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Centrale thermique à flammeGaz de hauts fourneaux
120 MW
250 MW
600 MW
700 MW
Centrale thermique à flammeCharbon
Centrale thermique à flammeFioul
Centrale remise en service
Turbines à Combustion
Turbines à combustion en construction
AramonAramon
Richemont
La MaxeLa Maxe
BouchainBouchain
BlenodBlenod
Le HavreLe Havre
MartiguesMartigues
Brennilis
Cordemais
Dirinon
Vitry-sur-seineVitry-sur-seine
Vaires-sur-MarneVaires-sur-Marne
GennevilliersGennevilliersPorchevillePorcheville
ArrighiArrighi
Besançon
Lille
Amiens
Strasbourg
Orléans
LyonClermont-Ferrand
Rennes
Nantes
Limoges
Bordeaux
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L’énergie thermique à flamme
l’avenir
NosCollection
ont de énergies
EDF Direction Production Ingénierie, Direction de la communication – 1, place Pleyel – 93282 Saint-Denis Cedex –
Siège social 22-30, avenue de Wagram – 75008 Paris – RCS Paris 552 081 317 – SA au capital de 911 085 545 euros – www.edf.com –
Conception-réalisation : – www.specifique.fr – Crédits photos : Sébastien Sindeu ; Corbis ; médiathèque EDF : Christian Berger, Gilles de Fayet,
Gérard Halary, Igor Meijer, Frédéric Sautereau, Mickaël Zumstein – Imprimeur : Imprimerie Nouvelle de Viarmes.
« 25 % de la population mondiale consomme près des 2/3 des ressources d’énergie.»
« Comment concilier la production
d’électricité et l’environnement? »« EDF est-elle
compétitive? »
«La demande d’énergie pourrait progresser de 60 % d’ici à 2030.»
produit des énergies en quantité suffisantequi respectent l’environnement et assurent auplus grand nombre l’accès à l’électricité.
PERFORMANCE • SÛRETÉ • MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE
EDF, au cœur des grands enjeux énergétiques,
�� ��
www.edf.com
France
des centralesImplantation
en
thermiquesà flamme
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>Centrale thermiquede Porcheville (Yvelines).
Puissance installée
Production nationale
447centraleshydrauliques
21tranches thermiques à flammeet 7 turbines à combustion
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UNITÉS DE MESURE• Le watt (W) est une unité de mesure de puissancemécanique ou électrique.• Le mégawattheure (MWh)correspond à la productionpendant 1 heure d’uneinstallation d’une puissancede 1 mégawatt (MW).• 1MW =1000 kilowatts (kW)= 1 million de watts.• 1 térawattheure (TWh)correspond à 1 milliard de kWh.
Le Groupe EDF est présent sur les quatre premiers marchés européens de l’énergie : l’Allemagne avec EnBW, le Royaume-Uni avec EDF Energy, l’Italie avec Edison et la France où EDF est leader sur son marché.Avec les énergies nucléaire, hydraulique,thermique à flamme et les autres énergies renouvelables, EDF exploite un parc de production d’électricité performant, diversifié et complémentaire.
88 %
8 %
4 %
Hydraulique
Thermique à flamme
Nucléaire
Production d’électricité d’EDF en France en 2006
Parc français
19centralesnucléaires
en France au 31 décembre 2006.
98,2GW
ont été produits en 2006 en France.
485TWH
de la production électrique ne produit pas d’émission de gaz à effet de serre.
95%
EDF, leader européen de la production d’électricité
>ÉNERGIE THERMIQUE À FLAMMEINTRODUCTION
>SOMMAIRE
Une énergie prête à jaillirLes centrales thermiques à flamme constituentl’un des moyens les plus efficaces pour faire face aux variations de consommationd’électricité, et notamment aux augmentationsfortes et soudaines de la demande. Flexibles et réactives, elles sont capables de produire de l’électricité très rapidement. EDF relance la production thermique en France et investitdans de nouvelles installations aux technologiesinnovantes. EDF modernise également cescentrales afin d’optimiser leurs performancestechniques et environnementales.
> p.2
L’ÉNERGIE RANIME SA FLAMMELes centrales thermiques àflamme sont particulièrementsollicitées en raison de leurflexibilité.
> p.4
UN PARC EN PLEINEMODERNISATIONLe programme de modernisationdes centrales thermiques adeux objectifs : les rendre plusefficaces et plus respectueuses de l’environnement.
