Notions : ENERGIE : propriété d’un système. Sa capacité à effectuer un travail

ENERGIE et ELECTRICITE

ENERGIE et ELECTRICITE

Notions : ENERGIE : propriété d’un système. Sa capacité à effectuer un travail

Formes d’énergies : CHIMIQUE ChaleurTHERMIQUE ChaleurMASSIQUE Nucléaire (Chaleur)MECANIQUE MouvementELECTROMAGNETIQUE Lumière / MouvementGRAVITATION Mouvement

ENERGIE PRIMAIRE : L'énergie primaire est l'ensemble des produits énergétiques non transformés, exploités directement ou importés. Ce sont principalement le pétrole brut, les schistes bitumineux, le gaz naturel, les combustibles minéraux solides, la biomasse, le rayonnement solaire, l'énergie hydraulique, l'énergie du vent, la géothermie et l'énergie tirée de la fission de l'uranium. (Discutable…) - RESSOURCE

ENERGIE SECONDAIRE : Toute énergie obtenue par la transformation d'une énergie primaire (Discutable aussi…) – RENDEMENT - EFFICACITE

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Production 1971 – 20101971 : 6107 Mtep2010 : 12717 Mtep

Consommation 1971 – 20101971 : 4672 Mtep2010 : 8677 Mtep

Pertes 1971 : 1435 Mtep (23 %)

Pertes 2010 : 4040 Mtep(32 %)

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En 1973 Electricité = 9,4% de l’énergie

En 2010 Electricité = 17,7 % de l’énergie

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1973 : 44,1 % d’électricité- Agriculture- Résidentiel- Commercial- Tertiaire

2010 : 56,9 % d’électricité- Agriculture- Résidentiel- Commercial- Tertiaire

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LA PART DU NUCLEAIREDANS L’ELECTRICITE

1973 : 3,3%2010 : 12,9 %

LA PART DU NUCLEAIREDANS L’ENERGIE

1973 : 3,3%2010 : 12,9 %

LA PART DES RENOUVELABLESDANS L’ELECTRICITE

1973 : 21,6 %2010 : 19,7 %

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ENTITE 1973 2010 Variation

Monde 4672 8677 +86 %

OCDE 2817 3687 +31 %

Air / Mer 182 356 + 96 %

Afrique 177 503 + 184 %

Am. Lat. 168 434 + 158 %

Asie (hors Chine) 294 1067 + 263 %

Chine 369 1518 + 311 %

Europe (*) 630 711 + 13 %

Moyen Orient 33 399 + 1109 %

CONSOMMATION ENERGETIQUE MONDE (Mtep)

OCDE : Australie, Autriche, Belgique, Canada, Rép. Tchèque, Danemark, Finlande, France, Allemagne, Grèce, Hongrie, Irlande, Italie, Japon, Corée du Sud, Luxembourg, Hollande, Nvelle Zélande, Norvège, Pologne, Portugal, Rép. Slovaque, Espagne, Suède, Suisse, Turquie, USA, Gde Bretagne

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ENTITE Population

Milliers

Energie / tête

Mtep

PIB / Tête

$ (2005)

Monde 6825 1.27 7.46

OCDE 1232 2.99 30.43

Afrique 1022 0.05 1.23

Amérique (non OCDE) 455 0.95 4.83

Asie (hors Chine) 2229 0.48 1.44

Chine 1345 1.13 3.01

Europe (non OCDE) 338 2.10 4.54

Moyen Orient 205 1.95 5.83

EGALITE PAR TETE ?

OCDE : Australie, Autriche, Belgique, Canada, Rép. Tchèque, Danemark, Finlande, France, Allemagne, Grèce, Hongrie, Irlande, Italie, Japon, Corée du Sud, Luxembourg, Hollande, Nvelle Zélande, Norvège, Pologne, Portugal, Rép. Slovaque, Espagne, Suède, Suisse, Turquie, USA, Gde Bretagne

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2010 : Population 6 825 MhConsommation énergie 8 677 MtepEnergie / habitant moyen 1,27 - (min 0,05 – max 2,99) Energie / habitant OCDE 2,99

2100 : Population (ONU moyen) 9 000 Mh + 32 %

Moyenne = Energie / habitant 2010 1,27Consommation énergie 11 430 Mtep + 32 %+ Augmentation depuis 1987

Moyenne = Energie / habitant OCDE 2010 2,99 Consommation énergie 26 910 Mtep + 210 %+ Augmentation depuis 1950

???

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MODES DE PRODUCTION :

3 Systèmes :

- Mécanique (turboalternateur)- Hydraulique- Eolien- Thermique

- Chimique (Pile à Combustible)

- Conversion directe (Photovoltaïque)

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PILE A COMBUSTIBLE

Hydrogène + Oxygène (air) Courant électrique(Catalyseur) Eau pure

Chaleur

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PILE A COMBUSTIBLE

Température de fonctionnement : 60 à 200 °CRendement (effectif) supérieur à 50 %Puissance moyenne : kW à MW

Utilisation : AutomobilesApplications portablesDomestique (1 piscine)

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PHOTOVOLTAIQUE

Effet photoélectrique (1905)

Matériaux semi-conducteurs

Energie des photons (lumière solaire visible)

Ejection d'un électron d'un atome de Silicium

Courantt électrique

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Lumière solaire (midi) en France : 1 kW / m2

Rendement (typique) : 8 à 40%Efficacité : 600 à 1000 W / m2

Durée de vie : Inconnu (> 20 ans…)

Avantages : Maintenance "Combustible" gratuit

Inconvénients : Matières premières (?) Environnement (?)

