: Energies alternatives

« Lorsqu'on pense aux alternatives possibles au pétrole et aux autres combustibles fossiles, il importe de savoir comment les Etats-Unis consomment leur approvisionnement actuel. 5% du total environ est transformé pour fabriquer des engrais, des produits chimiques et des plastiques. Tout le reste est utilisé pour produire de l'énergie.

Voici en gros la répartition de cette consommation : - 28% pour le transport (essence et kérosène) - 40% pour la production d'électricité

- 20% pour le chauffage (gaz naturel, charbon) - 32% pour l'industrie.

La totalité dépasse 100% en raison de certains recouvrements : par exemple, une partie de l'électricité produite est utilisée par l'industrie. (…)

Tout aussi important (et intéressant) est le large spectre de l'origine des sources d'énergie des Etats-Unis : - 29% proviennent du pétrole importé

- 11% proviennent du pétrole domestique - 24% proviennent du charbon

- 19% proviennent du gaz naturel (méthane) - 8% proviennent du nucléaire

- 8% proviennent d'autres sources (solaire, hydro-électrique, éolien, biomasse, géothermie) . (…) J'ai volontairement arrondi ces chiffres pour qu'ils soient plus faciles à retenir.»

Source : Extrait du livre de RICHARD A. MULLER (professeur de physique à l'université de Berkeley, Californie, USA) « Physics for Future Presidents » (Custom Publishing, 2006)

QUESTIONS :

A l'aide du document 1 et de vos connaissances, répondre aux questions suivantes : Question 1 :

Préciser la part des énergies renouvelables et non renouvelables utilisées aux Etats-Unis, après avoir expliqué ce que signifie « renouvelable » et « non renouvelable ».

Question 2 :

Discuter du bienfondé de l'interdiction des véhicules à essence ou kérosène pour supprimer totalement l'émission du gaz à effet de serre CO2.

Question 3 :

Répondre à la question 3 sur la feuille réponse en annexe à rendre avec la copie.

Emirats Arabes unis 2012

Nous sommes le 22 Octobre 2011 à 12 h 45 et Madame Dupont vient de faire cuire un rôti dans son four électrique pendant une heure. D'après la fiche technique du constructeur, lorsque ce four fonctionne à une température de 200°C pendant cette durée, il a une consommation de 0,9 kWh.

Document 1 :

Ce même jour, en fin de matinée, la production d'électricité détaillée par filière est donnée dans le tableau ci-dessous :

Charbon Eolien Gaz Hydraulique Nucléaire Autres

3468 MW 1461 MW 3215 MW 7976 MW 43271 MW 2595

MW Document 2 :

La centrale de Gravelines (Nord) est la plus grande centrale nucléaire française. Elle est constituée de six réacteurs ayant chacun une puissance de 900 MW.

Document 3 :

Actuellement, les réacteurs des centrales nucléaires utilisent la fission pour produire de l'énergie thermique, dont une partie est transformée en électricité.

Dans le tableau ci-dessous un exemple de réaction de fusion et un exemple de réaction de fission sont proposés : Réaction 1

Réaction 2

Document 4 :

Le césium est l'un des principaux déchets radioactifs produits par les centrales nucléaires.

Courbe de décroissance radioactive du césium

QUESTIONS :

1) D'après le document 1, expliquez quelle est probablement l'origine de l'électricité consommée par madame Dupont.

2) En utilisant vos connaissances, calculez la puissance électrique développée par le four durant la cuisson du rôti.

3) En 2030, la population de la région Nord-Pas-de-Calais sera constituée d'environ 1,8 million de ménages. Si à l'heure du déjeuner, chaque ménage consomme 900 W, montrez, en vous appuyant sur les données du

document 2, que deux réacteurs de la centrale de Gravelines suffiront pour alimenter toute la région.

4) En utilisant vos connaissances et le document 3, expliquez quelles sont les différences essentielles entre la fission et la fusion nucléaire. De même, identifiez dans le document, l'exemple de réaction de fission et l'exemple de réaction de fusion.

