LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ D'ORIGINE THERMIQUE À FLAMME

(1)

LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ D'ORIGINE THERMIQUE À FLAMME

La production d’électricité à partir des centrales thermiques à flamme est la plus répandue dans le monde (plus de 64%). En effet, le gaz, le charbon et le fioul, utilisés comme combustibles, sont des ressources naturelles abondantes.

Les centrales thermiques à flamme, flexibles et réactives, constituent pour EDF l’un des moyens les plus efficaces pour faire face aux variations de demande d’électricité, et notamment aux pics de consommation. Elles sont capables de produire de l’électricité très rapidement et peuvent donc être sollicitées à tout moment.

La production d’électricité d’origine thermique représente en moyenne entre 3 et 5% de l’électricité produite chaque année par EDF en France.

juillet 2014

NOTE D’INFORMATION

(2)

2 LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ D'ORIGINE THERMIQUE À FLAMME

UN PARC DE PRODUCTION THERMIQUE DIVERSIFIÉ ET BIEN IMPLANTÉ SUR LE TERRITOIRE

Les centrales thermiques à flamme constituent l’un des moyens les plus efficaces pour faire face aux variations de consommation d’électricité. Flexibles et réactives, elles sont capables de produire de l’électricité très rapidement. Elles sont une des composantes essentielles du mix énergétique et jouent un rôle important dans l'adaptation des capacités de production d'EDF en réponse à l'évolution des besoins de ses clients. Les centrales thermiques à flamme jouent également un rôle important dans l'équilibre du réseau électrique, leur flexibilité étant un atout essentiel au maintien de la qualité du courant.

EDF est aujourd'hui un acteur majeur de la production thermique à flamme avec 12 GW de puissance en fonctionnement en France.

Le parc thermique EDF en France, essentiellement mis en service entre les années 1970 et 1985, s’est adapté au rythme de l’évolution des besoins en électricité. Il est aujourd’hui constitué de capacités de production diversifiées, tant au niveau du combustible que de la puissance. Ce parc doit aujourd’hui encore, être adapté aux enjeux économiques et

environnementaux. EDF adapte, modernise et rénove son parc existant afin d'optimiser sa durée de fonctionnement et améliorer encore ses performances techniques et

environnementales. EDF a engagé des investissements pour moderniser les centrales les plus récentes et arrêtera définitivement, d'ici 2015, la production de ses centrales au charbon de 250 MW, inadaptées aux nouvelles réglementations environnementales qui entreront en vigueur en 2016.

Quatre unités de 250 MW et une de 600 MW fonctionnant au charbon ont d'ores et déjà cessé de fonctionner en 2013 et 2014. Cinq autres unités de 250 MW fermeront

progressivement d'ici 2015. Le parc thermique à flamme en France conservera malgré tout, un volume de production similaire : 2 850 MW de centrales au charbon seront arrêtés alors que 2 935 MW de nouveaux moyens de production seront mis en service : 1 000 MW de Turbines à Combustion depuis 2007 et 1 935 MW de cycles combinés.

Le parc thermique à flamme d'EDF est composé de : 8 unités de production au charbon :

5 de 250 MW et 3 de 600MW.

8 unités de production au fioul : 4 de 700 MW, 4 de 600 MW.

13 turbines à combustion (TAC) :

1 de 200 MW, 5 de 185 MW, 3 de 125 MW et 4 de 85 MW.

4 cycles combiné gaz (CCG)

1 de 430 MW à Blénod, 2 de 465 MW à Martigues et 1 en construction à Bouchain de 575 MW (mise en service en 2016).

(3)

Thermique à flamme (puissance d’une tranche : de 85 à 700 MW)

Saint-Pierre-et-Miquelon Martinique

0 5 10 km 0 5 10 km

Océan Atlantique

SURINAM

BRÉSIL Guyane

0 25 50 km

Réunion

0 5 10 km

Guadeloupe

Les Saintes Marie-Galante

0 5 10 km

IMPLANTATION DES CENTRALES THERMIQUES A FLAMME

D’EDF EN FRANCE

Le groupe EDF est certifié ISO 14001Mars 2013eireinégnI noitcudorP noitceriD

Paris Cherbourg

Clermont-Ferrand Lyon

Toulouse Limoges

Bordeaux

Albi

Marseille Nîmes

Montpellier

Nice Nantes

Tours

Bourges Orléans

Amiens Lille

Reims

Quimper Rennes

Besançon Mulhouse

Grenoble Albertville

0 50 100 km

Le Havre

Bouchain

La Maxe

Blénod

Montereau

Gennevilliers Porcheville

Arrighi Vitry-sur-Seine

Vaires-sur-Marne

Cordemais Brennilis

Dirinon

Aramon

Martigues

Lucciana

Vazzio

Kourou Dégrad des cannes

Port est Le Port Miquelon

Bellefontaine Pointe des Carrières

Saint-Pierre Jarry nord Jarry sud

(4)

LE PRINCIPE

Les centrales thermiques à flamme fonctionnent à partir de ressources naturelles : charbon, fioul ou gaz. Le combustible, une fois brûlé, chauffe l'eau située dans des tubes qui tapissent les parois de la chaudière. La chaleur transforme ainsi l'eau en vapeur, qui actionne la turbine, qui elle-même entraîne l'alternateur. La centrale produit alors de l'électricité. Ensuite la vapeur est refroidie en eau, puis repart vers la chaudière pour un nouveau cycle.

