Produire l'électricité - investir dans un parc diversifié - ENGIE Electrabel
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Produire l’électricité investir dans un parc diversifié
CHIFFRES CLÉS ELECTRABEL 1
4 855 85,8 TWh 9 020 MW 2
486 MW
collaborateurs de vente de capacité de de capacité
d’électricité production d’énergie
et de gaz naturel renouvelable
2,83 453 millions EUR 33,8 TWh 2
millions de clients d’investissements de production
et de maintenance d’électricité
VALEURS
Exigence
Engagement
Audace
Cohésion
1
année 2014
2
part d’Electrabel
3
UN ACTEUR MAJEUR DANS
LE PAYSAGE ÉNERGÉTIQUE BELGE
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 Production
important depuis plus d’un siècle en tant que d’électricité
fournisseur et producteur d’énergie. Electrabel > Parc local et
est également forte de son appartenance au diversifié
Groupe ENGIE (le nouveau nom de GDF SUEZ),
un leader mondial, expert et actif sur toute la
chaîne de l’énergie.
Electrabel est en Belgique un acteur industriel majeur, premier pro-
ducteur d’électricité du pays. L’entreprise dispose d’un parc de pro- Vente de gaz et
Engagement duction diversifié composé de 83 sites de production. d’électricité
social > Services
C’est aussi une entreprise de services qui fournit 2,83 millions de
La précarité
énergétique, l’égalité
clients en électricité, gaz naturel et solutions innovantes. et solutions
des sexes, l’accès au Très implantée localement, Electrabel est un acteur économique et innovants
travail, la solidarité, social majeur. Grand employeur, l’entreprise investit chez nous plus
l’intégration sociale, de 400 millions d’euros chaque année.
la protection de
l’environnement,
la valorisation du
patrimoine culturel.
Produire l’électricité 1
Zeebrugge
83
Zandvliet Power sites de
BASF
Sint-Gillis-Waas
Rodenhuize Hoogstraten production
Pathoekeweg Doel
UNE PRODUCTION
Volvo Cars Knippegroen
Herdersbrug Schelle Kasterlee
Wondelgem Volvo Trucks
Poperinge Izegem
DS Textile Ford Genk LOCALE ET UNE
1 AMBITION VERTE
Lochristi
Zwevegem Lanaken er
Frasnes-lez-Anvaing
Drogenbos AFFICHÉE
Perwez producteur 9 020 MW : c’est la capacité du parc de pro-
Gembloux
d’énergie verte duction d’Electrabel en Belgique. L’entreprise
Leuze-Europe Saint-Ghislain
Tihange Awirs
Bütgenbach
en Belgique a opté pour la diversification. C’est ainsi
Dour que presque 200 unités de production, très
Quévy Amercoeur Bullange grandes ou plus petites, composent ce parc
Coo
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
Centrale nucléaire vert du pays et le premier producteur d’élec-
Centrale classique tricité verte en Belgique. L’entreprise affiche
Cogénération
Centrale de pompage
à ce sujet ses ambitions : doubler sa capaci-
Turbine gaz-vapeur (TGV) té éolienne terrestre d’ici 2020. Pour y arri-
Parc éolien ver, Electrabel attache une importance toute
Panneau photovoltaïque (>0,2 MW) particulière au dialogue avec les riverains.
Biomasse (centrale classique) Ces derniers sont invités à prendre part
Centrale hydroélectrique
activement aux projets éoliens locaux via la
(situation fin 2014) coopérative Electrabel CoGreen.
2 Produire l’électricité
LE CLIENT AU CENTRE
DE TOUTES LES
ATTENTIONS
Le client est au centre de l’action et de l’in-
Le webcafé
novation d’Electrabel. Clients résidentiels,
Une question à propos
PME, grandes entreprises et industriels,
des tarifs, des nouvelles
chacun est accompagné en fonction de son technologies ou simplement
profil et de ses besoins. sur l’actualité de l’énergie ?
