Les différents types de centrales thermiques en France

Destinée à la production d’électricité, une centrale thermique utilise de l’énergie primaire issue de différentes sources. Bien que l’électricité produite en France provienne majoritairement des centrales nucléaires, il existe d’autres types de centrales thermiques, qui sont apparues bien avant le nucléaire ou qui tendent à le remplacer progressivement. Voici tout ce qu’il faut savoir sur les centrales thermiques.

Sommaire :

• Qu’est-ce qu’une centrale thermique classique ?
• Les centrales nucléaires, fonctionnement et avantages
• Les centrales à flamme, indispensables sur le marché de l’électricité
• Les centrales à récupération de chaleur
• Les évolutions des centrales thermiques dans le temps

Les débuts de l’électricité en France

L’histoire de l’électricité française nous apprend que la production massive d’électricité a démarré avec la révolution industrielle de la fin du XIX^e siècle. Les crises et les chocs pétroliers qui se sont succédé au fil des décennies ont conduit à prendre certaines dispositions, qui ont permis aux centrales thermiques classiques de voir le jour. 

Les différentes sources d’énergie utilisées

Les centrales thermiques classiques fonctionnent de la même manière. Cependant, elles n’utilisent pas les mêmes sources d’énergie, et les installations sont différentes d’un combustible à l’autre. Les trois grands types de centrales thermiques sont ainsi la centrale thermique nucléaire, la centrale thermique à flamme et celle à récupération de chaleur.

Le principe de fonctionnement

Pour fonctionner, une centrale thermique nucléaire utilise de l’uranium, une énergie fossile dont le minerai hautement radioactif est extrait du sous-sol de la Terre. La fission des atomes d’uranium a lieu dans les réacteurs, de très grosses chaudières. Le réacteur se compose d’un circuit primaire, qui chauffe l’eau, d’un circuit secondaire, qui transforme l’eau en vapeur et d’un circuit de refroidissement qui refroidit l’eau précédemment chauffée.
 

La fission nucléaire des atomes d’uranium fait monter la température de l’eau contenue autour des réacteurs. La vapeur ainsi produite va alimenter la turbine qui est couplée à l’alternateur. L’électricité nucléaire qui est générée est envoyée vers un transformateur, puis distribuée à travers le réseau électrique que la centrale couvre.
 

Lorsque l’eau sort de la turbine, la vapeur qui est produite par le circuit secondaire est refroidie et transformée en eau. Cette opération a lieu dans le condenseur, alimenté par de l’eau froide qui provient du fleuve ou de la rivière au bord de laquelle la centrale nucléaire est installée. Une fois refroidie, l’eau circule dans les aéroréfrigérants, ces tours imposantes des centrales nucléaires. 

Leur part de production d’électricité

Les centrales nucléaires occupent une part importante dans le marché de l’électricité. La quantité d’énergie qui est générée est très importante, c’est pour cela qu’elle est abordable.

L’entretien et la maintenance des centrales thermiques nucléaires

Le parc français de centrales thermiques nucléaires est au cœur des préoccupations. Leur entretien et leur maintenance a un coût considérable, et la plupart des centrales thermiques de ce genre sont vieillissantes. La maintenance est assurée au quotidien, par des professionnels qui contrôlent en permanence l’état des installations. Ceci permet de vérifier les équipements et de garantir la sécurité du site. 

Tous les ans, de vastes opérations d’entretien sont effectuées et entraînent l’arrêt de certains éléments d’une centrale thermique nucléaire. Cet arrêt programmé permet également de renouveler le combustible.
 

L’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) impose à chaque centrale thermique nucléaire une vérification complète du site tous les 10 ans. Cette dernière dure environ 3 mois. À cette occasion, toutes les parties de la centralethermique sont inspectées, et réparées au besoin. Une fois cette visite décennale effectuée, l’ASN délivre une autorisation d’exploitation d’une durée de 10 ans.