LE COMBUSTIBLE

Dans les centrales à charbon, le combustible est broyé sous forme de poudre, puis brûlé dans la chaudière pour dégager de la chaleur. Dans les centrales au fioul, le combustible est injecté par les brûleurs, en très fines gouttelettes, dans la chaudière.

Quant au gaz, il est utilisé sous deux formes : naturel pour les cycles combinés gaz ou sidérurgique pour les centrales traditionnelles.

COMPRENDRE LE FONCTIONNEMENT D’UNE CENTRALE THERMIQUE À FLAMME

ZOOM

sur La production

En 2013, le parc thermique à flamme d'EDF en France a produit 16 TWh, ce qui représente en moyenne 3 à 5 % de la production annuelle d'EDF.

(5)

QU’EST-CE QU’UNE TURBINE À COMBUSTION (TAC) ?

Une turbine à combustion fonctionne sur le principe d'un gros réacteur d'avion auquel on aurait connecté un alternateur. Un mélange d'air comprimé et de fioul ou de gaz est injecté dans la chambre de combustion. Le mélange s'enflamme et produit l'énergie nécessaire pour faire tourner la turbine. Celle-ci entraîne l'alternateur qui produit l'électricité. Ce type de centrale démarre en seulement quelques minutes.

QU’EST-CE QU’UN

CYCLE COMBINÉ GAZ (CCG) ?

Un cycle combiné gaz est composé d’une turbine à combustion (TAC) et d’une turbine à vapeur (TAV). Dans un premier temps, le gaz naturel fait fonctionner la TAC. Ensuite, les gaz chauds d'échappement de la TAC sont utilisés pour produire de la vapeur, dirigée vers une deuxième turbine, la TAV. La TAC et la TAV entrainent alors un ou deux alternateurs. La même quantité de combustible sert à une double production d’électricité : celle de la TAC et celle de la TAV. Les cycles combinés gaz permettent de réduire de moitié les émissions atmosphériques de dioxyde de carbone (CO2), de diviser par trois les oxydes d'azote et de réduire fortement les émissions d'oxydes de soufre. Ces nouvelles installations contribuent à améliorer les performances environnementales du parc thermique à flamme d’EDF.

Principe de fonctionnement d’une turbine à combustion

Principe de fonctionnement d’un cycle combiné gaz

Trois types de centrales thermiques (au charbon, au fioul et au gaz naturel) se distinguent. La centrale thermique classique, le cycle combiné à gaz (CCG) et la turbine à combustion (TAC) assurent la performance du parc EDF par leur réactivité et leur spécificité de fonctionnement.

LE SAVIEZ-VOUS ?

12 à 20 minutes suffisent pour qu’une TAC produise à pleine puissance.

BON À SAVOIR

Les centrales thermiques au charbon fonctionnent entre 2 500 et 5 000 heures/an, celles au fioul fonctionnent entre 200 et 1500 heures/an et les TAC quelques dizaines à centaines d’heures/an. Les CCG devraient fonctionner entre 2 000 et 4 000 heures par an.

(6)

CONSTRUCTION DE NOUVEAUX MOYENS DE PRODUCTION

• Mise en service de 1000 MW de turbines à combustion depuis 2007 pour « l’extrême pointe ». Les turbines à combustion fonctionnent en moyenne quelques centaines d’heures par an et peuvent être démarrées très vite avec une grande fiabilité. En cas d’urgence, douze à vingt minutes suffisent en effet pour produire à pleine puissance. EDF a mis en service 1 000 MW de capacités d’extrême pointe, en Ile de France, entre 2008 et 2010, à Montereau et à Vaires sur Marne et à Vitry-Arrighi.

• Mise en service de trois Cycles combiné gaz (CCG) en France depuis 2011 soit 1 360 MW pour répondre à la demande en semi-base. Ces unités de production au gaz devraient fonctionner entre 2 000 et 4 000 heures par an. Le CCG de Blénod est en service depuis octobre 2011, le 1^erde Martigues est en service depuis août 2012 et le 2^èmemi 2013.

• Construction d’un CCG de grande puissance (575 MW) en première mondiale à Bouchain dont la mise en service est prévue pour 2016.

