Thème 2 – le futur des énergies Chapitre 2.2 - Les atouts de l’électricité
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1. Produire de l’électricité sans combustion1.1. Rappels et définitions :
1.2. Production de l’électricité sans combustion
Activité 1 : « Des exemples de production d’électricité sans combustions. » Compléter le tableau suivant au fur et à mesure de l’activité 1.
Type de centrale Ressource primaire d’énergie
Principe de fonctionnement
nucléaire
Thermique solaire
hydrolienne
éolienne
Barrage hydroélectrique
photovoltaïque
Piles ou accumulateurs
piles à hydrogène
Ecrire une chaîne de transformation énergétique
Exemple : les panneaux photovoltaïque (vu dans le chapitre précédent)
Les panneaux photovoltaïques peuvent convertir une énergie radiative en énergie électrique. Les transferts d’énergie au niveau d’un panneau photovoltaïque sont modélisés ci-dessous :
Le rendement énergétique
Une chaîne de transformations énergétiques rend compte de la conversion de l’énergie lors des transferts d’énergie. Le schéma ci- dessous représente un élément de chaîne de transformations énergétiques.
- L’énergie convertie n’est pas intégralement exploitable.
- On définit le rendement énergétique
d’un convertisseur par la relation :=
=
Avec E = P x t
E : energie en J ; P : puissance en W et t durée en s.
-
est un nombre inférieur à 1 et sans unité.
peut être exprimé en pourcentage en multipliant le nombre obtenu par 100.- On définit également le rendement global d’un système de conversions d’énergie comme le produit des rendements de chacun des convertisseurs :
global = 1 x 2 x … x n
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1.3. BilanConnaître la définition du rendement d’un système de conversion d’énergie ainsi que la définition du rendement global (voir rappels)
Savoir faire une chaîne énergétique d’un dispositif présenté dans l’activité 1.
Connaître des exemples d’impact environnementaux et des risques spécifiques
Exercice 1 : Chargeur solaire
On trouve dans le commerce des chargeurs d’appareils mobiles solaires qui utilisent un
convertisseur photovoltaïque. La caractéristique d’un appareil de ce type est donnée ci-contre.
1. Représenter la chaîne énergétique de ce convertisseur.
2. Quelle tension doit délivrer ce chargeur pour fournir une puissance maximale ?
Commenter.
3. A partir des données, évaluer la puissance fournie par le Soleil au chargeur et en déduire le rendement de cette conversion.
Exercice 2 : Géothermie
La géothermie est basée sur l’exploitation de l’énergie thermique stockée dans le sous-sol. Cette énergie provient
principalement de la désintégration des éléments radioactifs qui constituent la croûte terrestre et la dissipation de l’énergie primitive accumulée depuis la création de notre planète. A quelques centaines de mètres de profondeur, il est possible d’obtenir des températures élevées qui vont servir à produire de la vapeur d’eau et en fin de processus à obtenir de l’énergie électrique.
Ainsi, la centrale géothermique de Bouillante en Guadeloupe génère une puissance de 15 MW, ce qui permet de couvrir 7 à 8 % de la consommation électrique de l’île.
1. Représenter la chaîne énergétique d’une centrale géothermique.
2. Quels avantages présente ce type d’installation par rapport à des centrales à combustions classique ?
3. On admet généralement qu’une tonne de pétrole peut fournir environ 10 GJ d’énergie électrique dans une centrale à combustion. Evaluer l’économie de pétrole réalisée sur une année par l’exploitation de la centrale de Bouillante.
2. Les conséquences environnementales
Voir activité 1 et le tableau sur les impacts environnementaux et les risques spécifiques 3. Stockage de l’énergie
Activité 2 : « Comment stocker l’énergie électrique ? » Réponse aux questions 6 et 7 de l’activité 2 ci-dessous:
6. Indiquer dans le cours la forme d’énergie stockée dans chacun des trois dispositifs.
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7. Compléter le tableau présentant les avantages et les inconvénients de ces trois dispositifs dans le cours.