Leur évolution dans le temps

Le premier réacteur français a été conçu en 1948. Suite au choc pétrolier de 1974, les centrales thermiques nucléaires ont remplacé progressivement les centrales à hydrocarbures (fioul et gaz). Aujourd’hui, le parc électrique nucléaire français compte 19 centrales, qui se répartissent les 58 réacteurs actifs. Ces centrales thermiques ont bien évolué dans le temps, mais leur coût de maintenance et les projets de rénovations prévus dans les années à venir pèsent sur le budget initialement prévu par les exploitants.
 

La durée d’exploitation d’une centrale thermique nucléaire a été fixée à 40 ans. Les sites construits dans les années 70 et 80 arrivent donc bientôt au bout de ce délai imposé par l’ASN. Cependant, un projet d’allongement de la durée d’exploitation est en cours de discussion entre l’autorité de sureté nucléaire et EDF.

Les centrales thermiques à charbon

La centrale thermique à charbon est la plus répandue à travers le monde. On la trouve dans les bassins miniers où le charbon est extrait en grande quantité. Toutefois, ces centrales thermiques posent des problèmes environnementaux lorsqu’elles sont utilisées à grande échelle, comme en Chine ou aux États-Unis. En France, la centrale thermique à charbon occupe la 3^e place de la part de production d’électricité, loin derrière le nucléaire et derrière les centrales thermiques à énergies renouvelables.

Les centrales thermiques à fioul

Les centrales thermiques à fioul sont quant à elles alimentées avec du fioul, un dérivé du pétrole. Cette centrale thermique classique utilise une énergie fossile qui sera bientôt épuisée. Ces centrales assurent la plus petite des parts de la production totale d’électricité en France. Peu écologiques, elles produisent une grande quantité de dioxyde de carbone qui est rejeté dans l’air. Ces centrales thermiques disparaissent peu à peu du parc énergétique de notre pays.

Les centrales thermiques à gaz

Les centrales thermiques à gaz sont quant à elles alimentées avec du gaz naturel, qui possède un fort pouvoir calorifique. Les dernières générations de centrales thermiques à gaz sont dotées d’une turbine à combustion (TAC) à cycle simple ou à cycle combiné. Grâce à cette turbine, elles sont capables de traiter du combustible gazeux ou liquide et d’obtenir un meilleur rendement. 

Leur part de production et le coût de l’énergie produite

Les centrales thermiques à flamme ont produit 8,6 % de l’électricité totale consommée en 2016. Les centrales thermiques à gaz ont fourni 6,6 % de l’électricité totale, celles à charbon 1,4 % et celles à gaz 0,6 %.
 

Les centrales thermiques à flamme viennent répondre aux besoins lors des pics de consommation d’électricité, comme c’est le cas en hiver. Elles compensent ainsi les variations de production des autres types de centrales thermiques.
 

Le coût de l’énergie produite par ces centrales thermiques dépend du prix du combustible sur le marché boursier. Pour le charbon, la France a cessé d’extraire le minerai dans le nord de la France, elle doit donc importer la matière première. Le fioul et le gaz naturel sont eux produits par d’autres pays, comme ceux du Moyen-Orient ou la Russie. Cette dépendance énergétique explique la volonté qu’à la France de développer de nouveaux dispositifs de production n’énergie.

La centrale thermique à biomasse

Les centrales thermiques à biomasse récupèrent de la chaleur en brûlant des déchets végétaux ou animaux. Elles peuvent aussi être considérées comme des centrales thermiques à flamme. Cependant, leur combustible n’est pas d’origine fossile. En effet, ce sont les déchets industriels, agricoles et ménagers qui sont utilisés pour faire fonctionner ce type de centrale. La combustion des déchets fait chauffer l’eau de la chaudière qui se transforme en vapeur pour alimenter la turbine afin que l’alternateur puisse créer de l’électricité.