RÉNOVATION DU PARC EXISTANT

EDF adapte, modernise et rénove ses unités de production charbon afin d’optimiser leurs durées de vie et améliorer leurs performances techniques, économiques et environnementales.

• Un programme de rénovation de 480 millions d’Euros est en cours sur les 3 unités de production charbon 600 MW les plus récentes, situées au Havre et à Cordemais.

• Des investissements sont également menés dans des systèmes de traitement des fumées sur les centrales existantes,

notamment sur les unités de Cordemais, Porcheville et du Havre.

• Des installations de dépoussiéreurs, de désulfuration et de dénitrification sont également mises en place.

• L’utilisation de fioul à très basse teneur en soufre, et

l'expérimentation de brûleurs « bas NOx » sur les centrales fioul.

ARRET DES UNITÉS DE PRODUCTION LES PLUS ANCIENNES(unités charbon de 250MW) non adaptées aux nouvelles normes d’émissions atmosphériques, qui entreront en vigueur le 1^erjanvier 2016.

La modernisation du parc thermique à flamme d’EDF constitue un enjeu environnemental. Parallèlement à la modernisation, les plus anciennes unités de production seront progressivement remplacées, d’ici 2015. Dix unités de production au charbon sont concernées (neuf de 250 MW et une de 600 MW).

UN PARC EN PLEINE MODERNISATION

LE SAVIEZ-VOUS ?

Le futur Cycle Combiné Gaz de Bouchain offrira des performances uniques au monde. Ses 61% de rendement, ses performances inégalées dans le secteur de l’énergie, en font un site vitrine.

(7)

SURVEILLER ET OPTIMISER LES PERFORMANCES ENVIRONNEMENTALES

Le respect de l’environnement passe par une surveillance permanente du fonctionnement des sites.

LE SAVIEZ-VOUS ?

En dix ans, EDF a réduit de 50 % ses émissions atmosphériques.

Un triple contrôle des émissions de rejets des centrales thermiques à flamme est effectué, soit :

• un système de mesure en continu

• un contrôle réglementaire régulier

• une surveillance dans l’environnement CONTRIBUER À LA QUALITÉ DE L’AIR

Qu’elles utilisent le charbon, le fioul ou le gaz, les centrales thermiques émettent des oxydes d’azotes (NOx), du dioxyde de carbone (CO2), du dioxyde de soufre (SO2) et des poussières.

Des technologies dépolluantes sont installées pour contribuer à la qualité de l’air :

• L’utilisation de combustibles de meilleure qualité, comme des charbons moins cendreux et des fiouls à très basse teneur en soufre (à moins de 0,55 % de soufre).

• La désulfuration des fumées permet de réduire de

90% les émissions de dioxyde de soufre. Avant que les fumées n’atteignent la cheminée, elles passent au travers d’une eau saturée en calcaire, pour les « laver ».

• La dénitrification des fumées permet de réduire de 80% les émissions d’oxydes d’azote (NOx).

Ce résultat est obtenu en captant les NOx avec une installation de dénitrification. L’opération constitue une première en France à cette échelle. Les installations de dénitrification sont en service sur les trois unités charbon 600 MW de Cordemais et du Havre.

L’empreinte écologique des nouveaux moyens de production (TAC et CCG) est très réduite, notamment les émissions atmosphériques (SOx et NOx) et de poussières.

Dans sa lutte contre le changement climatique, EDF franchit une étape majeure dans la maîtrise de son empreinte carbone, en divisant par 2 ses émissions de CO2 en France à horizon 2016.

Il s’agit au total d’une réduction de 12 millions de tonnes de CO2 entre 1990 et 2016, résultat d’une politique industrielle

volontaire et constante d’EDF en France et du Groupe à l’international. Sur la même période, la production d’électricité a augmenté de 26% (production annuelle de 469 TWh contre 371 TWh en 1990).

RECYCLER, POUR RÉDUIRE LES DÉCHETS EDF recycle les co-produits issus du fonctionnement de la centrale, par exemple, les cendres récupérées à la suite de la combustion du charbon sont entièrement valorisées et utilisées dans plusieurs domaines : la fabrication du béton et du ciment, les aménagements routiers et ferroviaires, l’enfouissement des lignes du réseau de distribution d’électricité.

Le gypse de synthèse, issu de la désulfuration des fumées, est réutilisé dans la production de plâtre. EDF valorise 92% de déchets conventionnels, comme par exemple les déchets de construction.

Mesure de la température de rejet aquatique

Mesure des émissions des cheminées

- dioxyde de carbone _(C02) - oxyde d’azote _(NOx) - dioxyde de soufre _(S02) - poussières

Mesure de la

température de l’eau en aval du fleuve

(8)

EDF entend préserver la vocation industrielle des sites du parc thermique à flamme et préparer le futur.

