Produire l’électricité - ENGIE Electrabelcorporate.engie-electrabel.be/wp-content/uploads/2016/04/160420... · Salle des machines avec turbine à vapeur et alternateur 2,5 millions

Produire l’électricité investir dans un parc diversifié

3

VALEURSExigence

Engagement Audace

Cohésion

collaborateurs

4 855

millions de clients

2,83

de vente d’électricité

et de gaz naturel

85,8 TWh

d’investissements et de maintenance

453 millions EUR

de capacité d’énergie

renouvelable

486 MWde capacité de

production

9 020 MW2

de production d’électricité

33,8 TWh2

CHIFFRES CLÉS ELECTRABEL1

1 année 20142 part d’Electrabel

1Produire l’électricité

UN ACTEUR MAJEUR DANS LE PAYSAGE ÉNERGÉTIQUE BELGE

Electrabel est en Belgique un acteur industriel majeur, premier pro-ducteur d’électricité du pays. L’entreprise dispose d’un parc de pro-duction diversifié composé de 83 sites de production.

C’est aussi une entreprise de services qui fournit 2,83 millions de clients en électricité, gaz naturel et solutions innovantes.

Très implantée localement, Electrabel est un acteur économique et social majeur. Grand employeur, l’entreprise investit chez nous plus de 400 millions d’euros chaque année.

Vente de gaz et d’électricité> Services

et solutions innovants

Production d’électricité

> Parc local et diversifié

Si Electrabel est souvent citée comme référence en matière d’électricité et de gaz naturel en Belgique, c’est parce qu’elle joue un rôle important depuis plus d’un siècle en tant que fournisseur et producteur d’énergie. Electrabel est également forte de son appartenance au Groupe ENGIE (le nouveau nom de GDF SUEZ), un leader mondial, expert et actif sur toute la chaîne de l’énergie.

Engagement socialLa précarité énergétique, l’égalité des sexes, l’accès au travail, la solidarité, l’intégration sociale, la protection de l’environnement, la valorisation du patrimoine culturel.

2 Produire l’électricité

UNE PRODUCTION LOCALE ET UNE AMBITION VERTE AFFICHÉE9 020 MW : c’est la capacité du parc de pro-duction d’Electrabel en Belgique. L’entreprise a opté pour la diversification. C’est ainsi que presque 200 unités de production, très grandes ou plus petites, composent ce parc qui repose tant sur les technologies renouve-lables, des centrales au gaz naturel à haut rendement et des centrales nucléaires. L’em-preinte carbone de ce mix énergétique est particulièrement faible. 64 % du parc n’émet pas de CO2.

Electrabel est aussi le premier investisseur vert du pays et le premier producteur d’élec-tricité verte en Belgique. L’entreprise affiche à ce sujet ses ambitions : doubler sa capaci-té éolienne terrestre d’ici 2020. Pour y arri-ver, Electrabel attache une importance toute particulière au dialogue avec les riverains. Ces derniers sont invités à prendre part activement aux projets éoliens locaux via la coopérative Electrabel CoGreen.

Herdersbrug Knippegroen

Rodenhuize

Awirs

Drogenbos

Tihange

Doel

Saint-GhislainAmercoeur

Plate Taille

Coo

Zandvliet Power Rodenhuize

Wondelgem Volvo Trucks

LochristiDS Textile

BASFHoogstraten

Sint-Gillis-Waas

Gembloux Bütgenbach

Quévy

Zwevegem

Kasterlee

Perwez

Ford GenkLanaken

SchellePathoekeweg

Zeebrugge

IzegemPoperinge

DourLeuze-Europe

Frasnes-lez-Anvaing

Bullange

Volvo Cars

HerdersbrugKnippegroen

Awirs

Drogenbos

Tihange

Doel

Saint-Ghislain

AmercoeurCoo

Zandvliet Power

Rodenhuize


LochristiDS Textile

BASFHoogstraten

Sint-Gillis-Waas

Gembloux

Bütgenbach

Quévy

Zwevegem

Kasterlee

Perwez

Ford Genk

Lanaken

Schelle

Pathoekeweg

Zeebrugge

IzegemPoperinge

Dour

Leuze-Europe

Frasnes-lez-Anvaing

Bullange

Volvo Cars

Centrale nucléaire Centrale classique Cogénération Centrale de pompage Turbine gaz-vapeur (TGV) Parc éolien Panneau photovoltaïque (>0,2 MW) Biomasse (centrale classique) Centrale hydroélectrique

(situation fin 2014)

sites de production

83

producteur d’énergie verte

en Belgique

1er


LE CLIENT AU CENTRE DE TOUTES LES ATTENTIONSLe client est au centre de l’action et de l’in-novation d’Electrabel. Clients résidentiels, PME, grandes entreprises et industriels, chacun est accompagné en fonction de son profil et de ses besoins.

En plus des prix compétitifs, Electrabel a la volonté de se distinguer par un service clien-tèle irréprochable et multiplie les canaux qui doivent permettre d’entrer facilement en contact avec ses experts.

Le développement de solutions intelligentes est aussi au cœur des priorités de l’entre-prise. Seule ou avec des partenaires, Elec-trabel fournit des services (produits Smart, diagnostique, isolation, chauffage…) qui permettent d’optimiser et de réduire sa consommation d’énergie.

Electrabel est aussi très active dans les so-lutions de mobilité verte, électrique ou au gaz naturel. Elle installe également en parte-nariat des unités de cogénération chez ses clients industriels.

UNE VALEUR AJOUTÉE POUR LA SOCIÉTÉActeur ancré depuis plus d’un siècle en Belgique, Electrabel, bien connu du grand public, a toujours inscrit son action au cœur de la société.

En tant qu’employeur de référence, l’entre-prise encourage la formation et le dévelop-pement professionnel de ses 5 000 colla-borateurs et fait de la sécurité au travail de chacun sa priorité.

Producteur local, Electrabel entretient un dialogue ouvert avec les riverains de ses ins-tallations et élabore des outils spécifiques d’information à leur égard.