En plus des prix compétitifs, Electrabel a la Rendez-vous sur :
www.electrabel.be/webcafe
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 En tant qu’employeur de référence, l’entre-
est aussi au cœur des priorités de l’entre- prise encourage la formation et le dévelop-
prise. Seule ou avec des partenaires, Elec- pement professionnel de ses 5 000 colla-
trabel fournit des services (produits Smart, borateurs et fait de la sécurité au travail de
diagnostique, isolation, chauffage…) qui chacun sa priorité.
permettent d’optimiser et de réduire sa
consommation d’énergie. Producteur local, Electrabel entretient un
dialogue ouvert avec les riverains de ses ins-
Electrabel est aussi très active dans les so- tallations et élabore des outils spécifiques
lutions de mobilité verte, électrique ou au d’information à leur égard.
gaz naturel. Elle installe également en parte-
nariat des unités de cogénération chez ses Consciente de l’impact qui peut être le sien,
clients industriels. Electrabel déploie une politique de proximité
volontariste. L’entreprise a mis sur pied un
programme de lutte contre la précarité éner-
UNE VALEUR AJOUTÉE gétique. Elle soutient aussi de nombreuses
associations actives dans les trois régions
POUR LA SOCIÉTÉ du pays. Ainsi, chaque année, 40 projets
Les consommateurs sont toujours à la
Acteur ancré depuis plus d’un siècle en culturels et sociétaux sont valorisés. Ils recherche de solutions innovantes pour
Belgique, Electrabel, bien connu du grand permettent, entre autres, l’intégration par le économiser l’énergie, un besoin auquel la
public, a toujours inscrit son action au cœur sport et accordent une attention particulière gamme Smart d’Electrabel apporte une
de la société. aux besoins des publics fragilisés. réponse : www.electrabel.be/smart
Produire l’électricité 3
UN MARCHÉ
ÉNERGÉTIQUE
LIBÉRALISÉ 12
LES PRODUCTEURS
À 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.
LE GESTIONNAIRE DE RÉSEAU DE TRANSPORT1
En Belgique, c’est Elia qui transporte l’électricité depuis les
Équilibre ! centrales, via le réseau haute tension, vers les grands utilisateurs
industriels et les réseaux de distribution. Elia gère le réseau HT
L’électricité ne se stocke en s’assurant qu’il y a à tout moment équilibre entre l’offre et la
pas en grande quantité. demande d’électricité.
À tout moment l’offre et la
1. Fluxys gère le réseau de transport et les lieux de stockage du gaz naturel.
demande d’électricité doivent
être en équilibre sous peine
d’interruption.
LES GESTIONNAIRES DE RÉSEAU DE DISTRIBUTION
Ils 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).
4 Produire l’électricité
LES GOUVERNEMENTS ET RÉPARTITION DE LA FACTURE
TOTALE D’ÉLECTRICITÉ EN Même si l’éner-
LES RÉGULATEURS WALLONIE
gie ne constitue
• Les gouvernements définissent la
politique énergétique du pays et des que 32 % de la facture,
régions. c’est le fournisseur qui est
LES FOURNISSEURS chargé de facturer la tota-
• Les régulateurs contrôlent les
lité des différents postes
Les fournisseurs soit achètent sur un acteurs de marché et s’assurent du
marché de l’énergie de l’électricité respect des normes. Il s’agit de la au client final (énergie,
(et du gaz) qu’ils revendent soit, CREG (niveau fédéral), de la VREG transport, distribution,
comme Electrabel, la produisent (Flandre), de la CWaPE (Wallonie) et taxes).
et la vendent à leurs clients. Le de Brugel (Bruxelles).
fournisseur est aussi le point de
contact pour le client final. 49% Coûts de réseau (transport et distribution)
32% Énergie
Contributions énergie verte et cogénération
11%
8% Taxes et suppléments
LES CLIENTS
Particuliers, 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.
NCE
URGE
P
Produire l’électricité 5
QU’EST-CE QUE
L’ÉLECTRICITÉ ?
Un courant invisible Comment tout
Toute matière se compose d’atomes, eux- cela fonctionne-t-il
mêmes constitués d’un noyau autour du-
quel gravitent des électrons de charge né- réellement ?
gative. Le noyau se compose quant à lui de Le noyau et les électrons sont en équilibre,
protons de charge positive et de neutrons sauf si cet ordre vient à être bousculé. En
dépourvus de charge. Les électrons consti- frottant par exemple un peigne en plastique
tuent la source d’électricité. 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
Entretien du stator électrons circulent à travers un matériau Le saviez-vous ?
d’un alternateur conducteur. Celui-ci aura de préférence une Nous devons le concept de l’électri-
faible résistance électrique comme un fil de cité à Thalès de Milet. Ce scienti-
cuivre ou d’aluminium. La mise en mouve- fique grec a découvert vers 600 av.
ment ou la circulation d’électrons produit J.-C. qu’il pouvait attirer des objets
un courant électrique. 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.