Les travaux de déconstruction s’inscrivent dans une démarche de développement durable puisque au total 90% des déchets sont valorisés.

PREMIÈRE PHASE : LE DÉSAMIANTAGE La déconstruction d’une centrale thermique, longue et complexe, nécessite plusieurs années, notamment pour les centrales construites dans les années 50 et 60, en raison de l’amiante utilisé comme calorifuge dans les structures et les matériels.

Le désamiantage, intégré aux opérations de déconstruction, est réalisé par des entreprises agréées et certifiées, dont les personnels sont formés et équipés en conséquence.

SECONDE PHASE : LA DÉCONSTRUCTION

La deuxième étape de la déconstruction commence par la dépose des gros composants : turbines, dépoussiéreurs, réchauffeurs, alternateurs, pompes, broyeurs, etc. ainsi que les bâtiments les abritant. Une fois la déconstruction menée à terme, un moyen de production de nouvelle génération peut être implanté ou bien de nouvelles activités industrielles peuvent prendre vie sur le site déconstruit.

LA DÉCONSTRUCTION DES ANCIENS SITES THERMIQUES

EDF gère la déconstruction de ses centrales à l’arrêt sur le territoire français. L'objectif est de donner une deuxième vie à son patrimoine en anticipant les différentes étapes qui mènent de la fermeture d’un site à sa reconversion pour accueillir de nouvelles activités. EDF entend ainsi préserver la vocation industrielle des sites du parc thermique à flamme et préparer le futur.

Une trentaine de sites, anciennes centrales thermiques et réserves foncières, répartie sur le territoire, est concernée par la politique de valorisation du patrimoine d’EDF, dont l’expertise dans ce domaine est reconnue.

(9)

EDF-SA

22-30 avenue de Wagram 75382 Paris Cedex 08 – France Capital de 930 004 234 euros 552 081 317 R.C.S Paris www.edf.com

Conception – réalisation: Lionel Tran l Images: médiathèque EDF l Publication: EDF Direction Production Ingénierie - Direction de la communication l Le groupeEDFest certifiéISO 14001

LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ

D'ORIGINE THERMIQUE À FLAMME

(10)

L’énergie thermique

à fl amme

IMPLANTATION DES CENTRALES THERMIQUES À FLAMME EDF EN FRANCE

Paris

Toulouse Limoges

Bordeaux

Albi

Marseille Nîmes

Montpellier

Nantes Tours

Bourges Orléans

Amiens Lille

Reims

Quimper Rennes

Besançon Mulhouse

Lucciana

Vazzio Réunion

Guyane

SURINAM

BRÉSIL Saint-Pierre-et-Miquelon

Océan Atlantique Martinique Guadeloupe

Les Saintes

Kourou

Dégrad- des-Cannes

Marie-Galante Saint-Barthélémy Saint-Martin

Paris Le Havre Cherbourg

Clermont-Ferrand

Grenoble Lyon

Toulouse Limoges

Bordeaux

Marseille Nîmes

Montpellier

Nice

Nantes Tours

Bourges Orléans

Amiens Lille

Reims

Quimper Rennes

Besançon Mulhouse

Strasbourg Bouchain

La Maxe

Blénod

Montereau

Cordemais

Jarry nord Jarry sud

Miquelon

Saint-Pierre

Aramon

Martigues Brennilis

Dirinon

Arrighi Seine Vitry-sur-

ir Va es-sur-Marne

Centrale thermique à fl amme Fioul Centrale thermique à fl amme Charbon

Port est Le Port

Turbine à combustion en construction

T

T T

Turbine à combustion 120 MW

T

T T T

T T

C C

C

C C C

C

Cycle combiné gaz en construction

G

G G

250 MW

F

F F F

C 250 MW

600 MW

F

F F F F

C 600 MW

700 MW

F

F F

C C

T

T T

T T T

Sites Corse et DOM-TOM

Collection Nos énergies ont de l’avenir

« Comment concilier

la production d’électricité et l’environnement ? »

« 25 % de la population mondiale consomme près des 2/3 des ressources d’énergie. »

PERFORMANCE SÛRETÉ

MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE

EDF, au cœur des grands enjeux énergétiques, produit des énergies en quantité suffi sante qui respectent l’environnement et assurent au plus grand nombre l’accès à l’électricité.