> p.6
DE LA FLAMME À L’ÉLECTRICITÉ,COMMENT ÇA MARCHE ? Comprendre le fonctionnementd’une centrale thermique.
> p.8
UNE ÉNERGIE TOURNÉE VERS L’AVENIRL’énergie thermique face aux enjeux de demain.
+www.edf.com
>En couverture : centrale thermique de Cordemais (Loire-Atlantique).
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>EDFÉNERGIE THERMIQUE À FLAMME
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RANIME SA FLAMME
a production d’électri-cité à partir des centralesthermiques à flammeest la plus répandue car
le gaz ou le charbon qu’elles uti-lisent comme combustibles sontdes ressources naturelles abon-dantes. Ainsi, dans le monde, plusde 66 % de l’électricité est pro-duite à partir d’énergies fossiles.Flexibles et réactives, les centralesthermiques à flamme permettentde répondre à la demande enélectricité en période de « pic »,c’est-à-dire lorsque celle-ci aug-mente brutalement. EDF ajusteen permanence la production à laconsommation, car l’électriciténe peut être stockée. L’entreprisea donc besoin de moyens de pro-duction capables de démarrer trèsvite. L’hydraulique répond pourune part à cette nécessité. Maisc’est surtout le thermique àflamme qui est sollicité, car il esttrès flexible : on peut le faire
Ldémarrer rapidement (l’électricitéest produite en quelques heuresseulement, et en 12 minutes àpartir des turbines à combustion),l’interrompre sans problème, legarder « en réserve ». Il est donctoujours disponible. Afin d’amé-liorer ses performances techni-ques et environnementales, EDFa lancé un vaste programme demodernisation de son parc de cen-trales thermiques à flamme.
AJUSTER L’ajustement se fait dans les « dispatchings » – national ou régionaux –,dans lesquels les opérateurs ont en permanence sous les yeux le niveau de la consommation et demandent la mise en route des moyens de production nécessaires à la satisfaction de celle-ci.
DISPONIBLELes centrales au charbonfonctionnent entre 1 500et 5 000 heures par an ; les centrales au fioul, entre 200 et 1 500 heurespar an, et les turbines à combustion, quelquescentaines d’heures par an.
L’ÉNERGI
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> NOUVEAUX MOYENS DE PRODUCTION• Trois turbines à combustionseront construites sur les sites deVitry-sur-Seine et de Vaires-sur-Marne, en région parisienne, pourune puissance totale de 500 MW.• EDF étudie également la transformation de trois tranchesfioul de la centrale de Martigues(Bouches-du-Rhône) en deuxcycles combinés au gaz de 440 MW chacun.• Les centrales à cycle combiné (voir pages 8-9), fonctionnant au gaz naturel, permettent de réduire de moitié les émissionsde CO2, de diviser par trois cellesd’oxyde d’azote et de supprimercelles d’oxyde de soufre.
>Parc à charbon de la centrale thermique de La Maxe(Moselle).
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66%DE LA PRODUCTION MONDIALED’ÉLECTRICITÉ EST ISSUE DU THERMIQUE À FLAMME.
FONCTIONNEMENT D’UNE TACUne turbine à combustion(TAC) fonctionne sur le principe d’un réacteurd’avion, auquel on auraitajouté un alternateur : 1) l’air est fortementcomprimé ; 2) dans la chambre decombustion, du fioul est injecté à l’air comprimé,en s‘enflammant, il produitl’énergie nécessaire pourfaire tourner la turbine ;3) la turbine entraînel’alternateur qui produitl’électricité.
>EDFÉNERGIE THERMIQUE À FLAMME
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RÉNOVATION DECENTRALES AU CHARBONCordemais, Le Havre,Blénod, La Maxe.
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encore plus performants et pluspropres. On parle par exemple decentrales à charbon « supercri-tiques » ou de cycle combiné gaz,qui réduisent les émissions de C02(voir pages 8-9).