Produire l’électricité 7
Comment produit-on L’alternateur se compose d’un rotor et d’un
stator. Le rotor est un électro-aimant rotatif
de l’électricité ? qui est excité par une source indépendante
Dans une centrale électrique, l’électricité de courant continu. Il tourne dans le sta-
est produite par une série de transforma- tor, un cylindre fixe entouré de bobines de
tions énergétiques. La combustion du cuivre. La rotation du rotor produit un cou-
carburant (énergie chimique) ou la fission rant alternatif dans les bobines du stator,
nucléaire (énergie nucléaire) dégage de la selon le principe de l’induction électroma-
chaleur (énergie thermique) qui transforme gnétique. En résumé, l’électro-aimant du ro- Le rotor tourne à une vitesse constante
de l’eau en vapeur. Cette vapeur entraîne tor produit un champ magnétique tournant pour produire de l’électricité à une fré-
une turbine (énergie mécanique) laquelle qui va créer un courant électrique, c.-à-d. un quence réseau précise de 50 hertz. Concrè-
fait tourner un alternateur. Celui-ci trans- mouvement d’électrons dans un conduc- tement, le courant passe 50 fois dans un
forme l’énergie mécanique en énergie élec- teur, en l’occurrence les bobines en cuivre sens et 50 fois dans l’autre à chaque se-
trique. du stator. 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-
Salle des machines avec turbine gie du vent (éoliennes), de l’eau (centrales
à vapeur et alternateur hydroélectriques) ou du soleil (panneaux
photovoltaïques) en énergie électrique.
2,5 millions
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.
8 Produire l’électricitéVous 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
Les transformateurs Transformations énergétiques dans une centrale thermique classique
limitent les pertes
de transport Énergie Énergie Énergie Énergie
chimique thermique mécanique électrique
L’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-
Combustibles Chaudière Turbine à vapeur Alternateur Transformateur et
rant parvient au consommateur à la tension à vapeur ligne haute tension
voulue par l’intermédiaire des postes de
transformation où la tension est de nou-
veau abaissée.
Produire l’électricité 9LES CENTRALES THERMIQUES
CLASSIQUES
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 Respecter
vers la chaudière.
l’environnement
La plupart des centrales refroidissent Une centrale électrique à charbon est équi-
l’eau du condenseur devenue relativement pée d’un système d’épuration qui extrait le
chaude dans une tour de refroidissement dioxyde de soufre (SO2) et l’oxyde d’azote
en forme d’hyperbole. L’eau y entre en (NOX) des gaz des fumées avant leur sor-
contact avec un courant d’air ascendant tie de la cheminée. Les fines poussières
Centrale de Knippegroen créé par le tirage naturel (effet de chemi- (appelées cendres volantes) sont quant à
née de la tour de refroidissement). L’eau elles récupérées dans des trémies grâce à
se refroidit et retombe sous forme de gout- un électrofiltre.
telettes dans le bassin situé au pied de la
De multiples tour. Quant à l’air réchauffé, saturé de va-
combustibles peur d’eau, il s’échappe de la tour en un
nuage de vapeur blanc. Une grande partie
Une centrale thermique classique brûle du de l’eau de refroidissement refroidie est
gaz naturel, du charbon, du fuel ou de la repompée vers le condenseur et réutilisée.
biomasse dans une chaudière à vapeur. La Seul 1 à 1,5 % s’évapore.
chaleur des gaz de fumées et des flammes
chauffe la tuyauterie de la chaudière et Certaines centrales thermiques classiques
transforme progressivement l’eau qui y cir- ne disposent pas de tour de refroidisse-
cule en vapeur. Celle-ci fait tourner la tur- ment et rejettent les eaux de refroidisse-
bine à vapeur qui à son tour entraîne l’alter- ment réchauffées dans les eaux de sur-
nateur pour produire de l’électricité. face. Le débit de celles-ci est dans ce cas
suffisant pour limiter une augmentation de
la température des eaux.
Turbine à vapeur
10 Produire l’électricité1 Combustible 7 Lignes haute tension
35 %
2 Chaudière à vapeur 8 Condenseur
3 Turbine à vapeur 9 Tour de refroidissement
4 Alternateur 10 Électrofiltre
Une centrale thermique 5 Excitatrice 11 Dénitrification
classique transforme 6 Transformateur 12 Désulfuration
35 à 40 % de l’énergie
central CLASSIQUE
du combustible en
électricité.