« La demande d’énergie pourrait progresser de 60 % d’ici à 2030. »

« EDF est-elle compétitive ? »

EDF

Cap Ampère – 1, place Pleyel 93282 Saint-Denis cedex

Siège social : 22-30, avenue de Wagram, 75008 Paris SA au capital de 924 433 331 euros

RCS Paris 552 081 317 www.edf.com

Direction Production IngénierieLe groupe EDF est certifi é ISO 14001Mars 2010

EDF_thermique - Rabat.indd 1-3 23/03/10 0:04:00

(11)

L’énergie thermique

à fl amme

IMPLANTATION DES CENTRALES THERMIQUES À FLAMME EDF EN FRANCE

Paris

Toulouse Limoges

Bordeaux

Albi

Marseille Nîmes

Montpellier

Nantes Tours

Bourges Orléans

Amiens Lille

Reims

Quimper Rennes

Besançon Mulhouse

Lucciana

Vazzio Réunion

Guyane

SURINAM

BRÉSIL Saint-Pierre-et-Miquelon

Océan Atlantique Martinique Guadeloupe

Les Saintes

Kourou

Dégrad- des-Cannes

Marie-Galante Saint-Barthélémy Saint-Martin

Paris Le Havre Cherbourg

Clermont-Ferrand

Grenoble Lyon

Toulouse Limoges

Bordeaux

Marseille Nîmes

Montpellier

Nice

Nantes Tours

Bourges Orléans

Amiens Lille

Reims

Quimper Rennes

Besançon Mulhouse

Strasbourg Bouchain

La Maxe

Blénod

Montereau

Cordemais

Jarry nord Jarry sud

Miquelon

Saint-Pierre

Aramon

Martigues Brennilis

Dirinon

Arrighi Seine Vitry-sur-

ir Va es-sur-Marne

Centrale thermique à fl amme Fioul Centrale thermique à fl amme Charbon

Port est Le Port

Turbine à combustion en construction

T

T T

Turbine à combustion 120 MW

T

T T T

T T

C C

C

C C C

C

Cycle combiné gaz en construction

G

G G

250 MW

F

F F F

C 250 MW

600 MW

F

F F F F

C 600 MW

700 MW

F

F F

C C

T

T T

T T T

Sites Corse et DOM-TOM

Collection Nos énergies ont de l’avenir

« Comment concilier

la production d’électricité et l’environnement ? »

« 25 % de la population mondiale consomme près des 2/3 des ressources d’énergie. »

PERFORMANCE SÛRETÉ

MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE

EDF, au cœur des grands enjeux énergétiques, produit des énergies en quantité suffi sante qui respectent l’environnement et assurent au plus grand nombre l’accès à l’électricité.

« La demande d’énergie pourrait progresser de 60 % d’ici à 2030. »

« EDF est-elle compétitive ? »

EDF

Cap Ampère – 1, place Pleyel 93282 Saint-Denis cedex

Siège social : 22-30, avenue de Wagram, 75008 Paris SA au capital de 924 433 331 euros

RCS Paris 552 081 317 www.edf.com

Direction Production IngénierieLe groupe EDF est certifi é ISO 14001Mars 2010

(12)

Salle de commande de la centrale thermique de Porcheville.

La centrale à cycle combiné gaz

La centrale à cycle combiné gaz (CCG) est constituée d’une turbine à combustion (TAC) et d’une turbine à vapeur (TAV).

À la sortie de la TAC, les gaz d’échappement sont récupérés dans une chaudière, ce qui permet de produire de la vapeur. Celle-ci est envoyée dans la turbine à vapeur couplée à un alternateur.

Avec la même quantité de combustible, il y a une double production d’électricité – celle de la TAC et celle de la TAV –, et donc un rendement beaucoup plus important.

Les centrales à charbon propre

EDF investit dans ce domaine, notamment via sa fi liale EnBW.

La centrale RDK8, près de Karlsruhe, est le référent industriel en Europe de cette nouvelle génération de centrales. Pour une production identique d’énergie, elle réduira de 20 % ses émissions de CO². Sa mise en service est prévue pour fi n 2011.

« Le thermique à fl amme n’a pas d’avenir car il pollue ! »

«

Faux ! Le thermique à fl amme

restera un moyen effi cace pour faire face aux pointes de consommation et le premier moyen de production d’électricité dans le monde. Il est vrai que la combustion de charbon, de gaz ou de fi oul entraîne l’émission de produits tels que le dioxyde de soufre, l’oxyde d’azote, le gaz carbonique et des poussières. Mais les réglementations sont de plus en plus strictes et les moyens techniques pour les réduire de plus en plus performants. »

André Cazus, directeur adjoint du Centre d’ingénierie thermique.

ne production gie, elle réduira

sions de CO². e est prévue

é Cazus, oint du génierie rmique.

11 LE SAVIEZ-VOUS ?

EDF dispose d’un savoir-faire mondialement reconnu : EDF construit et exploite des cycles combinés gaz, au Vietnam et au Brésil notamment.

EDF,

LEADER EUROPÉEN DE LA PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ

Le groupe EDF est présent sur les quatre premiers marchés européens de l’énergie : l’Allemagne avec EnBW, le Royaume-Uni avec EDF Energy, l’Italie avec Edison et la France où EDF est leader sur son marché.