Consciente de l’impact qui peut être le sien, Electrabel déploie une politique de proximité volontariste. L’entreprise a mis sur pied un programme de lutte contre la précarité éner-gétique. Elle soutient aussi de nombreuses associations actives dans les trois régions du pays. Ainsi, chaque année, 40 projets culturels et sociétaux sont valorisés. Ils permettent, entre autres, l’intégration par le sport et accordent une attention particulière aux besoins des publics fragilisés.

Les consommateurs sont toujours à la recherche de solutions innovantes pour économiser l’énergie, un besoin auquel la gamme Smart d’Electrabel apporte une réponse : www.electrabel.be/smart

Le webcaféUne question à propos des tarifs, des nouvelles technologies ou simplement sur l’actualité de l’énergie ? Rendez-vous sur : www.electrabel.be/webcafe

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P

URGENCE


UN MARCHÉ ÉNERGÉTIQUE LIBÉRALISÉ

Équilibre !L’électricité ne se stocke pas en grande quantité.

À tout moment l’offre et la demande d’électricité doivent être en équilibre sous peine

d’interruption.

LES PRODUCTEURSÀ partir de technologies différentes, ils

produisent en Belgique ou à l’étranger de l’électricité qui sera injectée sur le réseau.

Electrabel, le plus grand producteur d’électricité en Belgique, produit localement près de ses

clients.

LES GESTIONNAIRES DE RÉSEAU DE DISTRIBUTIONIls assurent la distribution de l’électricité (et du gaz) jusqu’au

consommateur final via le réseau de moyenne et basse tension. Ils sont aussi responsables de l’aménagement et de l’entretien du

réseau, des raccordements et des relevés de compteurs. Ces missions sont assurées essentiellement par Eandis et Infrax

(Flandre), Ores (Wallonie) et Sibelga (Bruxelles).

LE GESTIONNAIRE DE RÉSEAU DE TRANSPORT1

En Belgique, c’est Elia qui transporte l’électricité depuis les centrales, via le réseau haute tension, vers les grands utilisateurs

industriels et les réseaux de distribution. Elia gère le réseau HT en s’assurant qu’il y a à tout moment équilibre entre l’offre et la

demande d’électricité.

1. Fluxys gère le réseau de transport et les lieux de stockage du gaz naturel.

12

P

URGENCE


LES FOURNISSEURSLes fournisseurs soit achètent sur un marché de l’énergie de l’électricité (et du gaz) qu’ils revendent soit, comme Electrabel, la produisent et la vendent à leurs clients. Le fournisseur est aussi le point de contact pour le client final.

LES CLIENTSParticuliers, entreprises ou collectivités choisissent librement leur fournisseur d’électricité. Le marché est en Belgique très concurrentiel. Le client peut aussi parfois lui-même être producteur s’il dispose d’une installation photovoltaïque, éolienne ou de cogénération par exemple.

LES GOUVERNEMENTS ET LES RÉGULATEURS • Les gouvernements définissent la

politique énergétique du pays et des régions.

• Les régulateurs contrôlent les acteurs de marché et s’assurent du respect des normes. Il s’agit de la CREG (niveau fédéral), de la VREG (Flandre), de la CWaPE (Wallonie) et de Brugel (Bruxelles).

49% Coûts de réseau (transport et distribution) 32% Énergie 11% Contributions énergie verte et cogénération 8% Taxes et suppléments

RÉPARTITION DE LA FACTURE TOTALE D’ÉLECTRICITÉ EN WALLONIE

Même si l’éner-gie ne constitue

que 32 % de la facture, c’est le fournisseur qui est chargé de facturer la tota-lité des différents postes au client final (énergie, transport, distribution,

taxes).


QU’EST-CE QUE L’ÉLECTRICITÉ ?Un courant invisibleToute matière se compose d’atomes, eux-mêmes constitués d’un noyau autour du-quel gravitent des électrons de charge né-gative. Le noyau se compose quant à lui de protons de charge positive et de neutrons dépourvus de charge. Les électrons consti-tuent la source d’électricité.

Comment tout cela fonctionne-t-il réellement ?Le noyau et les électrons sont en équilibre, sauf si cet ordre vient à être bousculé. En frottant par exemple un peigne en plastique avec un morceau de tissu, des électrons passent du tissu au peigne. Celui-ci est alors chargé négativement et peut attirer des objets légers comme une feuille de papier. Ce phénomène de déplacement d’électrons s’appelle électricité statique.

On parle de courant électrique lorsque les électrons circulent à travers un matériau conducteur. Celui-ci aura de préférence une faible résistance électrique comme un fil de cuivre ou d’aluminium. La mise en mouve-ment ou la circulation d’électrons produit un courant électrique.

Le saviez-vous ?Nous devons le concept de l’électri-cité à Thalès de Milet. Ce scienti-

fique grec a découvert vers 600 av. J.-C. qu’il pouvait attirer des objets légers avec de l’ambre jaune après l’avoir frotté de sa main. Êlektron est le mot grec signifiant ambre : le nom électricité en est dérivé.

Entretien du stator d’un alternateur


Comment produit-on de l’électricité ?Dans une centrale électrique, l’électricité est produite par une série de transforma-tions énergétiques. La combustion du carburant (énergie chimique) ou la fission nucléaire (énergie nucléaire) dégage de la chaleur (énergie thermique) qui transforme de l’eau en vapeur. Cette vapeur entraîne une turbine (énergie mécanique) laquelle fait tourner un alternateur. Celui-ci trans-forme l’énergie mécanique en énergie élec-trique.

Le rotor tourne à une vitesse constante pour produire de l’électricité à une fré-quence réseau précise de 50 hertz. Concrè-tement, le courant passe 50 fois dans un sens et 50 fois dans l’autre à chaque se-conde, d’où son nom de courant alternatif.