7
6
12 3
9
11 4
5
2
10
8
plus d’images : 1
www.electrabel.com Produire l’électricité 11LES CENTRALES TGV
central TGV
(TURBINE GAZ-VAPEUR) 56 %
Les centrales TGV
avec aérocondensateur
transforment en
électricité plus de
9 56 % de l’énergie du
combustible.
7 7
6 8
5 1 Combustible (gaz naturel)
6 2 Chambre de combustion
4
10 3 Turbine à gaz
2 4 Alternateur
4 5 Excitatrice
3
6 Transformateur
5
7 Lignes haute tension
8 Chaudière
de récupération
9 Cheminée
1 10 Turbine à vapeur
11
11 Aérocondenseur
plus d’images :
12 Produire l’électricité www.electrabel.comDeux en un
La 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 Le saviez-vous ?
est couplée à un alternateur qui produit de Aucun pylône et ligne haute
Centrale TGV de Saint-Ghislain -
l’électricité une première fois. Station de décompression du gaz naturel
tension autour des centrales
TGV de Saint-Ghislain et de
Les gaz de combustion quittent la turbine
Herdersbrug : tous les câbles
à gaz et aboutissent dans la chaudière sont souterrains.
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 la sortie de la turbine, la vapeur se
condense dans un aérocondenseur ou
« Repowering » des
À son tour, la vapeur chaude entraîne une
turbine à vapeur couplée à un alternateur. dans un condenseur à eau. Dans le cas centrales classiques
De l’électricité est ainsi produite une deu- d’un aérocondenseur, la vapeur traverse Les centrales thermiques classiques
xième fois. un grand nombre de tubulures, refroidies peuvent faire l’objet d’un repowering afin
par un courant d’air ambiant produit par d’en augmenter la puissance et le rende-
La turbine à gaz et la turbine à vapeur de grands ventilateurs. Au contact de l’air ment, en les transformant en unités TGV.
peuvent soit être couplées à un même al- froid, la vapeur se condense et retourne Un tel repowering consiste à remplacer la
ternateur (configuration single-shaft), soit sous forme d’eau vers la chaudière de ré- chaudière à vapeur classique avec brûleurs
à deux alternateurs distincts (multi-shaft). cupération. par une turbine à gaz disposant de son
Dans le cas de condensation de la vapeur alternateur et de son transformateur
dans un condenseur à eau, l’eau réchauffée propres, ainsi que d’une chaudière de récu-
est refroidie dans une tour de refroidisse- pération de vapeur en aval.
ment, comme cela se passe dans une cen-
trale thermique classique.
Produire l’électricité 13LES UNITÉS DE COGÉNÉRATION
Deux formes d’énergie Unités de cogénération sur le site de Total
à partir d’un seul
combustible
La cogénération consiste à produire simul- Le moteur à gaz entraîne un alternateur
tanément chaleur et électricité dans une qui produit de l’électricité. La chaleur des
même installation. La chaleur est produite circuits de refroidissement du moteur et
à titre principal, tandis que la production des gaz de combustion réchauffe un circuit
d’électricité est secondaire. Toute unité de d’eau par l’intermédiaire d’échangeurs de
cogénération est conçue sur mesure, en chaleur. Le client utilise cette eau chaude
fonction des besoins de chaleur locaux. pour couvrir des besoins de chaleur indus-
La cogénération à partir de moteurs à gaz triels ou résidentiels, comme par exemple
est indiquée pour des sites industriels de le chauffage de bâtiments ou de serres.
petites ou moyennes tailles et des centres La cogénération à partir de turbines à gaz
de services. Elle couvre idéalement des est adaptée à la grande industrie, pour cou-
besoins en puissance électrique compris vrir une puissance électrique de plus de
entre 1 et 5 MW et en eau chaude d’une 5 MW et des besoins en vapeur à partir de
température de 50 à 110 °C. 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- minée jusqu’au client industriel, qui l’utilise
bine à gaz. Les gaz de combustion chauds dans sa chaîne de production. Une fois la
entraînent la turbine couplée à un alterna- chaleur cédée, la vapeur se condense et
teur qui produit de l’électricité. Après avoir retourne sous forme d’eau, généralement
quitté la turbine à gaz, les gaz de com- vers la chaudière de récupération.
bustion passent dans une chaudière de Il est à noter que les centrales thermiques
récupération où ils chauffent la tuyauterie classiques fournissent parfois aussi de la
dans laquelle circule de l’eau. Celle-ci se chaleur, sous forme de vapeur, à des en-
transforme en vapeur chaude et est ache- treprises.