5) En utilisant vos connaissances, expliquez en quoi le graphique du document 4 illustre le problème de la gestion des déchets issus des centrales nucléaires.

Polynésie 2012

Document : Récupérer l'énergie du quotidien.

« Marcher, parler… la moindre de nos activités dégage une énergie… qui ne sera plus perdue ! Quel point commun entre un trottoir, une conduite d'eau, un portable ou une gare ?

Ce sont des sources d'énergie. Vous avez bien lu : un trottoir ou une tuyauterie d'immeuble peuvent… produire de l'électricité ! C'est que la recherche de nouvelles sources d'énergie ne connaît plus de limites ; quitte à prendre des voies aussi insolites qu'ingénieuses. Ainsi, l'idée a-t-elle germé d'exploiter ici et là l'énergie qui se dégage du quotidien sans prétendre, pour autant concurrencer les grandes sources traditionnelles.

En 2010, la mairie de Toulouse reprend l'idée avec un chercheur de l'Ecole Nationale Supérieure d'Electrotechnique et une entreprise. Un trottoir composé de 20 dalles qui s'enfoncent de 5 mm sous chaque pas permet d'utiliser l'énergie cinétique des passants pour déplacer un aimant sous la dalle et produire du courant : de quoi alimenter un lampadaire à DEL* consommant 50 W. Un prototype est en cours d'installation. »

*DEL : diode électroluminescente

D'après un article de Sciences et Vie, Mars 2011

QUESTIONS :

En vous aidant du document et en utilisant vos connaissances, répondez aux questions suivantes :

1) A Toulouse, le dispositif évoqué permettrait d'alimenter des lampadaires consommant chacun 50 W. A raison d'une moyenne de deux heures de fonctionnement par jour pendant toute une année, calculez l'énergie consommée en une année par un lampadaire.

2) Explicitez la limite du concept décrit à Toulouse en l'état actuel de sa mise en place.

3) Reproduisez et complétez sur votre copie la chaine énergétique suivante, en identifiant la forme d'énergie pour chaque rectangle.

4) Expliquez pourquoi le dispositif utilisé à Toulouse peut être qualifié de « source d'énergie propre et renouvelable

».

5) D'après l'article, ces nouveaux dispositifs ne prétendent pas concurrencer les « grandes sources traditionnelles ».

Citez deux sources traditionnelles, qualifiées de « non renouvelables ». Expliquez pourquoi elles ne peuvent pas être qualifiées de « propres ».

Sujet zéro 1

Document 1 : La crise nucléaire, chance difficile à saisir pour l'énergie renouvelable « Les énergies renouvelables représentaient 12,7% de la production mondiale d’énergie en 2006. Selon Observ’ER (l'observatoire des énergies renouvelables), la production électrique d’origine renouvelable a atteint 18,6% de la production mondiale

d'électricité. Elle est couverte à 89% par l’hydraulique et à 5,7% par la biomasse, le reste se partageant entre l’éolien (3,5%), la géothermie (1,7%) et le solaire (0,2%). L’Amérique du nord est le premier producteur d’électricité

renouvelable avec 21,8% de la production, suivie de l’Europe de l’ouest (19,3%), de l’Asie de l’est et du sud-est (19,2%) et de l’Amérique du sud (19%). En 2007, la production d’électricité éolienne a augmenté de 20000 MWh*

pour atteindre 94000 MWh*. Pour le photovoltaïque, la hausse a été de 50% par rapport à 2006, pour atteindre 12400 MWh*. Les États-Unis ont affiché la plus forte progression devant la Chine et l'Espagne. Cependant, la Commission européenne prévoit que la part des énergies renouvelables dans la consommation mondiale d’énergie va décroître de 13% à 8% entre 2000 et 2030, ce qui signifie que la consommation mondiale d’énergie croîtra plus vite que la production d’énergie renouvelable…/... Les énergies renouvelables émettent des gaz à effet de serre dans des proportions très inférieures aux énergies fossiles. Mais l'un des principaux problèmes de la production