Outre les centrales électriques thermiques qui fonctionnent à la vapeur, d’autres tech-nologies permettent de produire de l’électri-cité. Elles transforment par exemple l’éner-gie du vent (éoliennes), de l’eau (centrales hydroélectriques) ou du soleil (panneaux photovoltaïques) en énergie électrique.

Une centrale nucléaire de 1 000 MW peut produire

près de 9 milliards de kilowattheures (kWh)

par an, soit l’équivalent de la consommation

annuelle de 2,5 millions de ménages.

L’alternateur se compose d’un rotor et d’un stator. Le rotor est un électro-aimant rotatif qui est excité par une source indépendante de courant continu. Il tourne dans le sta-tor, un cylindre fixe entouré de bobines de cuivre. La rotation du rotor produit un cou-rant alternatif dans les bobines du stator, selon le principe de l’induction électroma-gnétique. En résumé, l’électro-aimant du ro-tor produit un champ magnétique tournant qui va créer un courant électrique, c.-à-d. un mouvement d’électrons dans un conduc-teur, en l’occurrence les bobines en cuivre du stator.

Salle des machines avec turbine à vapeur et alternateur

2,5 millions


Les transformateurs limitent les pertes de transportL’électricité produite par l’alternateur a une tension de quelque 15 à 20 kilovolts (kV). Si le courant était transporté à ce bas niveau de tension, trop d’énergie serait perdue en cours de route. Afin de transporter le cou-rant jusqu’aux usagers avec un minimum de pertes, des transformateurs portent la tension à la sortie de l’alternateur à 150 ou 380 kV. Via le réseau électrique, le cou-rant parvient au consommateur à la tension voulue par l’intermédiaire des postes de transformation où la tension est de nou-veau abaissée.

Vous avez dit watt?

Volt (V) : la tension électrique ; générale-ment 230 volt dans les maisons

Ampère (A) : l’intensité du courant électrique

Watt (W) : la puissance (watt = volt x ampère) ; une lampe avec une puissance de 60 watts

Wattheure (Wh) : l’énergie produite ; une centrale avec une puissance de

1 watt qui fonctionne pendant 1 heure produit 1 wattheure

Énergie chimique

Combustibles Chaudière à vapeur

Turbine à vapeur Alternateur Transformateur et ligne haute tension

Énergie thermique

Énergie mécanique

Énergie électrique

Transformations énergétiques dans une centrale thermique classique


Respecter l’environnementUne centrale électrique à charbon est équi-pée d’un système d’épuration qui extrait le dioxyde de soufre (SO2) et l’oxyde d’azote (NOX) des gaz des fumées avant leur sor-tie de la cheminée. Les fines poussières (appelées cendres volantes) sont quant à elles récupérées dans des trémies grâce à un électrofiltre.

Après son passage dans la turbine où elle libère son énergie, la vapeur passe dans un condenseur où, au contact de milliers de tubulures remplies d’eau froide, elle se condense et retourne sous forme d’eau vers la chaudière.

La plupart des centrales refroidissent l’eau du condenseur devenue relativement chaude dans une tour de refroidissement en forme d’hyperbole. L’eau y entre en contact avec un courant d’air ascendant créé par le tirage naturel (effet de chemi-née de la tour de refroidissement). L’eau se refroidit et retombe sous forme de gout-telettes dans le bassin situé au pied de la tour. Quant à l’air réchauffé, saturé de va-peur d’eau, il s’échappe de la tour en un nuage de vapeur blanc. Une grande partie de l’eau de refroidissement refroidie est repompée vers le condenseur et réutilisée. Seul 1 à 1,5 % s’évapore.

Certaines centrales thermiques classiques ne disposent pas de tour de refroidisse-ment et rejettent les eaux de refroidisse-ment réchauffées dans les eaux de sur-face. Le débit de celles-ci est dans ce cas suffisant pour limiter une augmentation de la température des eaux.

De multiples combustiblesUne centrale thermique classique brûle du gaz naturel, du charbon, du fuel ou de la biomasse dans une chaudière à vapeur. La chaleur des gaz de fumées et des flammes chauffe la tuyauterie de la chaudière et transforme progressivement l’eau qui y cir-cule en vapeur. Celle-ci fait tourner la tur-bine à vapeur qui à son tour entraîne l’alter-nateur pour produire de l’électricité.

LES CENTRALES THERMIQUES CLASSIQUES

Turbine à vapeur

Centrale de Knippegroen

central CLASSIQUE

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12

1


35 %Une centrale thermique classique transforme

35 à 40 % de l’énergie du combustible en

électricité.

1 Combustible

2 Chaudière à vapeur

3 Turbine à vapeur

4 Alternateur

5 Excitatrice

6 Transformateur

7 Lignes haute tension

8 Condenseur

9 Tour de refroidissement

10 Électrofiltre

11 Dénitrification

12 Désulfuration

plus d’images : www.electrabel.com

central TGV avec aérocondensateur

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LES CENTRALES TGV (TURBINE GAZ-VAPEUR)

1 Combustible (gaz naturel)

2 Chambre de combustion

3 Turbine à gaz

4 Alternateur

5 Excitatrice

6 Transformateur


8 Chaudière de récupération

9 Cheminée

10 Turbine à vapeur

11 Aérocondenseur

56 %Les centrales TGV transforment en

électricité plus de 56 % de l’énergie du

combustible.


7

6


À la sortie de la turbine, la vapeur se condense dans un aérocondenseur ou dans un condenseur à eau. Dans le cas d’un aérocondenseur, la vapeur traverse un grand nombre de tubulures, refroidies par un courant d’air ambiant produit par de grands ventilateurs. Au contact de l’air froid, la vapeur se condense et retourne sous forme d’eau vers la chaudière de ré-cupération.

Dans le cas de condensation de la vapeur dans un condenseur à eau, l’eau réchauffée est refroidie dans une tour de refroidisse-ment, comme cela se passe dans une cen-trale thermique classique.