14 Produire l’électricité85 %
Les unités de
1 Combustible
ntral CONGENERATIONcogénération transforment
(gaz naturel)
2 Chambre de
près de 85 % de l’énergie combustion
du combustible en chaleur 3 Turbine à gaz
et en électricité. 4 Alternateur
5 Excitatrice
6 Transformateur
7 Lignes haute tension
8 Chaudière de
récupération
6 7 9 Alimentation d’eau
10 Conduite de vapeur
5 11 Client industriel
4
illustrateur
2 8
3
P
10
11
9
1
plus d’images :
www.electrabel.com Produire l’électricité 15LES TURBINES À GAZ ET TURBOJETS
Démarrages à la carte
Les 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 6
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. 5
Les gaz de combustion chauds font tourner 3
la turbine, qui entraîne un alternateur pour
produire de l’électricité.
2
4
1 Combustible
(gaz naturel ou kérosène)
2 Compresseur
3 Chambre de combustion
4 Turbine 1
5 Alternateur
6 Transformateur plus d’images :
16 Produire l’électricité www.electrabel.comLES UNITÉS DE 130 000
RÉCUPÉRATION D’ÉNERGIE Les trois unités de
récupération d’énergie
du parc de production
d’Electrabel produisent
assez d’électricité pour
130 000 ménages.
L’énergie des déchets
Le 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.
plus d’images : Incinérateur de Bruxelles-Énergie à Schaerbeek
www.electrabel.com 17LES CENTRALES NUCLÉAIRES
Un processus maîtrisé
Le 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.
Cuve du réacteur et générateurs de vapeur
18 Produire l’électricitéLa 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
3 millions
neutrons sont libérés qui, à leur tour, peuvent
La fission totale de 1 kg
provoquer de nouvelles fissions et entraîner
une réaction en chaîne. Afin d’entretenir une
d’uranium-235 fournit
réaction en chaîne contrôlée, chaque fission 3 000 000 de fois
Râtelier de stockage du combustible
ne peut donner lieu qu’à une seule nouvelle irradié dans une piscine de désactivation
plus d’énergie
fission réalisée par un neutron et le surplus thermique que la
de neutrons libérés doit être éliminé. combustion de
En ajoutant de l’acide borique à l’eau qui 1 kg de charbon.
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-
3 rateur de vitesse : il freine la vitesse du neutron pour lui
permettre d’atteindre le noyau.
4 3 Le neutron frappe le noyau d’un atome d’uranium.
1 4 Il crée une réaction de fission libérant de l’énergie sous la
forme de chaleur et de rayonnement. Il en résulte des pro-
2 duits de fission et de nouveaux neutrons qui frapperont à
leur tour des noyaux d’uranium. C’est la réaction en chaîne.