d'électricité à partir de l'énergie éolienne et solaire est qu'elle n'est pas continue, sans capacité de stockage. Cela rend les grosses usines et autres constructeurs automobiles moins intéressés par l'utilisation du solaire et de l'éolien actuellement. Et il n'est pas faisable de n'utiliser que ces deux techniques pour alimenter en courant une ville ou une région ayant besoin d'électricité en permanence. Les énergies renouvelables, dont le coût est l'un des principaux inconvénients, peuvent donc difficilement se développer sans soutien gouvernemental. » *MWh: Mégawatt heure

Site internet: good planet.org

Document 2 « L’énergie ne se produit pas, elle est transformée. Cette transformation s’accompagne d’un dégagement de chaleur. Ainsi dans l’ampoule qui m’éclaire, l’énergie électrique est transformée en lumière et chaleur. On ne peut donc transformer intégralement l’énergie en une autre forme d’énergie. »

Site internet : palais-découverte.fr QUESTIONS :

A l’aide du document 1 et de vos connaissances :

1- Relevez les ressources d’énergie citées et classez-les en ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables en justifiant votre choix.

2- Identifiez les avantages et les inconvénients de l’utilisation des deux types d’énergie évoqués dans la question 1.

3- Cochez la bonne réponse

 La puissance électrique éolienne est, en 2007 de 20000 MWh.

 L’énergie électrique éolienne est, en 2007 de 20000 MWh.

 La puissance électrique éolienne est, en 2007 de 94000 MWh.

 L’énergie électrique éolienne est, en 2007 de 94000 MWh.

En utilisant les informations du document 2, cochez le schéma correct de la chaîne énergétique étudiée

Sujet zéro 3 Document 1 :

La « société à 2 000 W »est un projet de l'École polytechnique fédérale de Zurich (Suisse). Voici un extrait du document intitulé « Vivre plus légèrement, une nouvelle conception de nos ressources pour un développement durable: la société à 2000 watts »du réseau Novatlantis : « ...

En 1960, la Suisse était une société à 2000 W. Actuellement, plus de quatre décennies plus tard, chaque personne consomme 5000 W pour l’habitat, le travail, les loisirs et les voyages. Il en résulte une consommation annuelle par tête de 44000 kWh correspondant à 4400 litres de fioul. Avec 2000 W, la consommation serait de seulement 17500 kWh par année, soit deux fois et demie moins élevée.

Les énergies fossiles, soit pour l‘essentiel le pétrole et les produits du gaz naturel, couvrent environ 60 % de la consommation d‘énergie en Suisse, c‘est à dire 3000 W. L‘énergie nucléaire et les sources d‘énergie renouvelable (aujourd’hui presque exclusivement la force hydraulique) fournissent chacune 1000 W.

La vision de la société à 2000 W prévoit un abaissement continu de la consommation d‘énergie à 2000 W. Ce but doit être atteint le plus rapidement possible. D’ici l’année 2050, la part des énergies fossiles peut être réduite de moitié en passant de 3000 W actuellement à 1500 W par personne. Il y a de bonnes raisons pour définir cet horizon temps aussi largement: l’évolution requiert une adaptation rigoureuse de l’infrastructure et un mode de vie

intelligent sans lesquels la société à 2000 W restera une vision.

Un volume d‘émissions de CO2 d’une tonne par tête d’habitant et par année représente également un objectif à long terme de la Suisse. Cette limite correspond à une consommation d‘énergies fossiles d’environ 500 W. Si la consommation d’énergies fossiles se réduit à la cadence prévue par la vision d‘une société à 2000 W, on pourra atteindre ce but ambitieux de réduction de CO2 dans la seconde moitié de ce siècle, ou au plus tard au cours du siècle prochain. »

Document 2 : Evolution du pourcentage de CO2 dans l’air et de l'élévation de la température moyenne de l’air en surface

(D’après livre 1ère L- édition Bordas 2003)

QUESTIONS :