Enseignements technologiques transversaux - Bac STI2D - Métropole septembre 2016

Contexte social et économique

Depuis 2013, la centrale biomasse étudiée est devenue la principale unité de production d’électricité et de chauffage urbain de la ville de Metz. Elle pourvoit aux besoins en électricité de 10 000 ménages et alimente en chauffage l’équivalent de 20 000 logements.
La cogénération d’électricité et de chauffage urbain permet d’obtenir un rendement supérieur à 80 % pour cette centrale (35 % précédemment avec son ancienne voisine au charbon).
La biomasse présente désormais un intérêt économique dans la mesure où son coût est compétitif (grâce à des aides de l’état) et qu’elle subit peu la spéculation comme c’est le cas pour les énergies fossiles. De plus, une chaudière au bois de taille importante comme celle-là (puissance utile de l’unité biomasse : 45 MW) permet de sécuriser l’approvisionnement : meilleurs prix, garanties de qualité et de disponibilité des bois livrés.
Pour la même quantité d’énergie produite, la fabrication de combustibles bois crée en moyenne 3 fois plus d’emplois locaux que pour les filières énergétiques classiques.

Ce sujet comporte deux parties distinctes :

Partie 1 :

L’impact environnemental et la performance énergétique sont aujourd’hui les deux critères essentiels pour le choix d’une solution de production d’électricité et de chauffage urbain. Cette partie ce propose de vérifier que cette centrale de cogénération biomasse est une réponse adaptée à ces critères.

Partie 2 :

Cette partie, s'intéresse à la structure porteuse du groupe turbo-alternateur.
Celui-ci permet la transformation en électricité à partir des vapeurs haute-pression émanant de la chaudière biomasse. Il est situé dans le bâtiment GTA (groupe turbine alternateur), localisé près de la chaudière.
Il est porté par une structure en béton armé, désolidarisée du reste de la structure du bâtiment et composée :

• d'une épaisse dalle en béton armé (BA), appelée table GTA ;
• de 6 poteaux en béton armé ;
• de 6 boîtes à ressorts intercalées entre la table et la tête des poteaux.

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