Deux en unLa production d’électricité dans une cen-trale TGV commence par la combustion de gaz naturel dans la chambre de combustion d’une turbine à gaz. Les gaz de combus-tion chauds entraînent la turbine. Celle-ci est couplée à un alternateur qui produit de l’électricité une première fois.

Les gaz de combustion quittent la turbine à gaz et aboutissent dans la chaudière de récupération. Ils servent à chauffer la tuyauterie dans laquelle circule de l’eau qui sera transformée en vapeur sous l’ef-fet de la chaleur. Les gaz de combustion s’échappent ensuite par une cheminée.

À son tour, la vapeur chaude entraîne une turbine à vapeur couplée à un alternateur. De l’électricité est ainsi produite une deu-xième fois.

La turbine à gaz et la turbine à vapeur peuvent soit être couplées à un même al-ternateur (configuration single-shaft), soit à deux alternateurs distincts (multi-shaft).

Le saviez-vous ?Aucun pylône et ligne haute tension autour des centrales TGV de Saint-Ghislain et de

Herdersbrug : tous les câbles sont souterrains.

« Repowering » des centrales classiquesLes centrales thermiques classiques peuvent faire l’objet d’un repowering afin d’en augmenter la puissance et le rende-ment, en les transformant en unités TGV. Un tel repowering consiste à remplacer la chaudière à vapeur classique avec brûleurs par une turbine à gaz disposant de son alternateur et de son transformateur propres, ainsi que d’une chaudière de récu-pération de vapeur en aval.

Centrale TGV de Saint-Ghislain - Station de décompression du gaz naturel


LES UNITÉS DE COGÉNÉRATION

minée jusqu’au client industriel, qui l’utilise dans sa chaîne de production. Une fois la chaleur cédée, la vapeur se condense et retourne sous forme d’eau, généralement vers la chaudière de récupération.

Il est à noter que les centrales thermiques classiques fournissent parfois aussi de la chaleur, sous forme de vapeur, à des en-treprises.

Deux formes d’énergie à partir d’un seul combustible La cogénération consiste à produire simul-tanément chaleur et électricité dans une même installation. La chaleur est produite à titre principal, tandis que la production d’électricité est secondaire. Toute unité de cogénération est conçue sur mesure, en fonction des besoins de chaleur locaux.

La cogénération à partir de moteurs à gaz est indiquée pour des sites industriels de petites ou moyennes tailles et des centres de services. Elle couvre idéalement des besoins en puissance électrique compris entre 1 et 5 MW et en eau chaude d’une température de 50 à 110 °C.

Le moteur à gaz entraîne un alternateur qui produit de l’électricité. La chaleur des circuits de refroidissement du moteur et des gaz de combustion réchauffe un circuit d’eau par l’intermédiaire d’échangeurs de chaleur. Le client utilise cette eau chaude pour couvrir des besoins de chaleur indus-triels ou résidentiels, comme par exemple le chauffage de bâtiments ou de serres.

La cogénération à partir de turbines à gaz est adaptée à la grande industrie, pour cou-vrir une puissance électrique de plus de 5 MW et des besoins en vapeur à partir de 20 tonnes/heure.

La production d’énergie dans une instal-lation de cogénération de grande taille débute par la combustion de gaz naturel dans la chambre de combustion d’une tur-bine à gaz. Les gaz de combustion chauds entraînent la turbine couplée à un alterna-teur qui produit de l’électricité. Après avoir quitté la turbine à gaz, les gaz de com-bustion passent dans une chaudière de récupération où ils chauffent la tuyauterie dans laquelle circule de l’eau. Celle-ci se transforme en vapeur chaude et est ache-

Unités de cogénération sur le site de Total

central CONGENERATION

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1011

illustrateur


1 Combustible (gaz naturel)


3 Turbine à gaz

4 Alternateur

5 Excitatrice

6 Transformateur


8 Chaudière de récupération

9 Alimentation d’eau

10 Conduite de vapeur

11 Client industriel

Les unités de cogénération transforment près de 85 % de l’énergie du combustible en chaleur

et en électricité.

85 %


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3


LES TURBINES À GAZ ET TURBOJETS

Démarrages à la carteLes turbines à gaz et les turbojets peuvent démarrer rapidement mais leur rendement est limité. Ces installations servent d’uni-tés de pointe et de secours pour couvrir des pics de consommation inattendus et dé-marrer en cas de panne soudaine d’autres unités de production. Elles fonctionnent comme un moteur d’avion à réaction et se composent d’un compresseur, d’une chambre de combustion et d’une turbine. Le compresseur aspire l’air, le comprime et l’injecte dans la chambre de combustion. Le gaz naturel (turbine à gaz) ou le kéro-sène (turbojet) y est injecté pour être brûlé. Les gaz de combustion chauds font tourner la turbine, qui entraîne un alternateur pour produire de l’électricité.

1 Combustible (gaz naturel ou kérosène)

2 Compresseur


4 Turbine

5 Alternateur

6 Transformateur plus d’images : www.electrabel.com

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L’énergie des déchetsLe fonctionnement d’une unité de récupéra-tion d’énergie est comparable à celui d’une centrale thermique classique : la combustion de déchets ménagers et industriels fournit la chaleur nécessaire pour produire la vapeur. Ces installations, souvent appelées inciné-rateurs, se trouvent sur les terrains d’entre-prises de traitement de déchets.

Le captage du biogaz libéré dans les dé-charges lors de la décomposition de la partie organique des déchets et sa trans-formation en électricité à l’aide d’un moteur au gaz constitue une autre forme de récu-pération d’énergie.

Du biogaz, provenant de la fermentation de flux résiduels organiques issus des proces-sus industriels, peut également être utilisé comme combustible, par exemple dans une installation de cogénération fonctionnant avec un moteur au gaz.

Incinérateur de Bruxelles-Énergie à Schaerbeek

Les trois unités de récupération d’énergie du parc de production d’Electrabel produisent assez d’électricité pour

130 000 ménages.

