basse chute : La hauteur de chute est inférieure à 30m.
 























§        Les usines de pompage/turbinage : Les stations de transfert d'énergie par pompage fonctionnent sur le principe du recyclage de l'eau par pompage :

§         Turbinage         : l'alternateur produit de l'énergie électrique.
§         Pompage          : la pompe consomme de l'énergie pour remonter l'eau d'un bassin inférieur à un bassin supérieur.

§        Les stations marémotrices : qui exploitent la force de la marré pour entraîner les turbines.


 














2.3. Energie d’origine thermique :

Dans ce type de centrale, la chaleur produite par la combustion d’un combustible (charbon, fuel , etc.), produit l’évaporation de l’eau. Cette vapeur sous pression permet d’entraîner une turbine à vapeur en rotation :


 























2.4. Energie d’origine nucléaire :

Une centrale nucléaire est une centrale thermique qui utilise l'énergie fournie par un réacteur nucléaire. Ce réacteur produit une grande quantité de chaleur qui est captée par de l'eau sous pression circulant dans le circuit primaire (circuit fermé).
Par l'intermédiaire du générateur de vapeur, l'eau sous pression du circuit primaire communique sa chaleur à l'eau d'un deuxième circuit fermé, le circuit secondaire. Il est ainsi possible d'obtenir de la vapeur à haute pression dans ce circuit secondaire.
La pression de cette vapeur fait tourner à grande vitesse une turbine qui entraîne elle-même un alternateur qui produit une tension alternative sinusoïdale. A la sortie de la turbine la vapeur est refroidie pour se transformer en eau, puis renvoyée dans le générateur de vapeur.


 





















Le refroidissement de la vapeur issue de la turbine est confié à une tour de refroidissement ou un cours d'eau important.

3. LES SOURCES AUTONOMES :

3.1. Energie solaire :

On distingue deux types de centrale exploitant l’énergie du soleil :

Centrales thermodynamiques : La concentration du rayonnement solaire par des miroirs permet d’obtenir des températures de l’ordre de 450°C. Cette température permet d’évaporer l’eau qui fait tourner des turbines.
Centrale thermosolaire de Ain Bni Mathar
 

Centrales photovoltaïques ou photopiles : Dans ces centrales des cellules photovoltaïques utilisées à cet effet sont des composants électroniques à semi conducteur capable de débiter un courant électrique dans un circuit extérieur, lorsqu’ils sont éclairés par le rayonnement solaire.


3.2. Energie du vent :


L’énergie cinétique du vent produit la rotation des pâles d’une éolienne, qui est une sorte de grand moulin, qui actionne l'alternateur. Les ressources du vent sont considérables mais irrégulières entre le jour et la nuit, entre l’hiver et l’été ; c’est pourquoi, cette solution reste onéreuse.

3.3. Groupes électrogènes :


 
Les groupes électrogènes sont des petits alternateurs dont l’entraînement en rotation se fait en général, par un moteur thermique (moteur Diesel par exemple). La puissance est généralement limitée à quelques dizaines de kilowatts.

Ces groupes sont généralement utilisés comme alimentation de secours, alimentation électrique ininterruptible dans les locaux exigeant une continuité de service tel que les hôpitaux.

3.4. Piles et accumulateurs :

Parmi les générateurs de tension continue les plus rencontrés dans la pratique quotidienne, on trouve les piles et les batteries d’accumulateurs. Cette source représente une transformation de l’énergie chimique en énergie électrique.


 








EXERCICE RESOLU

Une station d’irrigation est alimentée par cellules solaires. Sachant que la  station est constituée par deux pompes dont la puissance de chacune est 3kW et de rendement 93 %. La tension d’alimentation nominale est de 100 V (c’est la tension à fournir au groupe pompe/convertisseur).
Sachant que chaque cellule élémentaire peut fournir une puissance 1W avec une tension 1.25V :

  1. Quel est le nombre de cellules photovoltaïques à utiliser.
  2. Donner un schéma de branchement de ces cellules.
  3. Si l’aire d’une cellule est de 5cm2. Quel est l’aire total en m2 occupé par le panneau solaire.

CORRIGE 
:
1.      Le nombre de cellules à utiliser est :
                     N = la puissance totale demandée / la puissance d’une cellule.
                     N = 6000 / 1  soit 6000 cellules photovoltaïque.
2.      La tension que doit fournir le panneau est U = 100V. Donc le nombre de cellule à mettre en série est : Ns = 100/1.25 soit 80 cellules.
     Or on doit utiliser au minimum 6000 cellules pour assurer la puissance demandée. Donc le nombre de rangées (80 cellules dans chaque rangé) à mettre en parallèle : Np = 6000/80 soit 75 rangées.
3.      L’aire totale occupée par le panneau est : A = 6000 x 5 cm2 = 30 000 cm2, soit A = 3 m2.

vendredi 15 juin 2012

Intro






Dans notre environnement quotidien, on utilise de plus en plus des systèmes dont la complexité exige une démarche d'étude structurée fondée sur la théorie des systèmes. Pour aborder de tels systèmes, il faut :

±      Un minimum de connaissances ou une culture technologique de base, en tant qu'utilisateur ;
±      Et des compétences pluridisciplinaires impliquant une compréhension approfondie des principes scientifiques et techniques sous-jacents, en tant que concepteur-réalisateur.

L'enseignement des Sciences de l'ingénieur apporte alors les concepts élémentaires pour aborder les systèmes. Il permet de :

±      Faire découvrir à l'élève les constituants des divers champs technologiques pour l'aider à mieux affirmer son projet personnel ;
±      Développer chez l'élève les compétences de raisonnement, de communication, d'expression, d'organisation de travail et de recherche méthodique ;
±      Développer chez l'élève les capacités d'auto apprentissage.

L'enseignement des Sciences de l'ingénieur privilégie l'acquisition de connaissances globales par approche inductive et en promouvant l'utilisation des nouvelles technologies informatiques. Il se base sur des produits- support qui peuvent être aussi bien de l'environnement quotidien de l'élève que de l'environnement industriel. Le produit-support met en évidence principalement :

±      Une approche fonctionnelle répondant à la question "A quoi sert le produit ?" ;
±      Une approche technologique répondant à la question "Comment est construit le produit ?" ;
±      Une approche physique répondant à la question "Comment le produit se comporte-t-il ?".

Ces différentes approchent se conjuguent très bien avec la démarche de projet qui est fortement conseillée pour la qualité d'enseignement qu'elle procure en favorisant l'autonomie, la recherche, le travail en équipe, la communication, etc.

La structure de cet ouvrage est le reflet de cet aspect pluridisciplinaire qu'offre cet enseignement. Il est conforme aux directives et programmes officiels. Il est axé principalement sur 4 unités :

±       Unité 1      : Relative à la chaîne d'énergie, elle traite des fonctions alimenter,  distribuer et convertir
±   Unité 2      : Relative à la chaîne d'information, elle traite des fonctions acquérir, traiter et communiquer ;
±       Unité 3      : Relative à la chaîne d'énergie, elle traite de la fonction transmettre ;
±       Unité 4      : Projet encadré traitant de l'analyse fonctionnelle, logiciels de CAO et directives pour la gestion d’un projet.














آخر حلقات الويندوز

آخر حلقات الحماية من الهاكرز

آخر الحلقات الحصرية

آخر الحلقات عن منتجات جوجل

آخر الحلقات عن الانترنت

آخر الحلقات عن الفيسبوك

إخترنا لك

عن موقع محترفي الحماية

مواضيع علق عليها حديثا

روابط مفيدة