Energies renouvelables
Eoliennes et panneaux solaires
Electricité
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Cette page donne des informations théoriques et pratiques sur l'utilisation des énergies renouvelables.
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Index des énergies alternatives
(et pour la plupart renouvelables)

Quelle puissance fournit une dynamo de vélo et peut-on en augmenter la puissance? (la réponse est oui... mais très peu)
Energies renouvelables (introduction)
UN article plus théorique où on passe toutes les énergies renouvelables en revue. On indique que la plupart des sources renouvelables (panneaux solaires et éoliennes) ne sont pas fiables: il faut en plus des centrales classiques pour prendre le relais la nuit et quand il n'y a pas de vent.

Consultez également la page d'index types de générateurs où sont repris d'autres générateurs qui peuvent être utilisés avec la force de l'eau ou la force du vent.

Les énergies renouvelables (vent et solaire) ne permettent pas d'éliminer les centrales classiques, mais au contraire les rendent beaucoup moins rentables (quand on prend en compte l'investissement d'une centrale), car elles ne doivent fonctionner que quand la production alternative est insuffisante, donc quelques heures par jour, alors que l'investissement n'est rentable que si la centrale fonctionne 24h/24.

Energies alternatives
Les énergies alternatives, ce ne sont pas uniquement l'éolien et le photo-voltaïque: on parle d'énergie atomique, la cogénération avec moteur Stirling, la cognération avec moteur thermique, les usines marémotrices et les centrales hydro-électriques.

Les centrales hydro-électriques
Il y a plusieurs centrales hydro-électriques sur la Meuse, la Sambre et d'autres rivières. Elles utilisent la dénivélation causée par l'écluse. La puissance fournie dépend de la dénivélation et du débit. Certaines rivières ont un barrage pôur retenir l'eau. Si le débit est suffisant, certains canaux peuvent également avoir une centrale hydro-électrique près de l'écluse.

Première image:
Les centrales hydro-électriques plus anciennes avaient des générateurs avec axe vertical, maintenant on place la turbine et le générateur dans un bulbe dans le tuyau d'eau.

Seconde image image:
La centrale hydro-électrique des Grosses Battes est située à l'embouchure de l'Ourthe à Liège. La centrale produit une puissance de 1.44MW, assez pour alimenter un peu plus de mille ménages. Pour alimenter toute la ville de Liège, il aurait fallu 1000 centrales identiques. Malheureusement la Meuse et l'Ourthe n'ont pas une dénivélation de plus de mille mètres...

Actuellement, la ville de Liège est alimentée par une tranche de la centrale nucléaire de Tihange (qui en compte trois).

Les images suivantes sont décrites en bas de page.

La cogénération (chaudières à moteur stirling)
La cogénération, c'est quand on utilise l'énergie restante pour produire de l'électricité ou de la chaleur. Les chaudières à moteur stirling sont utilisées pour produire de la chaleur, mais en fait la production principale est de l'électricité, et la chaleur est en fait les "pertes" de fonctionnement.

Un exemple de calcul d'une installation privée de cogénération avec PV (panneaux photo-voltaïques) pour pouvoir se passer du réseau électrique. Finalement on s'est rendu compte qu'il était plus interessant de revendre le surplus de production (quitte à payer les taxes du raccordement).

Les générateurs asynchrones
On utilise le plus souvent les générateurs asynchrones dans les éoliennes: voici la description de quelques systèmes: la dynamo (qui n'est plus utilisée), le générateur hypersynchrone (machine asynchrone) et la machine asynchrone à double alimentation (MADA)

Les machines à aimants permanents
Les machines à aimants permanents sont utilisées pour faire des moteurs extrèmement compacts (utilisés entre autre dans les voitures électriques), mais également des générateurs utilisés dans des éoliennes et des moulins à eau. Pour les petites puissances (installations domestiques) c'est la simplicité du système qui joue, tandis que pour les moyennes puissances (éoliennes industrielles) c'est le rendement qui compte.

L'alternateur de voiture
La dynamo d'une voiture est en fait un alternateur à redresseur intégré. L'alternateur peut être utilisé pour recharger des batteries (éventuellement avec des panneaux solaires) dans les petites installations qui n'ont pas de connection au réseau électrique.

