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L’énergie thermique à fl amme

IMPLANTATION DES CENTRALES THERMIQUES À FLAMME EDF EN FRANCE

Paris

Clermont-Ferrand Lyon

Toulouse

Limoges

Bordeaux

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Marseille

Nîmes

Montpellier

NantesTours

Bourges

Orléans

Amiens

Lille

Reims

Quimper Rennes

Besançon

Mulhouse

Grenoble

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Lucciana

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Guyane

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Saint-Pierre-et-Miquelon

Océan Atlantique

Martinique

Guadeloupe

Les Saintes

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Dégrad-des-Cannes

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Paris

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Clermont-Ferrand

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Lyon

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La Maxe

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Montereau

Cordemais

Jarry nordJarry sud

Miquelon

Bellefontaine

Pointe des Carrières

Saint-Pierre

Aramon

Martigues

Brennilis

Dirinon

GennevilliersPorcheville

ArrighiSeineVitry-sur-

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Centrale thermique à fl amme Fioul

Centrale thermique à fl amme Charbon

Port estLe Port

Turbine à combustionen constructionT

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Turbine à combustion120 MWT

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Sites Corse et DOM-TOM

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« 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’ÉNERGIEEDF, 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 Pleyel93282 Saint-Denis cedex

Siège social : 22-30, avenue de Wagram, 75008 Paris SA au capital de 924 433 331 eurosRCS Paris 552 081 317

www.edf.com

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Salle de commande de la centrale thermique de Porcheville.

La centrale à cycle combiné gazLa 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 propreEDF 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 productiongie, elle réduirasions de CO2.e est prévue

é Cazus,oint du

génieriermique.

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 PRODUCTIOND’ÉLECTRICITÉLe 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.

19centrales nucléaires

10turbines à combustion

447centrales hydrauliques

23tranches 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 pro-

duction 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 %Thermiqueà 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.


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

04L’énergie ranime sa fl ammeLes centrales thermiques à fl amme sont particulièrement sollicitées en raison de leur fl exibilité.

06Un parc en pleine modernisationLe programme de modernisation des centrales thermiques a deux objectifs : les rendre plus effi caces et plus respectueuses de l’environnement.

08De la fl amme à l’électricité, comment ça marche ?Comprendre le fonctionnement d’une centrale thermique.

10Une énergie tournée vers l’avenirL’énergie thermique face aux enjeux de demain.

Photo de couverture : Centre de production thermique de Martigues.

Création de la collection : Spécifi queConception-réalisation : Crédits photos : Onoky/Photononstop, Getty Images/DR, Médiathèque EDF/Xavier Gary, Igor Meijer, Véronique Paul, Laurent Vautrin, Michaël ZumsteinImprimeur : JPA - RÉF. ENE963-2010 Imprimé sur papier écologique.

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L’ÉNERGIE RANIME SA FLAMMELa 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.

AJUSTERL’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.

DISPONIBLELes 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.


04


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 tacUne 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.


UN PARC EN PLEINE MODERNISATIONConstruit 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).

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

1fi


Optimiser les performances environnementalesEn 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.

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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.


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DE LA FLAMMEÀ L’ÉLECTRICITÉ, COMMENTÇA 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



Le principeQuel 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 fuméesLes 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.

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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 cationEDF a obtenu la certifi cation ISO 14001, label international sur l’environnement (contrôle de la qualité de l’air, de l’eau, etc.).


UNE ÉNERGIE TOURNÉE VERS L’AVENIRDans 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.

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CAPTAGE DE CO2

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


Salle de commande de la centrale thermique de Porcheville.

La centrale à cycle combiné gazLa 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 propreEDF 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 productiongie, elle réduirasions de CO2.e est prévue

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génieriermique.

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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 PRODUCTIOND’ÉLECTRICITÉLe 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.

19centrales nucléaires

10turbines à combustion

447centrales hydrauliques

23tranches 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 pro-

duction 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

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3,6 %Thermiqueà 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.



IMPLANTATION DES CENTRALES THERMIQUES À FLAMME EDF EN FRANCE

Paris

Clermont-Ferrand Lyon

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Bordeaux

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NantesTours

Bourges

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Océan Atlantique

Martinique

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ArrighiSeineVitry-sur-

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Centrale thermique à fl amme Fioul

Centrale thermique à fl amme Charbon

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« 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’ÉNERGIEEDF, 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 Pleyel93282 Saint-Denis cedex

Siège social : 22-30, avenue de Wagram, 75008 Paris SA au capital de 924 433 331 eurosRCS Paris 552 081 317

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