LES UNITÉS DE RÉCUPÉRATION D’ÉNERGIE

130 000



Un processus maîtriséLe principe de fonctionnement d’une cen-trale nucléaire ressemble fondamenta-lement à celui d’une centrale thermique classique. Seule la manière de produire la chaleur diffère : elle est produite par un processus de fission de noyaux d’atomes lourds, tels que ceux de l’uranium, à l’inté-rieur d’un réacteur.

La matière fissile est le combustible d’une centrale nucléaire ; généralement il s’agit d’uranium-235 naturel extrait des mines qui est enrichi (c.-à-d. concentré). Il est ensuite pressé en pastilles céramiques et inséré dans de longues tiges métalliques : les barres de combustible nucléaire. Plu-sieurs barres de ce type forment un élé-ment de combustible nucléaire. Ces élé-ments viennent se loger dans le cœur du réacteur de la centrale, au sein duquel se produisent les fissions nucléaires.

LES CENTRALES NUCLÉAIRES

Cuve du réacteur et générateurs de vapeur

1

3

2

4


La réaction de fission est obtenue en bom-bardant les noyaux d’uranium avec des neu-trons qui se déplacent à la vitesse adéquate. À chaque fission d’un noyau, deux ou trois neutrons sont libérés qui, à leur tour, peuvent provoquer de nouvelles fissions et entraîner une réaction en chaîne. Afin d’entretenir une réaction en chaîne contrôlée, chaque fission ne peut donner lieu qu’à une seule nouvelle fission réalisée par un neutron et le surplus de neutrons libérés doit être éliminé.

En ajoutant de l’acide borique à l’eau qui circule dans le réacteur (eau du circuit pri-maire) et en introduisant des grappes de réglage dans le réacteur, la quantité voulue de neutrons est absorbée et la réaction sous contrôle. En laissant descendre à la fois toutes les barres de réglage dans le réacteur, la réaction est arrêtée dans un délai de 1,3 seconde.

La fission nucléaire

1 Un neutron.

2 L’eau présente dans le bassin du réacteur sert de modé-rateur de vitesse : il freine la vitesse du neutron pour lui permettre d’atteindre le noyau.

3 Le neutron frappe le noyau d’un atome d’uranium.

4 Il crée une réaction de fission libérant de l’énergie sous la forme de chaleur et de rayonnement. Il en résulte des pro-duits de fission et de nouveaux neutrons qui frapperont à leur tour des noyaux d’uranium. C’est la réaction en chaîne.

La fission totale de 1 kg d’uranium-235 fournit 3 000 000 de fois plus d’énergie

thermique que la combustion de 1 kg de charbon.

3 millions

Râtelier de stockage du combustible irradié dans une piscine de désactivation

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C

D

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1


Principe de fonctionnement des réacteurs PWRLes centrales nucléaires les plus répan-dues, comme celles de Doel et de Tihange, sont de type PWR (Pressurised Water Reac-tor ou réacteur à eau pressurisée). Elles possèdent trois circuits d’eau entièrement indépendants les uns des autres.

La chaleur libérée par la fission des noyaux d’uranium est transmise à l’eau qui circule, dans un circuit fermé, le long des barres de matière fissile. Ce premier circuit s’appelle circuit primaire. L’eau est portée à très haute température – plus de 300 °C – mais ne bout pas et ne se transforme pas en vapeur car elle est maintenue, grâce à un pressuriseur, à une forte pression d’environ 155 bars, d’où la dénomination de « réac-teur à eau sous pression ».

I Circuit primaire

2 Circuit secondaire

3 Circuit tertiaire

A Réacteur

B Générateur de vapeur

C Turbine

D Condenseur

Salle de commande

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1 Réacteur

2 Crayons de combustible

3 Grappes de réglage

4 Pressuriseur

5 Générateur de vapeur

6 Pompe primaire

7 Eau d’alimentation du circuit primaire

8 Eau d’alimentation du circuit secondaire

9 Vapeur

10 Turbine haute pression

11 Turbine basse pression

12 Condenseur

13 Pompe d’alimentation

14 Alternateur

15 Excitatrice

16 Transformateur


18 Source d’eau de refroidissement

19 Prise d’eau de refroidissement

20 Eau de refroidissement froide

21 Eau de refroidissement réchauffée

22 Tour de refroidissement

23 Courant d’air ascendant

24 Vapeur

25 Rejet d’eau de refroidissement

26 Consommateurs

Le saviez-vous ?Des faucons pèlerins nichent sur les

tours de refroidissement des centrales de Doel et Tihange. Ces rapaces les utilisent comme sites de nidification alternatifs aux falaises, leur biotope

naturel.



L’eau chaude du circuit primaire cède à son tour la chaleur à un deuxième circuit fermé, le circuit secondaire. Ils sont hermétiquement séparés l’un de l’autre. L’échange de chaleur s’effectue dans un générateur de vapeur, un grand échangeur de chaleur de forme cylin-drique et composé de milliers de tubes en U renversé. L’eau du circuit primaire transite à l’intérieur de ces tubes et transmet sa chaleur à l’eau du circuit secondaire qui circule le long du côté extérieur des tubes. L’eau se réchauffe et se transforme en vapeur qui va actionner une turbine couplée à un alternateur qui pro-duit de l’électricité.

Après le transfert de l’énergie thermique dans le générateur de vapeur, une pompe primaire refoule l’eau du circuit primaire en circuit fermé vers le réacteur.

La vapeur utilisée par les turbines se refroidit dans un condenseur où elle se transforme une nouvelle fois en eau suite au contact avec les milliers de tubes dans lesquels cir-cule l’eau de refroidissement d’un troisième circuit. Elle peut ensuite revenir dans le gé-nérateur de vapeur afin d’y être une nouvelle fois chauffée à l’état de vapeur.

Les centrales nucléaires utilisent une tour de refroidissement pour faire baisser la température de l’eau de refroidissement. Elle est ensuite réutilisée pour refroidir la vapeur dans le condenseur.

Couvercle d’un réacteur

1 2 3 4 5

Le combustible nucléaire est

enveloppé cinq fois pour prévenir

le rejet de radioactivité.