Avec les énergies nucléaire, hydraulique, thermique à fl amme et les autres énergies renouvelables, EDF exploite un parc de production d’électricité performant, diversifi é et complémentaire.

PUISSANCE INSTALLÉE

PRODUCTION NATIONALE*

PARC FRANÇAIS

ont été produits en 2009 par EDF en France.

en France au 31 décembre 2009.

de la production électrique ne produit pas d’émission de gaz à effet de serre.

19 centrales nucléaires

turbines 10

à combustion

447 centrales hydrauliques

23 tranches thermiques à fl amme et

PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ D’EDF EN FRANCE CONTINENTALE EN 2009*

UNITÉS DE MESURE

• Le watt (W) est une unité de mesure de puissance mécanique ou électrique.

• Le mégawattheure (MWh) correspond à la production pendant 1 heure d’une installation d’une puissance de 1 mégawatt (MW).

• 1 MW = 1 000 kilowatts (kW) = 1 million de watts.

• 1 térawattheure (TWh) correspond à 1 milliard de kWh.

389,8 TWh

87,1

^%

Nucléaire 41,9 TWh

9,3

^%

Hydraulique**

16 TWh

3,6

^%

Thermique à fl amme

* Ces valeurs correspondent à l’expression à une décimale de la somme des valeurs précises, compte tenu des arrondis.

** Dont la production des stations de transfert d’énergie par pompage.

(13)

La centrale à cycle combiné gaz

Les centrales à charbon propre

« Le thermique à fl amme n’a pas d’avenir car il pollue ! »

«

restera un moyen effi cace pour faire face aux pointes de consommation et le premier moyen de production d’électricité dans le monde. Il est vrai que la combustion de charbon, de gaz ou de fi oul entraîne l’émission de produits tels que le dioxyde de soufre, l’oxyde d’azote, le gaz carbonique et des poussières. Mais les réglementations sont de plus en plus strictes et les moyens techniques pour les réduire de plus en plus performants. »

EDF,

LEADER EUROPÉEN DE LA PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ

PARC FRANÇAIS

19 centrales nucléaires

turbines 10

à combustion

447 centrales hydrauliques

23 tranches thermiques à fl amme et

389,8 TWh

87,1

^%

9,3

^%

Hydraulique**

16 TWh

3,6

^%

(14)

Les centrales thermiques à fl amme constituent l’un des moyens les plus effi caces pour faire face aux variations de consommation

d’électricité, et notamment aux augmentations fortes et soudaines de la demande. Flexibles et réactives, elles sont capables de produire de l’électricité très rapidement. EDF relance la production thermique en France

et investit dans de nouvelles installations aux technologies innovantes. EDF modernise également ses centrales afi n d’optimiser leurs performances techniques et

environnementales.

Une énergie prête à jaillir

www.edf.com 04

L’énergie ranime sa fl amme Les centrales thermiques à fl amme sont particulièrement sollicitées en raison de leur fl exibilité.

06

Un parc en pleine modernisation Le programme de modernisation des centrales thermiques a deux objectifs : les rendre plus effi caces et plus respectueuses de l’environnement.

08

De la fl amme à l’électricité, comment ça marche ? Comprendre le fonctionnement d’une centrale thermique.

10

Une énergie tournée vers l’avenir

L’énergie thermique face aux enjeux de demain.

Photo de couverture : Centre de production thermique de Martigues.

Création de la collection : Spécifi que Conception-réalisation :

Crédits photos : Onoky/Photononstop, Getty Images/DR, Médiathèque EDF/

Xavier Gary, Igor Meijer, Véronique Paul, Laurent Vautrin, Michaël Zumstein Imprimeur : JPA - RÉF. ENE963-2010 Imprimé sur papier écologique.

EDF_thermique.indd 1 22/03/10 23:50:58

(15)

N d

• s d p t

• c lè e d M e c L a p s d d d

L’ÉNERGIE RANIME

SA FLAMME

La production d’électricité à partir des centrales thermiques à fl amme est la plus répandue car le gaz ou le charbon qu’elles utilisent comme combustibles sont des ressources naturelles abondantes. Ainsi, dans le monde, plus de 64 % de l’électricité est produite à partir d’énergies fossiles.

Flexibles et réactives, les centrales thermiques à fl amme permettent de répondre à la demande en électricité en période de « pic », c’est-à-dire lorsque celle-ci augmente brutalement. EDF ajuste en permanence la production à la consommation car

l’électricité ne peut être stockée. L’entreprise a donc besoin de moyens de production capables de démarrer très vite. L’hydraulique répond pour une part à cette nécessité.

