Production d'électricité sans combustion

Le but de l’activité est d’identifier et de comprendre le fonctionnement de la plupart des moyens de production d’électricité sans combustion. Ces moyens de production sont intéressants, car ils émettent moins de dioxyde de carbone (gaz à effet de serre) que les centrales thermiques à flamme (à base de la combustion de charbon, pétrole ou gaz naturel).

Documents

Chaîne énergétique

Lorsqu’on établit une chaîne énergétique, on fait apparaitre au minimum :

  • les réservoirs (dans des rectangles généralement) accompagnés de la forme de l’énergie stockée ;
  • les convertisseurs (dans des formes ovales généralement).

Exploitation

  1. Identifier un point commun et une différence entre les conversions directes et les conversions indirectes d’énergie mécanique.
Réponse

  • Point commun : on utilise un fluide (eau, air) pour faire tourner une turbine qui est couplée à un alternateur. Il existe donc un convertisseur en commun.
    La rotation de cet alternateur entraîne une conversion d’énergie mécanique en énergie électrique.

  • Différence : Dans le cas de la conversion indirecte il existe une conversion supplémentaire entre la source d’énergie primaire et la conversion d’énergie au niveau de l’alternateur.

  1. Expliquer comment l’énergie chimique est convertie en énergie électrique dans les piles.
Réponse

Lors d’une réaction d’oxydoréduction un réducteur cède un ou plusieurs électrons à un oxydant. Cet échange d’effectue directement lors de chocs entre ces entités.

Dans une pile électrique, ces réactifs sont situés dans des compartiments différents et ne se rencontrent donc pas. Aucune réaction chimique ne peut donc se dérouler lorsque cette pile n’est connectée à aucun circuit. Si la pile est connectée à un circuit électrique, les entités peuvent alors (pour des raisons non développées ici) s’échanger des électrons à travers le réseau électrique.

Dans une pile, on réalise un échange indirect d’électrons entre les entités à travers le réseau.

  1. Comparer la valeur de l’énergie électrique fournie en 2017 par le photovoltaïque à celle fournie par le nucléaire en France.
Réponse
  • Photovoltaïque : $\Delta E_P = \pu{9,2 TW·h}$ ;
  • Nucléaire : $\Delta E_N = \pu{379,1 TW·h}$.

$\dfrac{\Delta E_N}{\Delta E_P} = 41$. Les centrales nucléaires ont fourni 41 fois plus d’énergie électrique que les panneaux photovoltaïques.

  1. Construire les chaînes énergétiques associées à chaque dispositif présenté.
Réponses

Pile

Hydroélectrique

Nucléaire

Éolien

Photovoltaïque

Solaire