Tous les types de générateurs
Tous les types de générateurs passent en revue, du plus simple pour une petite éolienne avec un rayon d'hélice d'une dixaine de cm jusqu'au gros générateurs. Les générateurs dont la vitesse ne doit pas être synchronisée au réseau peuvent être utilisés avec des énergies renouvelables.

Micro-réseaux
Un système plus grand que le petit réseau avec une petite éolienne qui rechrge des abtteries, c'est la création d'un micro-réseau autonome où on utilise un gridformer où se connectent des panneaux solairs, des éoliennes et éventuellement un groupe électrogène.

Les éoliennes industrielles
Les éoliennes industrielles utilisent quelques types de générateurs: les machines asynchrones (MAS) sont de moins en moins utilisées car le rendement général est moindre. Les avancées technologiques font préférer des générateurs de conception plus avancées: les générateurs synchrones qui utilisent un convertisseur pour adapter la fréquence variable du générateur à la fréquence fixe du réseau et les machines asynchrones à double alimentation qui sont utilisées dans les très grandes éoliennes.

Index centrales nucléaires
Quelques pages pour vous expliquer tout ce que vous devez savoir sur les centrales nucléaires. Il s'agit de centrales thermiques qui utilisent des matières fissibles comme carburant (au lieu du charbon, du fuel, du gaz ou de la biomasse).

C'est une énergie "alternative" en ce sens qu'elle ne contribue pas à l'augmentation du taux de CO2 dans l'atmosphère (les écolos ne vont pas être contents que je classe l'énergie nucléaire comme énergie alternative, et pourtant c'est une alternative valable dans la transition vers un monde qui consomme moins d'hydrocarbures).

C'est en plus une énergie renouvelable, car certains types de réacteurs (surgénérateurs) permettent de produire de la matière fissible à partir de matière fertile (non radioactive). Ce type de réacteur produit plus de carburant nucléaire qu'il n'en consomme.

Avec le nombre d'éoliennes et de panneaux solaires en expansion constante, il est de plus en plus nécessaire de stocker l'énergie. L'énergie du vent et du soleil est bon marché et l'électricité ainsi produite force les producteurs d'électricité à se retirer du marché. Engie a par exemple décidé de ne plus maintenir les centrales nucléaires en Belgique. Quand il y a beaucoup de vent ou de soleil, le prix de l'énergie devient pratiquement nul. Mais la nuit et quand il y a peu de vent, la quantité d'énergie produite est pratiquement nulle et il faut utiliser des centrales au gaz (qui peuvent démarrer rapidement). Les centrales nucléaires actuelles ont une production constante et sont désavantagées car elles produisent constamment du courant.

En Belgique on fait de plus en plus la promotion des pompes à chaleur au lieu du chauffage traditionnel. Mais si la pompe à chaleur a un rendement élevé, ce n'est pas la panacée, au contraire. Pour les particuliers la pompe à chaleur reste une énergie très chère. De plus, le réseau électrique n'est pas adapté, et il devra en plus être adapté au nombre croissant de voitures électriques qui sont rechargées la nuit, alors que la production électrique est faible (uniquement l'énergie du vent).

Le stockage de l'énergie électrique est donc devenu très important, maintenant que nous sommes de plus en plus dépendants des énergies renouvelables.

Dans l'exemple à droite l'énergie est stockée sous forme d'énergie potentielle, notament en transportant des grosses masses d'un niveau bas vers un niveau haut via des rails. Dans un site de test aux Etats Unis, chaque "masse" absorbe ou produit 5MW pendant 15 minutes (cela dépend évidemment de la configuration du terrain). Si une puissance plus importante est nécessaire, on envoie plusieurs wagonnets sur la voie (10 au maximum dans la configuration de démonstration) pour absorber ou produire 50MW par voie. Dix wagonnets sont stockées en haut ou en bas de la pente et on augmente la capacité en réalisant de nouvelles voies.

Cette technologie est généralement utilisée dans d'anciennes mines à ciel ouvert où il y a une dénivelation importante sur une petite surface de terrain. La production ou l'absorption d'électricité peut être adaptée très finement, mais la production totale est limitée (500MW pendant 15 minute dans une configuration à 10 voies). La cenrale de poimpage-turbinage de Coo a une capacité de 1.164GW pendant 5 heures.

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