5xMesures de sûretéDès la conception et la construction des installations, tout est mis en œuvre pour que les matières radioactives produites par la réaction nucléaire n’entrent pas en quantité significative en contact avec l’envi-ronnement. Ainsi, une série de barrières de confinement successives isolent complète-ment l’uranium et les produits de fission hautement radioactifs pour prévenir le rejet de radioactivité.

Assemblages du combustible nucléaire

1 L’oxyde d’uranium est compressé sous la forme de pastilles.2 Les pastilles sont à leur tour empilées dans des barres de combustible hermétiques.

3 Ces barres sont ensuite assemblées en éléments combustibles et placées dans la cuve du réacteur, dont la paroi en acier fait 25 cm d’épaisseur.

4 Une première enceinte empêche tout rejet de radioactivité hors du bâtiment du réac-teur ; elle résiste à une forte pression de l’intérieur.

5 Une seconde enceinte en béton armé protège les installations d’éventuels accidents externes. Elle est conçue pour faire face à différents scénarios d’incidents ou d’ac-cidents comme par exemple une explosion, un incendie, une inondation, un tremble-ment de terre, l’impact d’un avion. Une dépression entre les deux enceintes permet d’éviter tout rejet non contrôlé de radioactivité vers l’extérieur.


LES ÉOLIENNES

Le fonctionnement d’une éolienne est as-sez simple. La nacelle tourne automatique-ment le nez, ainsi que les axes des pales, dans la direction du vent. Lorsque le vent entraîne les pales, le multiplicateur conver-tit leur faible régime de rotation en une vi-tesse supérieure au niveau du générateur. Celui-ci produit de l’électricité, tandis que le transformateur, situé au pied du mât, élève la tension du courant produit. Le rac-

cordement au réseau s’effectue au moyen d’un câble souterrain. La puissance d’une éolienne onshore (terrestre) varie actuelle-ment entre 2 et 3,5 MW. Il est fréquent de voir des éoliennes de 2 MW avec un mât de 100 m de haut et un rotor de 90 m de diamètre, pour un poids total de quelque 265 tonnes.

Une énergie intermittenteLa vitesse du vent détermine la production d’énergie d’une éolienne, laquelle est par conséquent variable et difficilement prévi-sible. Les éoliennes fonctionnent rarement à pleine puissance. Elles ne tournent que si la vitesse du vent s’élève à 3 m/s et atteignent leur pleine puissance à une vi-tesse de 12 m/s. À partir d’une vitesse du vent de 25 m/s, les éoliennes sont mises à l’arrêt pour des raisons de sécurité. L’ar-rêt immédiat de la turbine est également déclenché dès qu’un risque de gel sur les pales est détecté.

Comme le vent est très changeant, la pro-duction d’énergie des éoliennes n’est pas constante et fluctue fortement. Les produc-teurs recourent à des logiciels spéciaux qui intègrent des informations météorolo-giques et des données du terrain pour pré-dire au mieux la production des turbines. Ils doivent à tout moment prévoir la capa-

Le niveau sonore d’une éolienne positionnée à une distance de 500 m équivaut à celui qui règne dans une

bibliothèque.

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cité de réserve requise et, quand il n’y a pas ou peu de vent, ils doivent faire appel à d’autres sources d’énergie et d’autres centrales afin d’assurer en permanence la production d’électricité et la continuité de l’approvisionnement.

L’éolien offshoreEn mer, les vents sont à la fois plus forts et plus réguliers. Alors que sur terre les éo-liennes délivrent en moyenne l’équivalent de 2 000 à 2 200 heures (± 25 % du temps) de pleine puissance, en mer leur rendement atteint en moyenne 3 400 heures équivalent pleine puissance, les meilleurs sites pou-vant aller jusqu’à 4 000 heures.

L’espace disponible en mer autorise l’ins-tallation d’éoliennes plus puissantes et plus volumineuses. L’industrie offshore s’oriente vers des turbines de 6 ou 7 MW, avec un rotor pouvant dépasser 150 m d’envergure.

1 Nacelle

2 Pales

3 Mât

4 Multiplicateur

5 Générateur


Construction du parc éolien de Poperinge


LES CENTRALES À BIOMASSE

Le vert par le vertElectrabel exploite aux Awirs (Flémalle) et à Rodenhuize des centrales électriques clas-siques qui utilisent à 100 % de la biomasse – des pellets de bois – pour produire de l’électricité.

Les pellets arrivent par bateau et sont convoyés par bande transporteuse jusque dans des silos. Ils sont ensuite acheminés vers des broyeurs à marteaux qui les ré-duisent en poussière de bois. Celle-ci est alors transportée par voie pneumatique vers les brûleurs dans la chaudière où elle est brûlée. La chaleur des flammes est cé-dée à la tuyauterie de la chaudière et elle transforme progressivement l’eau qui y cir-cule en vapeur.

L’electricité est alors produite de la même manière que dans une centrale classique à combustible fossile comme le charbon.

Il existe encore d’autres possibilités pour transformer la biomasse en électricité :

• la combustion directe de biomasse avec du charbon est une première possibilité : la biomasse est moulue avec du char-bon et le tout est ensuite soufflé dans la chaudière de combustion ;

Centrale de Rodenhuize (Max Green) - silos de biomasse

central biomasse

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1 Biomasse (bois)

2 Gazogène (au bois)

3 Biogaz

4 Chaudière à vapeur

5 (Poussière/pellets de) bois

6 Parc à charbon

7 Charbon pulvérisé

• une deuxième possibilité consiste à in-jecter de la poussière de bois dans les conduites destinées au charbon pulvéri-sé afin d’y être brûlée simultanément. La poussière de bois peut soit être livrée, soit être produite sur site. Elle peut aussi être utilisée en tant que combustible unique ;

• enfin, la biomasse peut également être transformée en biogaz qui sera ensuite brûlé (simultanément avec du charbon) dans la chaudière. Le biogaz peut être produit par gazéification de copeaux de bois dans un gazogène au bois. Le bois est préalablement tamisé, broyé et sépa-ré des métaux.