La centrale géothermique

La centrale géothermique capte l’eau chaude contenue dans les nappes aquifères, qui se forment naturellement dans les fractures des roches présentes dans le sous-sol de la Terre. Grâce à un forage, l’eau est pompée de ces nappes, qui peuvent atteindre des températures entre 150 et 350°C. Au cours de sa remontée, l’eau perd de sa pression. Elle est ensuite transformée en vapeur qui alimente une turbine, puis l’alternateur qui produit le courant électrique, à l’instar des autres centrales thermiques.

Histoire et raisons du développement de ces centrales thermiques

À l’heure où les ressources d’énergie fossiles s’amenuisent et où le nucléaire pose des problèmes de recyclage, les alternatives pour produire de l’énergie verte sont activement étudiées.
 

Aux États-Unis, les premiers chauffe-eau solaires ont vu le jour au début du XX^e siècle. Leur développement a pris de l’ampleur à la fin des années 1970. Le choc pétrolier de 1974 est à l’origine de l’engouement pour les énergies renouvelables. Il a joué un rôle important dans le développement des centrales thermiques à énergies renouvelables.
 

En France, les parcs photovoltaïques se développent de plus en plus. L’énergie solaire, tout comme l’éolien, et considérée comme l’avenir de la production d’électricité. Cette énergie inépuisable est beaucoup plus écologique que les combustibles fossiles utilisés par les autres types de centrales thermiques.

Le business model et le coût de l’énergie produite

Au niveau mondial, l’Agence internationale de l’énergie prévoit une production grandissante de l’électricité solaire. En France, les estimations sont tout aussi encourageantes, et les projets de centrales thermiques solaires ne cessent de voir le jour. Cependant, le succès d’une centrale thermique solaire dépend d’un facteur important et essentiel : le soleil. C’est pour cela que les régions ayant un taux d’ensoleillement élevé sont plébiscitées pour l’installation de ce type de centrales thermiques d'un nouveau genre.
 

Pour qu’elles soient rentables, les centrales thermiques solaires doivent donc être installées dans des régions où l’ensoleillement est élevé et constant, comme dans le sud de la France. Plus il y a de soleil, plus les miroirs des panneaux solaires sont chauffés et plus la production d’électricité est importante, et donc rentable.

L’enjeu mondial est de continuer à produire de l’électricité pour répondre aux demandes croissantes, tout en émettant moins de dioxyde de carbone. Pour cela, en plus de nouveaux procédés comme la cogénération, de nouvelles technologies voient le jour, comme le TAC ou le LFC, et sont intégrées dans les centrales thermiques.

La centrale avec Turbine à Combustion à cycle combiné (TAC)

Certaines centrales thermiques à gaz situées en France ont connu un nouvel essor grâce à l’invention de la turbine à combustion (TAC). Plus puissantes, elles utilisent la même quantité de gaz naturel que les anciennes centrales mais obtiennent une production d’électricité jusqu’à 58 % supérieure. Chez TotalEnergies, nous développons notre parc de centrales thermiques en utilisant ces nouvelles technologies. 

La centrale à charbon à Lit Fluidisé Circulant (LFC)

Grâce à la technologie LFC, les nouvelles générations de centrales thermiques à charbon ont l’ambition de devenir plus « propres ». C’est donc une production plus importante, avec la même quantité de charbon, qui est envisagée. Ce nouveau fonctionnement va conduire à la diminution des gaz nocifs émis par la production. Les plus nocifs étant les oxydes d’azote, ou NOx, et le dioxyde de soufre. En diminuant ces gaz à effet de serre, ces centrales thermiques s’inscrivent elles aussi dans l’avenir.
 

Nucléaire, solaire, à charbon, au gaz… les centrales thermiques exploitent les principales ressources de la Terre pour produire de l’électricité. Vous pouvez désormais les différencier facilement.

Au-delà de désormais tout connaître sur les centrales thermiques et leur évolution vers une énergie produite toujours plus propre, vous pouvez vous engager à votre échelle en misant sur une énergie verte 100 % éolienne, proposée par TotalEnergies.

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