Produire l’électricité 19Principe de
fonctionnement des
réacteurs PWR
Les 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. 4
La chaleur libérée par la fission des noyaux C 3
d’uranium est transmise à l’eau qui circule,
dans un circuit fermé, le long des barres de 1
matière fissile. Ce premier circuit s’appelle B
A
circuit primaire. L’eau est portée à très 5
D
haute température – plus de 300 °C – mais
2
ne bout pas et ne se transforme pas en
vapeur car elle est maintenue, grâce à un 3
pressuriseur, à une forte pression d’environ
155 bars, d’où la dénomination de « réac- 7
teur à eau sous pression ». 2 6
1
I Circuit primaire A Réacteur
2 Circuit secondaire B Générateur de vapeur
Salle de commande 3 Circuit tertiaire C Turbine
D Condenseur
20 Produire l’électricité1 Réacteur 15 Excitatrice
2 Crayons de combustible 16 Transformateur
26
3 Grappes de réglage 17 Lignes haute tension
4 Pressuriseur 18 Source d’eau de
refroidissement
5 Générateur de vapeur
19 Prise d’eau de
6 Pompe primaire
refroidissement
7 Eau d’alimentation
20 Eau de refroidissement
du circuit primaire
froide
8 Eau d’alimentation
21 Eau de refroidissement
du circuit secondaire
réchauffée
9 Vapeur
22 Tour de refroidissement
10 Turbine haute pression
17 23 Courant d’air ascendant
9 11 Turbine basse pression
24 24 Vapeur
12 Condenseur
25 Rejet d’eau de
13 Pompe d’alimentation refroidissement
16 14 Alternateur 26 Consommateurs
10 11
14
15 22
12
8 21
20 Le saviez-vous ?
13 Des faucons pèlerins nichent sur les
tours de refroidissement des centrales
23 25 de Doel et Tihange. Ces rapaces les
utilisent comme sites de nidification
alternatifs aux falaises, leur biotope
naturel.
19
plus d’images : 18
www.electrabel.com Produire l’électricité 21Après 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
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.
22 Produire l’électricitéAssemblages du combustible nucléaire
Mesures de sûreté
Dès la conception et la construction des
installations, tout est mis en œuvre pour
5x
Le combustible
que les matières radioactives produites nucléaire est
par la réaction nucléaire n’entrent pas en
enveloppé cinq
quantité significative en contact avec l’envi-
ronnement. Ainsi, une série de barrières de
fois pour prévenir
confinement successives isolent complète- le rejet de
ment l’uranium et les produits de fission radioactivité.
hautement radioactifs pour prévenir le rejet
de radioactivité.
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.
1 2 3 4 5LES ÉOLIENNES
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
intermittente
La 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
Le fonctionnement d’une éolienne est as-
sez simple. La nacelle tourne automatique- pales est détecté.
Le niveau sonore d’une
ment le nez, ainsi que les axes des pales, Comme le vent est très changeant, la pro-
éolienne positionnée à une
dans la direction du vent. Lorsque le vent duction d’énergie des éoliennes n’est pas
distance de 500 m équivaut
à celui qui règne dans une entraîne les pales, le multiplicateur conver- constante et fluctue fortement. Les produc-
bibliothèque. tit leur faible régime de rotation en une vi- teurs recourent à des logiciels spéciaux
tesse supérieure au niveau du générateur. qui intègrent des informations météorolo-
Celui-ci produit de l’électricité, tandis que giques et des données du terrain pour pré-
le transformateur, situé au pied du mât, dire au mieux la production des turbines.
élève la tension du courant produit. Le rac- Ils doivent à tout moment prévoir la capa-
24 Produire l’électricité2
1
5
Construction du parc éolien de Poperinge 4
1 Nacelle
2 Pales
3 Mât
cité de réserve requise et, quand il n’y a 4 Multiplicateur
pas ou peu de vent, ils doivent faire appel
à d’autres sources d’énergie et d’autres 5 Générateur
centrales afin d’assurer en permanence la
production d’électricité et la continuité de
l’approvisionnement.
L’éolien offshore 3
En 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 plus d’images :
d’envergure. www.electrabel.com
Produire l’électricité 25LES CENTRALES À BIOMASSE
Le vert par le vert
Electrabel 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-
Centrale de Rodenhuize (Max Green) - silos de biomasse
bon et le tout est ensuite soufflé dans la
chaudière de combustion ;
26 Produire l’électricité• 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
se être produite sur site. Elle peut aussi être
2 utilisée en tant que combustible unique ;
• enfin, la biomasse peut également être
1 transformée en biogaz qui sera ensuite
brûlé (simultanément avec du charbon)
dans la chaudière. Le biogaz peut être
3 4 produit par gazéification de copeaux de
bois dans un gazogène au bois. Le bois
est préalablement tamisé, broyé et sépa-
ré des métaux.
1 Biomasse (bois)
2 Gazogène (au bois)
3 Biogaz
5
4 Chaudière à vapeur
5 (Poussière/pellets de) bois Le saviez-vous ?
6 Parc à charbon La combustion de biomasse
7 Charbon pulvérisé est neutre de CO2. Elle ne libère
7 que la quantité de dioxyde
de carbone tirée de l’air par
la biomasse lors de
sa croissance.
6
plus d’images :
www.electrabel.com Produire l’électricité 27LES CENTRALES
HYDROÉLECTRIQUES
Barrage de la centrale
de Bütgenbach
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.