Le saviez-vous ?La combustion de biomasse

est neutre de CO2. Elle ne libère que la quantité de dioxyde de carbone tirée de l’air par

la biomasse lors de sa croissance.


LES CENTRALES HYDROÉLECTRIQUES

La force de l’eau Dans une centrale hydroélectrique, l’eau s’écoule le long d’une turbine qui se met à tourner sous l’effet de la pression engen-drée par cette eau. La turbine actionne un alternateur qui produit de l’électricité.

Il existe trois types de centrales hydroélec-triques : les centrales de barrage, les cen-trales au fil de l’eau et les centrales d’accu-mulation par pompage (voir page 30).

Une centrale de barrage accumule d’abord une grande quantité d’eau dans un lac de retenue artificiel. La turbine se situe soit au pied du barrage, soit plus en aval le long

Le saviez-vous ?Outre la production d’électricité, le barrage/lac de retenue sert

également de réservoir et permet de réguler les réserves d’eau

potable et les crues.

Barrage de la centrale de Bütgenbach

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du cours d’eau. Dans ce dernier cas, le barrage et la salle des machines où sont situées les turbines sont reliés par une conduite forcée c.-à-d. une grosse canalisa-tion dans laquelle l’eau acquiert une force énorme. Dans la salle des machines, l’eau est projetée contre les aubes d’une turbine, qui entraîne à son tour un alternateur. À la sortie de la turbine, l’eau a cédé son éner-gie et s’écoule dans le cours inférieur de la rivière. C’est la hauteur de chute de l’eau et le débit qui déterminent la puissance de la centrale.

Située sur un cours d’eau endigué, la centrale au fil de l’eau possède une faible hauteur de chute ; la force de l’eau est dès lors beaucoup plus faible. La puissance de la centrale est déterminée par le débit de la rivière.

1 Lac de retenue

2 Barrage

3 Évacuation des surplus et des crues

4 Tour d’équilibre

5 Conduite forcée

6 Salle des machines

7 Déversoirplus d’images : www.electrabel.com


LES CENTRALES D’ACCUMULATION PAR POMPAGE

Stocker l’eau pour « stocker » l’électricité La centrale d’accumulation par pompage de Coo – Trois-Ponts constitue un type de centrale hydroélectrique particulier. Elle dispose de trois réservoirs d’eau. Les deux bassins supérieurs stockent l’eau. Lorsque la demande en électricité connaît une pointe soudaine, l’eau est déversée via de grosses conduites forcées des bassins su-périeurs vers le bassin inférieur en passant par la salle des machines. La force de l’eau

fait tourner les turbines, qui actionnent à leur tour un alternateur qui produit de l’électricité. À son maximum, le débit de la centrale de Coo équivaut au volume de 10 piscines olympiques par minute.

Ces mêmes turbines repompent ensuite l’eau vers les bassins supérieurs en pé-riode de faible consommation. L’alterna-teur sert dans ce cas de moteur électrique et actionne les pompes. Par conséquent, une centrale d’accumulation par pompage consomme d’abord de l’électricité avant d’en produire.

La centrale de Coo est entièrement pilotée par des opérateurs depuis un dispatching situé à Bruxelles. Ils décident du moment et de la façon dont les différents groupes doivent fonctionner. Le rendement global de l’opération atteint environ 75 % : cela veut dire que les trois-quarts de l’énergie préle-vée aux heures creuses sont restitués aux heures de pointe.

À pleine capacité, la centrale de Coo peut fournir une puissance de 1 164 MW pen-dant 6 heures : autant qu’une unité nu-cléaire mais avec un temps de démarrage inférieur à 2 minutes.

La capacité des deux bassins

supérieurs de la centrale de Coo.

8,5 milliards de litres

Les trois bassins de la centrale de Coo

Centrale de POMPAGE (COO)

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La centrale de Coo est unique et joue un rôle clé car elle permet de garder l’équilibre entre la demande et l’offre

sur le réseau électrique belge.

1 Bassin supérieur

2 Bassin supérieur

3 Conduites forcées

4 Salle des machines

5 Liaison bassin inférieur

6 Prise d’eau inférieure

7 Bassin inférieur

8 Digues inférieures



L’énergie SOLAIRE

0.075 KW

LES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES

De la lumière à l’électricitéLes rayons du soleil transportent de l’éner-gie sous la forme de photons (particules de lumière). Ces photons sont captés par les panneaux photovoltaïques dont les cellules sont composées d’un matériau semi-conducteur, le silicium. L’énergie des photons met les électrons des atomes de silicium en mouvement, ce qui crée un courant électrique continu. Un onduleur transforme le courant continu en courant alternatif. Un compteur mesure la quanti-té d’électricité produite par l’installation photovoltaïque. Le courant alternatif passe ensuite dans le tableau électrique, puis alimente directement les appareils élec-triques.

La puissance d’un système photovoltaïque s’exprime en Watt-crête (Wc). Cette uni-té est la puissance électrique maximale qu’une cellule photovoltaïque peut fournir dans des conditions optimales (capteur face au soleil par ciel découvert).

En Belgique, un système de 1 kWc, exposé plein sud à 35° d’inclinaison et sans om-brage, produit environ 900 kWh/an (équi-valent à une production à pleine puissance pendant 10 % du temps).