UN PARC EN PLEINE
MODERNISA
onstruit entre lesannées 50 et 80, le parcthermique à flammeest constitué de moyens
de production diversifiés tant auniveau du combustible que dela puissance. EDF a entreprisd’améliorer la compétitivité et laperformance de ce parc en lan-çant un programme de rénova-tion et de modernisation.Elle va ainsi remettre en fonc-tionnement une partie de ses cen-trales et en construire de nou-velles. 2 600 MW de capacité deproduction jusqu’alors mise« sous cocon », c’est-à-dire enréserve, vont être réactivés à l’hori-zon 2009, dont 600 MW déjàremis en service à Porcheville fin2006. EDF rénove également sescentrales au charbon les pluspuissantes et va construire500 MW de turbines à combus-tion capables de faire face, enquelques minutes, à « l’extrêmepointe », c’est-à-dire à des deman-des d’électricité soudaines etimportantes. Enfin, l’ingénieriethermique d’EDF est mobiliséesur de nouvelles technologies quivont permettre de construire lesmoyens de production du futur,
C
>
17,5TWhONT ÉTÉ PRODUITS PAR LES CENTRALES AU CHARBON,FIOUL ET GAZ EN FRANCE EN 2006.
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+www.edf.com
>Salle de commande de la centrale thermique de Porcheville (Yvelines).
>OPTIMISER LES PERFORMANCESENVIRONNEMENTALESD’ici 2010, EDF souhaite réduire lesémissions de ses centrales thermiquesde 30 à 40 % et pour cela développerplusieurs techniques :– des combustibles de meilleure qualité, des charbons moins cendreux,des fiouls à basse teneur en soufre ;– la désulfuration des fumées, ou lavage des fumées, qui permet, sur les unités de production de 600 MWcharbon, de réduire de 90 % les émissions de dioxyde de soufre ;– des installations de dénitrification, qui permettent de supprimer les émissions d’oxyde d’azote.Trois unités à Cordemais et au Havresont en cours d’équipement.
TION>
35 GWDE PUISSANCE INSTALLÉEAU NIVEAU GROUPE,DONT 10 GW EN FRANCE.
LE SAVIEZ-VOUS ?EDF recycle les cendresissues de la combustiondu charbon : fabricationde béton et ciment,aménagements routierset ferroviaires…
>EDFÉNERGIE THERMIQUE À FLAMME
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DE LA FLAMME À
COMMENT ÇA MARCHE?L’ELECTRICITÉ
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> LE COMBUSTIBLEDans les centrales à charbon, celui-ci est broyé et pulvérisé afin d’être brûlé. Dans les centrales au fioul, le combustibleest injecté par desbrûleurs, en très finesgouttelettes, dans lachambre de combustion. Le gaz provient d’usines sidérurgiques et ne requiert pas de traitement particulier.
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> LE PRINCIPE La centrale à flamme produit de la vapeur pour faire tourner un alternateur, qui est une machine rotative convertissant en énergie électrique l’énergiemécanique fournie par un moteur.Quel que soit le combustible , celui-ci brûle dans une chaudière – pouvant atteindre 90 mètres de hauteur et un poids de 9 000 tonnes – tapissée de tubes à l’intérieur desquels circule l’eau à chauffer.Sous l’effet de la chaleur, l’eau se transforme en vapeur,laquelle est alors envoyée sous pression vers les turbines. Les turbines tournent grâce à la vapeur. 4
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ballon
pompe
turbine
alternateur
condenseurcheminée
chaudière
eau de refroidissement(mer, rivière ou réfrigérant atmosphérique)
combustible
brûleurs
>Centrale thermique de Cordemais(Loire-Atlantique).
> L’ÉVACUATION DES FUMÉESLes fumées issues de la combustion passent à travers des filtres capables de retenir 99 % des cendres en suspension. Les fumées sont ensuite évacuées par de grandes cheminées pouvant atteindre 240 mètres de haut, comme celle de la centrale du Havre (Seine-Maritime). Avant d’être évacuées, ces fumées sont analysées en permanence. Les résultats sont envoyés à la Direction régionale de l’industrie, de la recherche et de l’environnement (Drire), qui contrôle le respect des critères.
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CONDENSEUR Structure composée de milliers de tubes de petit diamètre danslesquels circule l’eau de refroidissement, – généralement prélevéedans une rivière ou en mer –, au contact desquels la vapeur va se refroidir et prendreune forme liquide, par condensation.
Fonctionnement d’une centrale thermique à flamme « classique »
CERTIFICATIONEDF a obtenu lacertification ISO 14001,label international sur l’environnement(contrôle de la qualitéde l’air, de l’eau, etc.).
