Exercice corrigé Ancien programme

Centrales électriques

Le schéma ci-dessus représente une centrale thermique classique, c'est-à-dire non nucléaire.

1. Retrouver tous les transferts d'énergie qui se produisent dans cette centrale lors de son fonctionnement.

2. Quel est le rôle de la turbine ?

3. Quel est le rôle de l'alternateur ?

4. Quelle est la principale différence entre le fonctionnement de ces centrales et celui d'une centrale thermique nucléaire ?

5. Le schéma ci-dessous est celui d'une centrale de cogénération. Quelle particularité une centrale de ce type présente-t-elle par rapport à une centrale thermique classique ?

1. Au niveau de la chaudière à flamme, l'énergie sous forme chimique du combustible est transférée à l'eau sous forme thermique (dégagement de chaleur).

La vapeur d'eau est mise en mouvement à cause de la pression, grande au niveau de la chaudière, et fait tourner la turbine : on a alors une énergie cinétique (caractéristique d'un mouvement).

Dans l'alternateur, l'énergie cinétique est transformée en énergie électrique. Enfin, il y a encore un échange d'énergie thermique entre la vapeur et le condenseur.

2. La turbine sert à faire tourner le rotor de l'alternateur. En effet, les pales de la turbine vont tourner lorsque la vapeur d'eau circulera et l'axe de la turbine est relié au rotor de l'alternateur donc celui-ci tourne en même temps.

3. L'alternateur sert à transformer l'énergie mécanique (due à la rotation du rotor) en énergie électrique (fabriquée par l'interaction rotor-stator de l'alternateur).

4. Ce qui différentie une centrale nucléaire des centrales thermiques classiques (on dit aussi « à flamme ») c'est qu'il existe un deuxième circuit d'eau en plus du circuit de refroidissement. Ce circuit permet d'isoler l'eau du circuit primaire, celle qui est chauffée par le réacteur, de celle du circuit de refroidissement, qui vient souvent d'un fleuve ou d'une rivière.

5. La différence vient du circuit de refroidissement : dans une centrale classique, ce circuit ne sert qu'à refroidir la vapeur d'eau pour la condenser et pouvoir s'en resservir de nouveau dans le circuit primaire. Dans une centrale de cogénération, on se servira de la chaleur prise à la vapeur pour alimenter un réseau de chauffage collectif : l'eau du condenseur est toujours réchauffée lorsqu'elle refroidit la vapeur du circuit primaire donc cette énergie est récupérée sous forme de chauffage.

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