2. Le fonctionnement d'une centrale thermique
Les centrales thermiques fonctionnent presque toutes selon le même schéma, le combustible étant différent selon les centrales. Dans l'exemple que nous avons étudié, le combustible est le charbon ; le schéma général (en dehors de la préparation du combustible) de production d'électricité est le même si on utilise du fioul ou du gaz naturel. Quant à l'eau, c'est elle qui, sous forme de vapeur, va entraîner les turbines qui produisent l'électricité. C'est aussi elle que l'on utilise dans le système de refroidissement de la centrale. L'eau joue donc différents rôles essentiels dans la production d'électricité des usines thermiques comme celle de Maritsa East 2 TPP.
Préparation du combustible : le charbon peut être utilisé dans son état naturel mais le rendement serait inférieur. C'est pourquoi il est transformé en fines particules dans des broyeurs puis mélangé à l'air réchauffé.
Vaporisation de l'eau : le combustible est ensuite injecté sous pression dans la chambre de combustion par des brûleurs. Le combustible brûle dans le générateur de vapeur (ou chaudière) qui est tapissé de tubes à l'intérieur desquels circule l'eau à chauffer. Celle-ci se vaporise à plus de 500°C et la pression atteint presque 2OO bars.
Production d'électricité : la vapeur obtenue est peu à peu relachée dans une turbine (appelée turbine haute pression, turbine HP) et passe à travers une série de roues mobiles équipées d'ailettes, ce qui entraîne la rotation d'un alternateur (comme la dynamo d'un vélo : quand il tourne, il produit de l'électricité) : c'est le générateur d'électricité. La vapeur ne transmet pas toute son énergie dans la turbine HP. Un circuit séparé renvoie la vapeur vers la chaudière pour être "re-surchauffée" et passer ensuite dans la turbine dans le corps moyenne pression puis dans le corps basse pression. On récupère ainsi le maximum d'énergie. Au fur et à mesure de la détente, la pression de la vapeur diminue. A la fin, la vapeur s'échappe avec une pression de 50 mbar environ.
Condensation à l'aide l'eau de refroidissement : l'eau vaporisée (celle qui a servi à faire tourner les turbines) est condensée dans un échangeur (appelé condenseur) composé de milliers de tubes de petit diamètre dans lesquels circule l'eau de refroidissement, généralement prélevée dans un cours d'eau (le lac Ovcharitsa pour Maritsa East 2 TPP) ou de l'eau de mer (puis restituée ensuite). L'eau recondensée est récupérée par des pompes d'extraction et subit un cycle de réchauffage pour être à nouveau introduite dans le générateur de vapeur pour un nouveau cycle (appelé cycle de Carnot). L'eau de refroidissement augmente en température puis est relachée dans le lac. Le lac est suffisament grand pour éviter que l'eau de celui-ci n'augmente trop.
Evacuation des fumées : les fumées de combustion passent par des dépoussiéreurs électrostatiques qui retiennent la quasi-totalité des cendres volantes, puis sont évacuées par des cheminées de grande hauteur. Ces fumées comprennent des oxydes de soufre (SO2) et d'azote (NOx, x est le nombre d'atomes d'oxygène par atome d'azote dans la molécule) dont il faut limiter les rejets dans l'atmosphère. Pour protéger l'environnement, les centrales doivent installer des installations de désulfuration et dénitrification. Dans le cas de Maritsa East 2 TPP qui ne possède pas encore suffisament d'installations de ce type, certaines cendres sont mélangées à l'eau puis stockées dans des réservoirs de sédimentation. On y laisse l'eau reposer et on attend que toutes les cendres se soient déposées au fond et aient formé une couche solide dite de sédimentation.
Retour au sommaire Page précédente