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 long1
2
du cours d’eau. Dans ce dernier cas, le 3
barrage et la salle des machines où sont 4
situées les turbines sont reliés par une
conduite forcée c.-à-d. une grosse canalisa-
tion dans laquelle l’eau acquiert une force
5
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 6
1 Lac de retenue
sortie de la turbine, l’eau a cédé son éner-
gie et s’écoule dans le cours inférieur de la 2 Barrage
rivière. C’est la hauteur de chute de l’eau
3 Évacuation des
et le débit qui déterminent la puissance de 7
surplus et des crues
la centrale.
4 Tour d’équilibre
Située sur un cours d’eau endigué, la centrale
au fil de l’eau possède une faible hauteur de 5 Conduite forcée
chute ; la force de l’eau est dès lors beaucoup
6 Salle des machines
plus faible. La puissance de la centrale est plus d’images :
déterminée par le débit de la rivière. 7 Déversoir www.electrabel.com Produire l’électricité 29LES CENTRALES D’ACCUMULATION
PAR POMPAGE
Stocker l’eau pour fait tourner les turbines, qui actionnent
à leur tour un alternateur qui produit de
« stocker » l’électricité l’électricité. À son maximum, le débit de
La centrale d’accumulation par pompage la centrale de Coo équivaut au volume de
de Coo – Trois-Ponts constitue un type de 10 piscines olympiques par minute.
8,5 centrale hydroélectrique particulier. Elle
dispose de trois réservoirs d’eau. Les deux
bassins supérieurs stockent l’eau. Lorsque
Ces mêmes turbines repompent ensuite
l’eau vers les bassins supérieurs en pé-
riode de faible consommation. L’alterna-
milliards de litres la demande en électricité connaît une teur sert dans ce cas de moteur électrique
pointe soudaine, l’eau est déversée via de et actionne les pompes. Par conséquent,
La capacité des grosses conduites forcées des bassins su- une centrale d’accumulation par pompage
deux bassins périeurs vers le bassin inférieur en passant consomme d’abord de l’électricité avant
supérieurs de la par la salle des machines. La force de l’eau d’en produire.
centrale de Coo.
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.
Les trois bassins de la centrale de Coo
30 Produire l’électricitéCentrale de POMPAGE (COO)
1 Bassin supérieur
2 Bassin supérieur
3 Conduites forcées
4 Salle des machines
2 5 Liaison bassin inférieur
6 Prise d’eau inférieure
1 7 Bassin inférieur
8 Digues inférieures
9 Lignes haute tension
9
3
4
La centrale de Coo est
unique et joue un rôle 6 7
clé car elle permet de
garder l’équilibre entre
la demande et l’offre
sur le réseau électrique
belge.
8
5
8
plus d’images :
www.electrabel.com Produire l’électricité 31LES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES
De la lumière
à l’électricité
Les 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-
Panneaux photovoltaïques
sur le site de Beaulieu
valent à une production à pleine puissance
pendant 10 % du temps).23 km 2
Le parc photovoltaïque
belge s’élève à
3 105 MWc soit une
surface de panneaux
L’énergie SOLAIRE de 23 km²
1
2
3
1 Rayons du soleil
2 Cellules photovoltaïques 4
3 Champ électrique
4 Onduleur
5 Compteur 0.07
5 KW 6
6 Tableau électrique 5
Produire l’électricité 33UN PARC DE PRODUCTION DIVERSIFIÉ
Composition du parc de production d’Electrabel fin 2014
Centrale Combustible Puissance Centrale Combustible Puissance Centrale Combustible Puissance
principal nette principal nette principal nette
développable développable développable
en MW en MW en MW
