PDF - Optimisation du transport de l'électricité

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Term E.S. Thème 2 Le futur des énergies COURS CHAPITRE 3 OPTIMISATION DU TRANSPORT DE L’ELECTRICITE Transport de l’électricité et l’effet Joule Savoir qu’une ligne électrique peut être modélisée par un conducteur ohmique de résistance R. ☺  Savoir & Savoir-faire à Savoir que le transport de l’électricité génère des pertes par échauffement appelé effet Joule. ☺  Savoir qu’à puissance transportée fixe, on limite les pertes par effet Joule en élevant la tension. ☺  maîtriser Connaître et savoir utiliser les formules littérales liant puissance P (en W), tension U (en V), intensité I (en A) et résistance R (en ) pour identifier l’influence de ces grandeurs sur l’effet Joule : ☺  - Puissance transférée par un appareil électrique : P = U  I - Pour un conducteur ohmique : Loi d’Ohm U = R  I & Puissance perdue effet Joule PJ = R  I2 Du distributeur au consommateur Savoir modéliser le réseau électrique en utilisant un générateur et des transformateurs. ☺  Savoir que le réseau de transport électrique est étendu à l’Europe pour réguler offre et demande. ☺  Brancher un appareil sur une prise électrique est un geste quotidien. Pour cela, l’énergie électrique produite dans les centrales doit être transportée jusqu’aux utilisateurs. L’électricité est transportée à travers le réseau dans les lignes à haute tension HT, moyenne tension MT et basse tension BT jusqu’aux utilisateurs. La production est régulée en fonction des besoins des utilisateurs grâce aux smartgrids (réseaux électriques intelligent). I – Le transport de l’électricité et l’effet Joule Activité 1 : L’effet Joule L’effet Joule : Lorsqu’un courant traverse un matériau conducteur, il chauffe et dégage de l’énergie thermique vers l’environnement. Ce phénomène est appelé effet joule. Une ligne électrique peut être modélisée par un conducteur ohmique de résistance R. Si on lui applique une tension U, elle est parcourue par un courant d’intensité I et reçoit la puissance P = U  I W V A La puissance qu’elle dissipe par effet Joule est : PJ = R  I2 (car U = R  I pour un conducteur ohmique). W  A V  A Les pertes par effet Joule dans le réseau électrique : Pour transporter l’énergie électrique, on augmente la tension avec des transformateurs pour minimiser les pertes par effet Joule : pour une puissance P fixée, plus la tension U est élevée et plus l’intensité I est faible donc plus la puissance dissipée PJ est faible. La part d’énergie électrique transportée dissipée par effet Joule dans l’environnement est estimée à environ 2%. Dans le réseau de distribution, les pertes peuvent atteindre 6%. II – Du distributeur au consommateur de l’électricité Activité 2 : Du producteur à l’utilisateur Modélisation du réseau électrique : Un réseau électrique peut être modélisé par un circuit électrique comprenant un générateur, des transformateurs et des fils. 1  Term E.S. Thème 2 Le futur des énergies COURS CHAPITRE 3 Le réseau électrique français et européen : La France n’est pas une île électrique : en 2015, 120,9 TWh ont été échangés avec nos partenaires européens, dont 91,3 à l’export. Les échanges aux frontières permettent de minimiser les coûts de production de l’électricité tout en assurant la sécurité des systèmes électriques interconnectés. L’objectif européen de neutralité carbone d’ici 2050 va profondément modifier le système électrique. Concernant les réseaux et les sources de flexibilité, ils seront sollicités pour intégrer au système une demande croissante d’électricité dont des quantités importantes d’énergies variables. Activité 3 : le réseau électrique européen 2