Activité 2 : De nouveaux moulins PDF

Tale ES – Thème 2 : Le futur des énergies – Chapitre 2 : Conversion et transport de l’énergie électrique Activité 2 : De nouveau moulins Exploitée depuis la fin du XIXesiècle en France, l’eau s’écoulant d’une retenue est la première source d’énergie renouvelable dans le...

Tale ES – Thème 2 : Le futur des énergies – Chapitre 2 : Conversion et transport de l’énergie électrique Activité 2 : De nouveau moulins Exploitée depuis la fin du XIXesiècle en France, l’eau s’écoulant d’une retenue est la première source d’énergie renouvelable dans le monde et en France. En 2022, les centrales hydroélectriques ont fourni 11 % de la production d’électricité en France métropolitaine. Electricité De France (EDF) envisage d’augmenter la performance des centrales existantes en les modernisant, et de développer les capacités de stockage. Quels avantages présente l’hydroélectricité et quelles sont ses limites ? Document 1 : Les centrales hydroélectriques ▪ Une centrale hydroélectrique est constituée d’un barrage qui retient l’eau, d’une centrale qui produit l’électricité et de lignes électriques qui transportent l’électricité vers le réseau électrique. La construction d’un barrage hydroélectrique exige une grande vallée dans une zone montagneuse, des coûts très importants, et perturbe l’écosystème naturel. ▪ L’énergie potentielle de pesanteur de l’eau retenue dans le barrage est convertie en énergie cinétique, du fait de l’écoulement de l’eau dans les conduites forcées. L’eau fait tourner la turbine qui entraîne l’alternateur, lequel produit l’électricité. L’énergie électrique est ensuite transférée vers le réseau électrique. ▪ De l’énergie thermique est perdue à chacune des conversions. L’obtention d’énergie électrique à partir de l’eau est l’une des plus sûres, malgré le risque de rupture du barrage. 1. Compléter la chaîne de transformations énergétiques dans une centrale hydroélectrique. Document 2 : Les différentes méthodes d’obtention d’énergie électrique L’analyse du cycle de vie d’un produit (ou d’une filière) tient compte des matières premières et de l’énergie néces- saires à sa construction, sa destruction et/ou son recyclage. 2. Expliquer pourquoi l’obtention d’énergie électrique à partir de l’eau retenue dans un barrage est l’une des méthodes qui émet le moins de dioxyde de carbone. C’est une méthode qui se fait sans combustion. Tale ES – Thème 2 : Le futur des énergies – Chapitre 2 : Conversion et transport de l’énergie électrique Document 3 : Rendement d’une centrale hydroélectrique Une chaîne de transformations énergétiques rend compte de la conservation de l’énergie lors des transferts d’énergie. L’énergie convertie n’est pas intégralement exploitable. On définit le rendement énergétique η d’un Eutile Putile convertisseur par la relation : 𝜂 = =.  est un nombre inférieur à 1, sans dimension (ou sans Eabsorbée Pabsorbée unité). 3. Calculer la puissance hydraulique disponible Peau de la centrale de Grand’Maison. En déduire son rendement η et comparer ce rendement avec ceux obtenus par d’autres méthodes. Données : Puissance hydraulique disponible (en W) : 𝑃𝑒𝑎𝑢 = D·ρeau·g·h Avec : le débit de l’eau D = 217 m3·s–1 ; la masse volumique de l’eau ρeau = 1,0·103 kg·m–3 ; l’intensité de la pesanteur g = 9,8 m·s−2 ; la hauteur de chute h = 900 m ; Puissance électrique maximale injectée dans le réseau électrique : Pélec = 1,8·109 W On obtient : Peau = 217 ×1,0·103 × 9,8 × 900 soit 1,9 · 109 W. La puissance absorbée est la puissance hydraulique disponible Peau. La puissance utile est la puissance électrique injectée dans le réseau électrique Pélect. Le 1,8 rendement de la centrale hydroélectrique de Grand’Maison est donc η =. C’est un rendement (maximal) 1,9 très élevé par rapport à ceux des autres méthodes d’obtention d’énergie électrique. Document 4 : Grand’Maison, centrale hydroélectrique mais aussi STEP ▪ La première station de transfert d’énergie de pompage (STEP) au monde est la centrale hydroélectrique de Grand’Maison, en région Auvergne-Rhône-Alpes. ▪ Le passage de l’eau de la retenue inférieure vers la retenue supérieure consomme de l’énergie mais de l’énergie est obtenue dans l’autre sens. Une centrale de ce type offre la possibilité de stocker de l’énergie en période de surproduction (la nuit et l’été, par exemple) pour la restituer en période de surconsommation. 4. Indiquer les sens du turbinage et du pompage et préciser celui pour lequel on peut stocker de l’énergie. Turbinage : de (1) à (2). Pompage : de (2) à (1) avec stockage d’énergie Synthèse : Donner les avantages et les limites de la filière hydroélectrique et expliquer pourquoi EDF ne peut pas construire d’autres centrales Tale ES – Thème 2 : Le futur des énergies – Chapitre 2 : Conversion et transport de l’énergie électrique Ses avantages sont de fournir une énergie renouvelable peu émettrice de CO2 avec un excellent rendement et de stocker l’énergie pour certaines centrales. Mais les barrages doivent se situer dans des régions montagneuses avec de grandes vallées, perturbent l’écosystème naturel et ont des coûts importants. EDF manque de sites en France.