Mais le thermique à fl amme est aussi sollicité car il est très fl exible : on peut le faire démarrer rapidement (l’électricité est produite en quelques heures seulement, et en 12 minutes à partir des turbines à combustion), l’interrompre sans problème, le garder

« en réserve ». Il est donc toujours disponible. Afi n d’améliorer ses performances techniques et environnementales, EDF a lancé un vaste programme de modernisation de son parc de centrales thermiques à fl amme.

AJUSTER L’ajustement se fait dans les

« dispatchings » – le national ou les régionaux – du Réseau de Transport d’Électricité (RTE), dans lesquels les opérateurs ont en permanence sous les yeux le niveau de la consommation et demandent la mise en route des moyens de production nécessaires à la satisfaction de celle-ci.

DISPONIBLE Les centrales au charbon fonctionnent entre 2 500 et 5 000 heures par an, les centrales au fi oul, entre 200 et 1 500 heures par an, et les turbines à combustion, quelques centaines d’heures par an.

L’énergie thermique à fl amme

04

(16)

Nouveaux moyens de production

• Trois turbines à combustion sur les sites de Montereau et de Vaires-sur-Marne, en région parisienne, pour une puissance totale de 555 MW.

• Construction d’un cycle combiné gaz (CCG) à Blénod- lès-Pont-à-Mousson (Meurthe- et-Moselle) et transformation de la centrale fi oul de

Martigues (Bouches-du-Rhône) en deux CCG de 440 MW chacun.

Les centrales à cycle combiné au gaz naturel (voir page 11) permettent de diminuer signifi cativement les émissions de CO2 et d’oxyde d’azote et de supprimer celles de dioxyde de soufre.

Fonctionnement d’une tac

Une turbine à combustion (TAC) fonctionne sur le principe d’un réacteur d’avion auquel on aurait ajouté un alternateur : 1) l’air est fortement comprimé ;

2) dans la chambre de combustion, du fi oul est injecté à l’air comprimé. En s‘enfl ammant, il produit l’énergie nécessaire pour faire tourner la turbine ;

3) la turbine entraîne l’alternateur qui produit l’électricité.

05

64 % de la production mondiale d’électricité

est issue du thermique à fl amme.

(17)

UN PARC EN PLEINE

MODERNISATION

Construit entre les années 1950 et 1980, le parc thermique à fl amme est constitué de moyens de production diversifi és tant au niveau du combustible que de la puissance.

EDF a entrepris d’améliorer la compétitivité et la performance de ce parc en lançant un programme de rénovation et de modernisation.

En 2008, EDF a ainsi fi nalisé la mise en service de 3 100 MW de capacité de production, dont 2 600 MW de fi oul jusqu’alors mise « sous cocon », c’est-à-dire en réserve, et 500 MW de nouvelles turbines à combustion en région parisienne. Elles sont capables de faire face, en quelques minutes, à « l’extrême pointe », soit à des demandes d’électricité soudaines et importantes. Cette première mondiale était un véritable challenge technique et humain. EDF rénove également ses centrales au charbon les plus puissantes et a lancé ses trois premiers CCG en France. Enfi n, l’ingénierie thermique d’EDF est mobilisée sur de nouvelles technologies : des moyens de production du futur, encore plus performants et plus propres. On parle, par exemple, de centrales à charbon dites de « dernière génération » (supercritiques) et de technologies de captage de CO2

(voir pages 10 et 11).

06

CENTRALES AU CHARBON Rénovation de centrales au charbon : Cordemais, Le Havre.

1 fi

(18)

Optimiser les performances environnementales

En dix ans, EDF a réduit de 50 % ses émissions atmosphériques.

Pour cela, plusieurs techniques ont été développées :

– la désulfuration des fumées de charbon, ou lavage des fumées, permet de réduire de 90 % les émissions de dioxyde de soufre ; – la dénitrifi cation élimine 80 % des émissions d’oxyde d’azote.

Trois unités à Cordemais et au Havre en sont équipées ; – les dépoussiéreurs éliminent 99 % des poussières ;

– l’utilisation de combustibles de meilleure qualité, des charbons moins cendreux, des fi ouls à basse teneur en soufre.

07 www.edf.com

LE SAVIEZ-VOUS ?

EDF recycle les cendres issues de la combustion du charbon : fabrication de béton et ciment, aménagements routiers et ferroviaires…

16 TWh ont été produits par les centrales au charbon, fi oul et gaz d’EDF en France en 2009.

36 GW de puissance installée au niveau Groupe, dont 11,5 GW en France.

(19)

L

Q ( c a e t d c c v e le t e q t L r à 4 t L e d f la q à L r a d

DE LA FLAMME À L’ÉLECTRICITÉ, COMMENT

ÇA MARCHE ?

La centrale à fl amme produit de la vapeur pour faire tourner un alternateur, qui est une machine rotative convertissant en énergie électrique l’énergie mécanique fournie par un moteur.

