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Thread pédagogique sur les moyens de production d'électricité.
Comprendre en 15 tweets comment marchent les 10 technos de production d'électricité les + matures commercialement: charbon, gaz, fuel, nucléaire, hydroélectricité, biomasse, géothermie, éolien, photovoltaïque.
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Parmi ces 10 technos matures, il y a un intrus. Une seule de ces technos n'utilise pas de turbine reliée à un alternateur pour produire de l'électricité.
La turbine est une masse tournante qui convertit l'énergie cinétique d'un fluide en énergie mécanique de rotation.
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L'alternateur est relié à la turbine pour être mis en rotation. Il utilise l'électromagnétisme pour produire de l'électricité. Quand on fait tourner un fil conducteur dans un champ magnétique créé par un aimant, cela produit un courant électrique dans le fil.
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La seule techno. qui n'utilise pas de turbo-alternateur (rotation d'une masse + induction électromagnétique), c'est le solaire photovoltaïque (PV). Le PV utilise le comportement particulier de certains matériaux (les semi-conducteurs) quand on les expose à la lumière.
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Dans une cellule PV, les atomes de semi-conducteurs (silicium) absorbent l'énergie des photons (particules de soleil) rendant les électrons de l'atome libres de se déplacer. En juxtaposant des couches de silicium dopés de manière différente, on créé un courant électrique
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A part le photovoltaïque donc, les 9 autres technos cherchent toutes à faire tourner une masse (turbine), pour induire un courant grâce à un mouvement relatifs d'aimants et de fils conducteurs (alternateur).
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L'éolien capte l'énergie cinétique du vent grâce à ses pales pour faire tourner la turbine reliée à l'alternateur. Une centrale hydroélectrique capte l'énergie de l'eau qui s'écoule, spontanément ou via un barrage qui créé une différence de potentiel.
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Des 10 technos initiales, il en reste 7. Les 7 restantes utilisent toutes une version améliorée de la "machine à vapeur". Pour faire tourner la turbine (reliée à l'alternateur), on fait chauffer un gaz, souvent de la vapeur d'eau, pour le monter en pression.
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La haute pression du gaz peut alors exercer une force pour actionner des pistons (comme dans un moteur de voiture), ou bien être convertie en énergie cinétique que la turbine peut convertir en énergie de rotation.
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Les centrales électriques à gaz, charbon, pétrole, nucléaire, biomasse, géothermie, solaires à concentration utilisent toutes la même astuce: chauffer un gaz (souvent de la vapeur d'eau) à haute température et haute pression pour faire tourner la turbine.
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Pour le nucléaire, on utilise des réactions de fissions de noyaux d'uranium. On vient casser les noyaux de l'uranium pour libérer de grandes quantités de chaleur. Chaleur transmise à de l'eau, qui devient vapeur à haute pression, pour tourner la turbine.
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Pour les centrales à gaz, fuel, charbon et biomasse, on utilise des réactions de combustion. Un combustible (fossile ou biomasse) est un concentré d'énergie chimique libérée si la combustion s'enclenche (avec de l'air et un début de flamme).
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Pour les centrales solaires à concentration on utilise des miroirs pour concentrer les rayons du soleil et produire de la chaleur. Les miroirs concentrent les rayons sur une huile ou des sels thermiques au centres focal de miroirs paraboliques ou au sommet d'une tour.
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Pour la géothermie, on utilise la chaleur naturellement présente sous la croûte terrestre. On creuse sous la terre et on place des tubes pour faire remonter cette chaleur et faire chauffer de l'eau.
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Conclusion: A part le PV, toutes les technos commercialement matures de prod. d'électricité font tournée une turbine reliée à un alternateur. On peut utiliser le flux du vent ou de l'eau, ou bien faire chauffer de la vapeur d'eau (ou un gaz) à haute pression.
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