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MECANIQUE

Principe de base : Utiliser un fluide pour faire tourner un turboalternateur

Fluide = Eau (Hydraulique)Air (Eolien)Vapeur (Thermique)

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Rendement turbine : 60 %Rendement Alternateur : 80 – 90 %

Efficacité maximale : Eolien (pas de turbine)

Efficacité thermique : max 50 % (plus si production de chaleur)

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THERMIQUE :

Fuel GazCharbonSoleilNucléaire

Refroidissement (rivière, tour…)

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THERMIQUE NUCLEAIRE :

Noyau fissile : peut subir la fission avec 1 neutron .

U235, Np238, Pu239, Am241, Cu242

Noyau fertile : peut devenir fissile avec un neutron de plus .

U238 Pu239

En moyenne 2,3 n/at.U

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U235

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Centrale Thermique avec - Confinement de la partie nucléaire- 2ème circuit d'échange de chaleur

THERMIQUE NUCLEAIRE :

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THERMIQUE NUCLEAIRE :

Les différences :- Combustible : Uranium Naturel (enrichi à 0,1 %)

Uranium Enrichi (4 – 5%)

- Modérateur : Absorbeur de neutronsGraphiteEau

- Caloporteur : Refroidissement et transport de la chaleurEauSodiumPlomb fondu

- Principe de fonctionnement UNGGPWRBWR

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THERMIQUE NUCLEAIRE : Les types :

Type Combustible Moderateur Caloporteur

UNGG U naturel Graphite Gaz France 1960 - 1985

CANDU et

PWHR

U naturel Eau Lourde Eau Lourde

Eau

Plutonium , Tritium

PWR / REP U enrichi Eau Eau 60% du Parc mondial

BWR / REB U enrichi Eau Eau Pas de GV : vapeur dans le réacteur

GCR U enrichi Eau Gaz Angleterre

RBMK U enrichi Graphite Eau Tchernobyl

RNR U, Pu Sodium Sodium Superphénix, Génération IV

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REACTEURS EN OPERATION DANS LE MONDE : 435 – Puissance 368791 MWe

PWR : 270 Puissance : 248364 MweBWR : 84 77726GCR : 17 8762PHWR : 47 23140RBMK : 15 10219RNR : 2 580

REACTEURS ARRETES DANS LE MONDE : 138 – Puissance 49152 MWe

REACTEURS PLANIFIES DANS LE MONDE : 114 – Puissance 117329 MWe

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Rendement propre du système :Centrale Nucléaire = Centrale thermique.

Exemple de Fessenheim :Puissance Thermique d’un réacteur : 2660 MWtPuissance Electrique en sortie : 888 MWeRendement « direct » : 33,3 %

Eolienne : 65 - 90 %Hydraulique : 48 % Thermique gaz : 35 – 45 %Solaire photovolatique : 12 - 30 %

Ne pas oublier : cycle du combustible( Extraction ) Enrichissement Retraitement Conditionnement Stockage

Rajouter : Pertes en ligne (19 sites – lignes HT) entre 8 et 12%

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2010

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Nucléaire : Production Thermique 111,68 Mtep Usagers : 38,01 Mtep Efficacité globale : 34 %

Charbon Production Thermique 10,33 Mtep Usagers : 5,64 Mtep Efficacité globale : 55 %

Gaz Production Thermique 42,33 Mtep Usagers : 35,44 Mtep Efficacité globale : 84 %

Fuel Production Thermique 85,41 Mtep Usagers : 76,19 Mtep Efficacité globale : 89 %

ENR (hydraulique, Production Thermique 26,41 Mtep Usagers : 14,41 Mtep Efficacité globale : 55 %

Efficacités Globale :

Attention : il s’agit d’énergies, pas forcément du Nucléaire…

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Chauffage électrique : (Uranium) Chauffage Conversion Pertes Conversion Chauffage

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Cycle du Combustible :

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Cycle du Combustible :

DECHETS !

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Cycle du Combustible :

Pour 1 rechargement annuel d'un réacteur 21,5 tonnes d'Uranium enrichi à 3 %

Extraction du minerai : 69 000 tonnes de résidus

(Thorium, Radon, Ruthenium)

Enrichissement à 3 % 117,3 tonnes d'uranium appauvri

Retraitement :209 kg de Plutonium20,4 tonnes d'Uranium à 1,1 %

811 kg de déchets C enfouis à Bure

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Petit Calcul :

Fessenheim : 30 ans de fonctionnement pour 2 réacteurs2 rechargements de 21,5 tonnes par an :

Consommation : 1 290 tonnes d’uranium enrichi à 3 puis 4,5 %

Résidus miniers : 4 140 000 tonnes sur les sites miniers Résidus d’enrichissement : 7 038 tonnes d’uranium appauvri

« stockés » en France / envoyés en Russie

Résidus de retraitement : 1 224 tonnes d’uranium à 1,1 % « stockés » en France / envoyés en Russie12,5 tonnes de Plutonium48,6 tonnes de déchets à enfouir (à Bure)

Environ 5000 m3 de déchets FAVL6 générateurs de vapeur (2400 tonnes de ferraille hautement radioactive)

stockés à Fessenheim "pour 10 ans"…

LA CENTRALE DE FESSENHEIM EST TRES DISCRETE SUR SES PROPRES DECHETS Lettre de l'ASN à la centrale de Fessenheim (26 Juillet 2007) :" … Je vous demande de […] me transmettre un bilan de la gestion des déchets produits et évacués lors de l'année 2006…"

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