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Çhapitre 5 : Transformation et conservation d'énergie
Leçon 25 :
Energie mécanique - Energie hydraulique
Au cours du temps, I'homme a imaginé des machines afin d'utiliser l'énergie présente dans la nature.
L'homme a toujours cherché à exploiter les différentes sources d'énergie, à commencer par le vent et I'eau pour faire avancer les bateaux et tourner les moulins, puis les combustibles pour le chauffage, la propulsion et les machines et enfin les énergies solaire et nucléaire.
1. Energie mécanique
:Comment un barrage peut-il créer de l'énergie électrique ?
On a
vu
qu'un barrageutilisait
la chute de I'eau d'une position haute à Lrne position basse.Cette eau en tornbant va mettre en mouvement une turbine qui va créer de l'électricité.
Il y
a icitun transfert d'énergie mécanique en énergie électrique.
a)
Bnergie potcntielle (éncrgie de position) :Tout objet qLri se situe en hauteur possède une énergie due à sa
position:
c'est l'énergie depotentielle, notée Eo. Par exemple
:
prendreun
objetet
lâcher-leà
différentes hauteur. On s'aperçoit que plus I'objet est lâché de haut et plus sa vitesse augmente, et plusil
est capable Cedéformer, voire même casser I'objet sur lequel
il
tombe.Flus un objet est haut, et plus son énergie de potentielle est grande.
b)
Energie cinétique :Tout objet qui se
déplace possèdeune
énergiedue à son
mouvement: c'est
l'énergie cinétique, notée8..
Par exemple:
une voiture rouleplus vite, et
pluselle
est capable de déformer ou se déformer.Plus un objet a de la vitesse et plus son é.nergie cinétique est grande.
c)
Energie mécanique iL'énergie rnécanique est
l'énergie
que possèdetout objet ;
elle est donc constituée de la somme del'énergie potentielle et del'énergîe cinétique.L'énergie mécanique s'exprime généralement :
En-,: E. + Ep ou E-:
)^"'+mgh
1nR
t';
:.
2. Energie hydraulique
:a)
Principe de fonctionnement :Il s'agit tlc capter la force motrice de I'eau pour produire de l'électricité,
énergiâ cinélique é^ergre pcientiÉilt
jhydrâulique)
L'eatt accumulée dans les barrages ou dérivées par les prises d'eau, constitué une énergie potentielle disponible
pour
entraîneren rotation la turbine d'une
génératrice. L'énergie hydraulique se transfonne alors en énergie cinétique puis en énergie mécanique. Cette turbine accouplée mécaniquementà un
alternateur I'entraîneen
rotationafin de
convertir l'énergie mécanique en énergie électrique.b)
Sources cl'énergies hydrauliques :L'énergie
hydraulique
est l'énergie foumie parle
mouvement de I'eau, sous toutes sesformes
:
chute d'eau, cours d'eau, courantmarin,
marée. Ce mouvement peut être utilisé directement, par exemple avecun moulin à
eau,ou plus
couramment être converti, par exemple en énergie électrique dans une centrale hvdroélectrique.L'énergie hydraulique est en fait une énergie cinétique lié au déplacement de I'eau comme dans les courants marins, les cours d'eau, les marées, les vagues ou I'utilisation d'une énerqie rlotentielle comme dans le cas des chutes d'eau et des barrages.
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109
3
Types de centrâles hydrauliques
a)
Les centrales hydrauliques basses chutes (ou aufil
de I'eau)Elles sont caractérisées par un débit très important mais avec une faible hauteur de chute.
Les centrales de basse chute, se trouvent sur les grand fleuves et fonctionnent au
fil
deI'eau et produisent sans interruption.
b)
Les centrales hydrauliques moyennes chutesLes centrales de moyennes chutes sont caractérisées par une hauteur de chute comprise entre
30
et 200m. L'usine se situe généralement au pieddu
barragc.Cc
sont souvcnt dcs usines de retenues. Elles se trouvent en moyenne montagne, elles utilisent les réserves d'eau accumuléessur
des courtes périodes. Ces centrales d'éclusée serventpour la
régulation journalière ou hebdomadaire de la production.c)
Les centrales hydrauliques hautes chutesLes centrales de hautes chutes sont caractérisées par une forte hauteur de chute h>200m.
L'usine est toujours située
à
une distance importantede la
prise d'eau parfois phrsieurs kilomètres. Elles se trouvent en altitude, les usines de lacs disposent de plus de 400 heures de réserves. Leur rapidité de démarrage permet de répondre de consommation, notamrnent en hiver.4. Avantages et inconvénients de l'énergie hydnaulique
:a a
Avautages:
Prociuction ci'énergie active durant ies heures cie iortes consomrnations d'éiectricité.
Pompage durant les heures creuses
afin
de reconstituerla
réserve d'eau dans le bassin de retenu.Démarrage et arrêt des centrales très rapides.
Aucune pollution n'est dégagée Iors de la production d'électricité.
Production d'électricité décentralisée (pas de pertes liées aux transports).
Facilitée d'entretien
et la faible
usure du matérielqui
travailleà
vitesse et à température modéré.Haut niveau de renciement des machinesl capable de transformer 90Y,o de l'énergie cie l'ean en énergie rnécanique.
Inconvénients:
Modification du débit et du niveau de I'eau.
Perturbation de la faune et de la flore.
Surcoût lié à la nécessité d'installer des passes à poissons.
Risque pour les personnes en aval lié au banage.
a a a e
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