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Turbine d'une centrale nucléaire

Nucléaire Cattenon usine,
France

Qu'est-ce qu'un générateur électrique? Types et functionnement

Qu'est-ce qu'un générateur électrique? Types et functionnement

Un générateur électrique est une machine capable de transformer un certain type d'énergie en courant électrique. La source d'énergie peut être très variée: énergie chimique, énergie mécanique, énergie lumineuse ou énergie thermique.

Les mécanismes qui effectuent cette conversion d'énergie peuvent inclure des turbines à vapeur, des turbines à gaz, des turbines à eau, des moteurs à combustion interne et même des manivelles.

Les générateurs électriques sont des dispositifs électriques capables de maintenir une différence de potentiel électrique (tension) entre deux points. Autrement dit, des appareils qui produisent de l'énergie électrique.  

Le premier générateur électromagnétique, le disque de Faraday, a été inventé en 1831 par le scientifique britannique Michael Faraday. Les générateurs fournissent presque toute l'énergie des réseaux électriques.

Aujourd'hui, il est possible d'acheter un générateur électrique pour presque tous les besoins

Quels sont les types de générateurs électriques?

Il existe différents types de générateurs électriques très différents les uns des autres:

  • Générateurs mécaniques qui ont la capacité de convertir l'énergie mécanique en énergie électrique. Normalement il s'agit d'une machine tournante. Ils sont couramment utilisés dans l'industrie.

  • Générateurs solaires: il a la capacité de transformer l'énergie solaire en énergie électrique. Cette transformation est réalisée par des panneaux photovoltaïques qui fournissent une tension continue.

  • Générateurs thermiques: ce sont des générateurs qui transforment l'énergie thermique en électricité.

  • Générateurs électrochimiques: convertissent l'énergie chimique en énergie électrique. Des exemples de ce type de générateur sont les batteries.

Comment fonctionne un générateur électrique mécanique?

Le principe de fonctionnement d'un générateur électrique est similaire à celui d'un moteur électrique fonctionnant en sens inverse. Ils fonctionnent par induction électromagnétique.

Cette transformation est réalisée par l'action d'un champ magnétique sur des conducteurs électriques disposés en bobines sur une ossature en tôle. S'il y a mécaniquement un mouvement relatif entre les conducteurs et le champ, une force électromotrice est générée. Cette découverte est le mérite du physicien Michael Faraday. Cette force électromotrice génère un courant électrique.

Les générateurs mécaniques peuvent aller des petits générateurs électriques diesel aux très grandes machines. Beaucoup de modèles commerciaux ont un démarreur électrique intégré.

L'une des techniques utilisées dans les centrales thermiques consiste à générer de la vapeur à haute pression et à entraîner une turbine à vapeur

La puissance de sortie est généralement obtenue en courant alternatif.

Parfois, ces types de générateurs sont utilisés pour entraîner des pompes à eau.

Un groupe électrogène réunis un moteur avec ce type de générateur. Normalement, ce moteur est un moteur de combustion interne.

La plupart des centrales électriques utilise ce type de générateur. Normalement, l'énergie mécanique est obtenue de l'actionnement d'une turbine à vapeur.

Que sont les générateurs thermoélectriques?

Un générateur thermoélectrique, TEG (également générateur Seebeck) est un appareil qui 

Un générateur thermoélectrique (TEG) est un dispositif qui convertit directement la différence de température en électricité. Ce faisant, il utilise un phénomène thermoélectrique appelé effet Seebeck.

L'efficacité des générateurs thermoélectriques est de 5 à 8%.

Un générateur thermoélectrique, contrairement aux générateurs ordinaires, n'a pas de pièces mobiles. Dans certains cas, vous pouvez utiliser un ventilateur ou une pompe. Les TEG sont relativement faciles à fabriquer mais l'efficacité est faible et le prix est élevé. Une plus grande efficacité nécessite de plus grandes différences de température.

Avec le progrès technique, les générateurs thermoélectriques pourraient être utilisés dans l'industrie automobile à l'avenir, où ils utiliseront la chaleur d'échappement.

Générateur thermoélectrique radioisotope (RTG)

Il est utilisé dans les engins spatiaux, où il est connu sous le nom de générateur thermoélectrique radio-isotopique. Dans ce dernier, la désintégration du combustible radioactif est utilisée comme source de chaleur.

Cependant, le principe de fonctionnement est différent de celui d'un réacteur nucléaire classique.

Un générateur thermoélectrique radio-isotopique est un simple générateur électrique. Ce type de générateur tire son énergie de l'énergie libérée par la désintégration radioactive de certains éléments.

Les RTG sont les appareils les plus appropriés pour:

  • Situations où il n'y a pas de présence humaine,

  • Des puissances de plusieurs centaines de watts sont nécessaires pendant de longues périodes.

  • Les générateurs conventionnels comme les piles à combustible ou les batteries ne sont pas économiquement viables.

  • Endroits où les cellules photovoltaïques ne peuvent pas être utilisées pour tirer parti de l'énergie solaire.

Une alternative aux rayons X pourrait être les moteurs Stirling, qui sont plus efficaces mais contiennent des pièces mobiles.

Comment fonctionnent les générateurs solaires?

Les générateurs solaires fonctionnent par effet dit photovoltaïque. Les panneaux solaires sont composés d'un matériau qui, lorsqu'il frappe un photon, libère un électron. La somme des charges électriques de ces électrons forme un courant continu.

Le matériau le plus utilisé dans les cellules photovoltaïques est le silicium.

Cette forme d'énergie est renouvelable.

 

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Date de publication : 19 mars 2017
Dernier examen : 11 septembre 2020