Dans les centrales à charbon, le combustible est broyé et pulvérisé afi n d’être brûlé.

Dans les centrales au fi oul, le combustible est injecté par des brûleurs, en très fi nes gouttelettes, dans la chambre de combustion. Le gaz, utilisé dans les cycles combinés gaz, est mélangé à l’air comprimé dans la chambre de combustion.

08

(20)

Le principe

Quel que soit le combustible (1), celui-ci brûle dans une chaudière (2) – pouvant atteindre 90 mètres de hauteur et un poids de 9 000 tonnes – tapissée de tubes à l’intérieur desquels circule l’eau à chauffer. Sous l’effet de la chaleur, l’eau se transforme en vapeur, laquelle est alors envoyée (3) sous pression vers les turbines. Les turbines (4) tournent grâce à la vapeur. Elles entraînent un alternateur (5) qui produit de l’électricité à une tension de 20 000 volts.

L’électricité est injectée sur le réseau après avoir été portée à 225 000 volts, ou à 400 000 volts, à l’aide d’un transformateur de puissance.

La vapeur qui a été utilisée est envoyée vers un condenseur (6), dans lequel circule de l’eau froide. Au contact de celle-ci, la vapeur se transforme en eau, qui est récupérée et envoyée à nouveau dans la chaudière.

L’eau utilisée pour le

refroidissement (7) est restituée au milieu naturel ou renvoyée dans le condenseur.

Le traitement des fumées

Les fumées issues de la

combustion passent à travers des fi ltres capables de retenir 99 % des cendres en suspension. Les fumées sont ensuite évacuées par de grandes cheminées (8) pouvant atteindre 240 mètres de haut, comme celle de la centrale du Havre (Seine-Maritime).

Avant d’être évacuées, ces fumées sont analysées en permanence. Les résultats sont envoyés à la Direction régionale de l’environnement, de l’aménagement et du logement (Dreal), qui contrôle le respect des critères.

09 FONCTIONNEMENT D’UNE CENTRALE THERMIQUE À FLAMME « CLASSIQUE »

ballon

pompe

turbine (4) alternateur (5)

condenseur (6) cheminée (8)

chaudière (2)

eau de refroidissement (7) (mer, rivière ou réfrigérant atmosphérique) combustible (1)

Circuit eau-vapeur brûleurs

(3)

Certifi cation

EDF a obtenu la certifi cation ISO 14001, label international sur l’environnement (contrôle de la qualité de l’air,

de l’eau, etc.).

(21)

UNE ÉNERGIE

TOURNÉE VERS L’AVENIR

Dans les prochaines décennies, les centrales thermiques à fl amme vont continuer de jouer un rôle déterminant dans la production d’électricité. Dans le monde, où elles constituent toujours la principale source d’énergie. En France également, où elles interviennent pour faire face aux demandes très fortes d’électricité. Mais pour assumer correctement leur mission, elles font face à un double défi : celui de l’environnement et celui de la performance.

Ainsi, réduire les émissions de CO2 est un des challenges qu’EDF entend relever dans les prochaines années. Le groupe EDF étudie le développement de centrales charbon dites de « dernière génération » (supercritiques) en Europe.

Caractérisées par un meilleur rendement, ces centrales produisent plus d’électricité pour une même quantité de charbon brûlé. Elles réduisent proportionnellement les émissions de CO2, grâce à une meilleure combustion.

Leurs équipements de désulfuration et de dénitrifi cation très performants permettent de réduire encore les émissions en oxydes de soufre, oxydes d’azote et poussières. Parallèlement, EDF poursuit ses recherches pour tester les

technologies de captage et de stockage de CO2, qui permettront demain de supprimer les émissions de CO2 des centrales thermiques à fl amme.

10

CAPTAGE DE CO2

EDF y travaille avec des laboratoires universitaires et des partenaires industriels européens.

(22)

La centrale à cycle combiné gaz

Les centrales à charbon propre

« Le thermique à fl amme n’a pas d’avenir car il pollue ! »

«

restera un moyen effi cace pour faire face aux pointes de consommation et le premier moyen de production d’électricité dans le monde. Il est vrai que la combustion de charbon, de gaz ou de fi oul entraîne l’émission de produits tels que le dioxyde de soufre, l’oxyde d’azote, le gaz carbonique et des poussières. Mais les réglementations sont de plus en plus strictes et les moyens techniques pour les réduire de plus en plus performants. »

EDF,

LEADER EUROPÉEN DE LA PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ

PARC FRANÇAIS

19 centrales nucléaires

turbines 10

à combustion

447 centrales hydrauliques

23 tranches thermiques à fl amme et

389,8 TWh

87,1

^%

9,3

^%

Hydraulique**

16 TWh

3,6

^%