Panneaux photovoltaïques sur le site de Beaulieu

L’énergie SOLAIRE

0.075 KW

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1 Rayons du soleil

2 Cellules photovoltaïques

3 Champ électrique

4 Onduleur

5 Compteur

6 Tableau électrique

Le parc photovoltaïque belge s’élève à

3 105 MWc soit une surface de panneaux

de 23 km²

23 km2


Centrale Combustible principal

Puissance nette

développable en MW

Turbine gaz-vapeur (TGV) 1 938,8

Amercoeur gn 451

Drogenbos gn 460

Herdersbrug gn 480,3

Saint-Ghislain gn 350

Zandvliet Power1 gn 197,5

Cogénération2 553,1

Evonik Degussa Antwerpen3

gn 42,5

Ineos Phenol Antwerpen

gn 23,8

Lanxess Bayer Antwerpen

gn 44,9

Lanxess Rubber Antwerpen

gn 58

Monsanto Antwerpen gn 44,9

Sappi Lanaken gn 43

Solvay Jemeppe gn 94

Syral Aalst gn 48

Total Antwerpen gn 154

Centrale classique 625

Awirs 4 bm 95(80 MW biomasse)

Knippegroen Sidmar ghf 315

Rodenhuize bm 215(205 MW biomasse)


Puissance nette

développable en MW

Turbine à gaz 118

Drogenbos gn 78

Fluxys Zeebrugge gn 40

Turbojet 210

Aalter ke 18

Beerse ke 32

Buda ke 18

Cierreux ke 17

Deux-Acren ke 18

Ixelles ke 18

Noordschote ke 18

Turon ke 17

Zedelgem ke 18

Zeebrugge ke 18

Zelzate ke 18

Centrale nucléaire 4 134

Doel 1 433

Doel 2 433

Doel 34 903,5

Doel 44 933,1

Tihange 15 481

Tihange 24 905,3

Tihange 34 939,2

Droits de tirage E.ON -794

Échange EDF Chooz -100


Puissance nette

développable en MW

Récupération d'énergie

75,5

Bruxelles Énergie 45

Indaver Beveren 20

Isvag Wilrijk 10,5

Centrale de pompage 1 164

Coo I 474

Coo II 690

Centrale hydroélectrique 21,8

Bardonwez 0,035

Bévercé 9,2

Bütgenbach 1,8

Cierreux 0,1

Coo (dérivation) 0,4

Heid-de-Goreux 8,1

La Vierre 1,9

Lorcé 0,1

Orval 0,05

Stavelot 0,12

Composition du parc de production d’Electrabel fin 2014UN PARC DE PRODUCTION DIVERSIFIÉ



Puissance nette

développable en MW

Parc éolien 174,6

BASF 12

Bekaert Zwevegem 6,15

Bullange 12

Bütgenbach 8

Celanese Lanaken 8

DS Textile Dendermonde

4,6

Dour 10

Ford Genk 4

Frasnes-lez-Anvaing 4,1

Gembloux Sombreffe6 9

Hoogstraten 12

Izegem 4

Kasterlee 0,66

Leuze-Europe 14,35

Lochristi-Zele 6,15

Pathoekeweg 3

Perwez6 7,5

Poperinge 8,2

Quévy 6

Rodenhuize 4

Schelle 4,5

Sint-Gillis-Waas 6,15

Volvo Cars Gent 6,15

Volvo Trucks Gent 6

Wondelgem 4

Zeebrugge 4,1


Puissance nette

développable en MW

Panneaux photovoltaïques

4,6

Beaulieu Kruishoutem 1,08

bpost Wondelgem 0,50

Delhaize Zellik 0,44

Delta Light Wevelgem 0,42

Honda Aalst 0,89

KU Leuven 0,07

Sanac Wervik 0,1

Sioen Ardooie 0,22

Van de Velde Wichelen 0,09

Volvo Trucks Gent 0,52

Westerlo Kamp C 0,02

Zonnehoeve Eke-Nazareth

0,24

TOTAL 9 020

1 50 % BASF – fonctionne en cogénération2 Partenariat industriel3 50 % E.ON4 10,19 % EDF5 50 % EDF6 Joint venture avec Air Energy

Combustibles : gn : gaz naturel ; bm : biomasse ; ghf : gaz de hauts-fourneaux ; ke : kérosène

83sites de

production


Rodenhuize

Awirs

Drogenbos

Tihange

Doel


Coo



LochristiDS Textile

BASFHoogstraten

Sint-Gillis-Waas


Quévy

Zwevegem

Kasterlee

Perwez

Ford GenkLanaken

SchellePathoekeweg

Zeebrugge

IzegemPoperinge

DourLeuze-Europe

Frasnes-lez-Anvaing

Bullange

Volvo Cars

Awirs


Centrale nucléaire Centrale classique Cogénération Centrale de pompage Turbine gaz-vapeur (TGV)

Electrabel produit de l'électricité en Belgique depuis plus de 100 ans.

Centrale de Doel


Rodenhuize

Awirs

Drogenbos

Tihange

Doel


Coo



LochristiDS Textile

BASFHoogstraten

Sint-Gillis-Waas


Quévy

Zwevegem

Kasterlee

Perwez

Ford GenkLanaken

SchellePathoekeweg

Zeebrugge

IzegemPoperinge

DourLeuze-Europe

Frasnes-lez-Anvaing

Bullange

Volvo Cars

Awirs

Parc éolien Panneaux photovoltaïques (>0,2 MW) Combustion de biomasse Centrale hydroélectrique

Electrabel est le plus grand producteur d'électricité verte en Belgique.

Parc éolien de Dour

Éditeur responsable : Electrabel s.a. - Florence Coppenolle

Contact : [email protected] - Tél. +32 2 518 61 11

Photos : Jean-Michel Byl, Rudy de Barse, Raf Beckers, François de Ribaucourt, David Plas, Olivier Anbergen,

Alain Pierot, Frank Goethals, Rene Vandenberghe & Partners, O2, Antoine Meyssonnier, Denis Closon, Daniel Philippe,

Bart Van Leuven

Impression : Antilope Printing s.a., Lier (Belgique)

Juillet 2015 - D/2015/7.208/7

Les presses travaillent avec de l’encre à base végétale. Les déchets de papier,

de carton ainsi que les plaques offset usagées sont récupérés et recyclés.

Documents

Produire l’électricité - ENGIE Electrabelcorporate.engie-electrabel.be/wp-content/uploads/2016/04/160420... · Salle des machines avec turbine à vapeur et alternateur 2,5 millions