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Les conversions d'énergie

Energie thermique -> énergie électrique (conversion indirecte)

La turbine à vapeur et l'alternateur

France, la production d'électricité est en grande majorité issue d'une source de chaleur. Cette dernière peut trouver son origine dans la fission nucléaire (centrales nucléaires) ou encore dans la combustion de pétrole ou de charbon (centrale thermique). Il existe donc un moyen de convertir l'énergie thermique en énergie électrique. La conversion n'étant pas directe en pratique (en théorie elle peut l'être, voir l'effet Seebeck), on utilise la vapeur d'eau comme vecteur. L'énergie de cette dernière étant convertie en énergie mécanique via une turbine.

De l'eau est introduite dans une chaudière (visible sur le schéma ci-dessous, élément 1). Sous l'effet de la chaleur, cette eau s'évapore, et devient de la vapeur. Afin d'augmenter sa température, on refait passer cette vapeur à proximité de la source de chaleur, dans le surchauffeur (élément 2). La vapeur ainsi surchauffée est ensuite dirigée vers la turbine (élément 3). En y passant, elle entraine un arbre de transmission, qui est relié à un alternateur (élément 4). Dans l'alternateur, le mouvement de l'arbre est converti en énergie électrique.

Une fois que la vapeur sort de la turbine, il est nécessaire de la refaire passer à l'état liquide. Pour cela, elle traverse un condenseur (élément 5). Ce-dernier est pour sa part refroidit soit par l'eau d'une rivière, soit par une tour de refroidissement. L'eau revient alors dans la chaudière, et entame un nouveau cycle.

Schéma de principe d'une installation de conversion d'énergie thermique en énergie électrique, via une turbine

Légende :

1- Chaudière
2- Surchauffeur
3- Turbine
4- Alternateur
5- condenseur

Pour que la circulation d'eau se fasse, une pompe est nécessaire. Cette dernière n'est pas représentée sur le schéma.

Ici on a traité le cas d'une turbine à vapeur. Il en existe aussi à eau.

     

      Energie chimique -> Energie rayonnante
      Energie chimique -> Energie mécanique
      Energie chimique -> Energie électrique
         L'oxydo-réduction
    
 Energie chimique -> Energie thermique
         La combustion

      Energie mécanique -> Energie thermique
         Les frottements
      Energie mécanique -> Energie chimique
      Energie mécanique -> Energie hydraulique
         Le pompage
      Energie mécanique -> Energie électrique

      Energie électrique -> Energie thermique
         L'effet Joule
      Energie électrique -> Energie chimique
      Energie électrique -> Energie rayonnante
      Energie électrique -> Energie mécanique

      Energie thermique -> Energie électrique
         L'effet Seebeck
         La turbine à vapeur et l'alternateur (indirect)
      Energie thermique -> Energie chimique
      Energie thermique -> Energie rayonnante
         Incandescence
         Rayonnement infrarouge
      Energie thermique -> Energie mécanique

      Energie rayonnante -> Energie électrique
         L'effet photovoltaïque
      Energie rayonnante -> Energie chimique
      Energie rayonnante -> Energie thermique
         L'absorption

      Energie hydraulique -> Energie mécanique

      Energie nucléaire -> Energie thermique

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