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Elles entraînent un alternateur qui produit de l’électricité à une tension de 20 000 volts. L’électricité est injectée sur le réseau après avoir étéportée à 225 000 volts, ou à 400 000 volts, à l’aide d’un transformateur de puissance. La vapeur qui a étéutilisée est envoyée vers un condenseur , dans lequelcircule de l’eau froide. Au contact de celle-ci, elle se transforme en eau, qui est récupérée et envoyée à nouveau dans la chaudière. L’eau utilisée pour le refroidissement est restituée au milieu naturel ou renvoyée dans le condenseur.
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>EDFÉNERGIE THERMIQUE À FLAMME
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TOURNÉE VERS UNE ÉNERGIE
>CENTRALES ÀCHARBON PROPREEDF investit dans ce domaine, notammentvia sa filiale EnBW.
réduisent proportionnellementles émissions de CO2, grâce àune meilleure combustion.Leurs équipements de désul-furation et de dénitrification trèsperformants permettent deréduire encore les concentrationsen oxydes de soufre, oxydesd’azote et poussières. Ces cen-trales diffèrent des centralesactuelles par une températureet une pression plus vives, quinécessitent encore des recher-ches pour développer des maté-riaux résistant à des températuressupérieures à 600-700 °C.
L’AVENIR
ans les prochainesdécennies, les centralesthermiques à flammevont continuer de jouer
un rôle déterminant dans la pro-duction d’électricité. Dans lemonde, où elles constituent toujours la principale sourced’énergie. En France également,où elles interviennent pour faire face aux demandes très fortesd’électricité. Mais pour assumercorrectement leur mission, ellesdevront faire face à un doubledéfi : celui de l’environnementet celui de la performance.Ainsi, les exploitants de centralesthermiques à flamme disposentdésormais de techniques trèssophistiquées. Par exemple, pourla combustion au gaz, il existe destechnologies à cycle combiné(voir page 9) dont les émissionsde gaz polluants et de poussièressont très faibles. Pour la combus-tion au charbon, EDF étudie la mise au point de nouvelles centrales à charbon propre dites« supercritiques », voire « ultra-critiques », équipées d’un trai-tement poussé de fumée.Caractérisées par un meilleur ren-dement, ces centrales produisentplus d’électricité pour une mêmequantité de charbon brûlé. Elles
D
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« FAUX : le thermique
à flamme restera un moyen
efficace pour faire face aux
pointes de consommation et le
premier moyen de production
d’électricité dans le monde.
Il est vrai que la combustion
de charbon, de gaz ou de fioul
entraîne l’émission de produits
tels que le dioxyde de soufre,
l’oxyde d’azote, le gaz carbonique
et des poussières. Mais les
réglementations sont de plus
en plus strictes et les moyens
techniques pour les réduire
de plus en plus performants.
Par exemple, à Vitry, nous
utilisons des brûleurs “bas Nox”,
qui réduisent les émissions
d’oxyde d’azote, ainsi que des
mélanges de charbon de diverses
origines pour obtenir un produit
contenant peu de soufre et
produisant peu de cendres. »
IDÉE REÇUE« Le thermique à flamme n’a pas d’avenir car il pollue ! »
LE SAVIEZ-VOUS ?EDF dispose d’un savoir-faire mondialementreconnu : EDF construitet exploite des cyclescombinés gaz, auVietnam et au Brésilnotamment.
>Éclairage de nuit à la centralethermique à cycle combiné à Phu My (Vietnam).
> LA CENTRALE À CYCLECOMBINÉ GAZ La centrale à cycle combiné gaz (CCG) est constituée d’uneturbine à combustion (TAC) etd’une turbine à vapeur (TAV). À la sortie de la TAC, les gazd’échappement sont récupérésdans une chaudière, ce quipermet de produire de la vapeur. Celle-ci est envoyéedans la turbine à vapeurcouplée à un alternateur. Avec la même quantité de combustible, il y a une double productiond’électricité – celle de la TAC et celle de la TAV –, et donc un rendement
beaucoup plus important.
>L’AVENIR ?
LE CAPTAGE DE CO2Pour enrayer l’augmentation de la concentration atmosphérique du CO2qui contribue au réchauffement climatique,l’une des solutions envisagées est la capture et le stockage géologique du CO2. En attendantd’autres formes d’énergie moins polluantes, il est indispensable, pendant les décennies à venir,de développer les technologies permettant decapturer à la source le CO2 émis. Une fois capturé, celui-ci pourrait être stocké dans les couchesprofondes des sous-sols dont il a souvent été extrait.
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André Cazus, directeur de
la centrale thermiquede Vitry-sur-Seine
(Val-de-Marne)