Turbine gaz-vapeur (TGV) 1 938,8 Turbine à gaz 118 Récupération 75,5
Amercoeur gn 451 Drogenbos gn 78 d'énergie
Drogenbos gn 460 Fluxys Zeebrugge gn 40 Bruxelles Énergie 45
Herdersbrug gn 480,3 Indaver Beveren 20
Turbojet 210 Isvag Wilrijk 10,5
Saint-Ghislain gn 350
Aalter ke 18
Zandvliet Power1 gn 197,5 Centrale de pompage 1 164
Beerse ke 32
Cogénération 2
553,1 Buda ke 18 Coo I 474
Evonik Degussa gn 42,5 Cierreux ke 17 Coo II 690
Antwerpen3 Deux-Acren ke 18 Centrale hydroélectrique 21,8
Ineos Phenol gn 23,8 Ixelles ke 18 Bardonwez 0,035
Antwerpen
Noordschote ke 18 Bévercé 9,2
Lanxess Bayer gn 44,9
Antwerpen Turon ke 17 Bütgenbach 1,8
Lanxess Rubber gn 58 Zedelgem ke 18 Cierreux 0,1
Antwerpen Zeebrugge ke 18 Coo (dérivation) 0,4
Monsanto Antwerpen gn 44,9 Zelzate ke 18 Heid-de-Goreux 8,1
Sappi Lanaken gn 43 La Vierre 1,9
Centrale nucléaire 4 134
Solvay Jemeppe gn 94 Lorcé 0,1
Doel 1 433
Syral Aalst gn 48 Orval 0,05
Doel 2 433
Total Antwerpen gn 154 Stavelot 0,12
Doel 34 903,5
Centrale classique 625 Doel 44 933,1
Awirs 4 bm 95 Tihange 15 481
(80 MW biomasse) Tihange 24 905,3
Knippegroen Sidmar ghf 315 Tihange 34 939,2
Rodenhuize bm 215 Droits de tirage E.ON -794
(205 MW biomasse) Échange EDF Chooz -100
34 Produire l’électricitéCentrale Combustible Puissance Centrale Combustible Puissance
principal nette principal nette
développable développable
en MW en MW
Parc éolien 174,6 Panneaux 4,6
BASF 12 photovoltaïques
Bekaert Zwevegem 6,15 Beaulieu Kruishoutem 1,08
Bullange 12 bpost Wondelgem 0,50
Bütgenbach 8 Delhaize Zellik 0,44
Celanese Lanaken 8 Delta Light Wevelgem 0,42
DS Textile 4,6 Honda Aalst 0,89
Dendermonde KU Leuven 0,07
Dour 10 Sanac Wervik 0,1
Ford Genk 4 Sioen Ardooie 0,22
Frasnes-lez-Anvaing 4,1 Van de Velde Wichelen 0,09
Gembloux Sombreffe6 9 Volvo Trucks Gent 0,52
Hoogstraten 12 Westerlo Kamp C 0,02
Izegem 4 Zonnehoeve 0,24
Kasterlee 0,66 Eke-Nazareth
Leuze-Europe 14,35
83
Lochristi-Zele 6,15 TOTAL 9 020
Pathoekeweg 3
Perwez6 7,5
sites de
Poperinge 8,2
production
Quévy 6
Rodenhuize 4 1
50 % BASF – fonctionne en cogénération
Schelle 4,5 2
Partenariat industriel
3
50 % E.ON
Sint-Gillis-Waas 6,15 4
10,19 % EDF
Volvo Cars Gent 6,15 5
50 % EDF
Volvo Trucks Gent 6
6
Joint venture avec Air Energy
Wondelgem 4 Combustibles : gn : gaz naturel ; bm : biomasse ;
Zeebrugge 4,1 ghf : gaz de hauts-fourneaux ; ke : kérosène
Produire l’électricité 35Zeebrugge
Zandvliet Power Volvo Cars
Pathoekeweg
Wondelgem
Doel
Herdersbrug Knippegroen Poperinge Izegem
Rodenhuize
Zweveg
Frasnes-lez-Anvaing
Drogenbos
Leuze-Europe
Tihange Awirs
Centrale nucléaire Saint-Ghislain
Centrale classique Amercoeur
Coo
Cogénération
Centrale de pompage
Turbine gaz-vapeur (TGV)
Electrabel produit
de l'électricité en
Belgique depuis
plus de 100 ans.
Centrale de Doel
36 Produire l’électricitéZeebrugge
Sint-Gillis-Waas
Hoogstraten
Rodenhuize BASF
Volvo Cars
Pathoekeweg Kasterlee
Wondelgem Volvo Trucks Schelle Parc éolien de Dour
DS Textile
Poperinge Izegem Lochristi
Ford Genk
Zwevegem Lanaken
Frasnes-lez-Anvaing
Perwez
Dour Gembloux
Leuze-Europe Bütgenbach
Awirs
Quévy Bullange
Electrabel est
le plus grand
producteur
d'électricité verte
en Belgique.
Parc éolien
Panneaux photovoltaïques (>0,2 MW)
Combustion de biomasse
Centrale hydroélectriqueÉditeur responsable : Electrabel s.a. - Florence Coppenolle
Contact : robert.imler@electrabel.com - 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.Vous pouvez aussi lire
