Méthode : conservation de l'énergie
L'énergie se conserve : la quantité totale d'énergie dans un système donné ne change pas, on ne peut donc ni la créer, ni la détruire.
L'énergie est transmise d'un élément vers un autre, souvent sous une forme différente à l'aide d'un élément qui est un "convertisseur" d'énergie.
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Méthode : bilan d'énergie et chaîne énergétique
Une chaîne énergétique permet de visualiser l'énergie reçue et l'énergie transférée par un convertisseur d'énergie.
Dans une chaîne énergétique, il y a des conventions à respecter.
Exemple de chaîne énergétique pour un panneau solaire :
Exemple : une voiture en fonctionnement
Analyser l'image ci-dessous afin de comprendre les différents transferts d'énergie au sein d'une voiture en fonctionnement.
Préciser les différents convertisseurs d'énergie et modéliser les chaînes énergétiques ainsi obtenues.
Exemple : Une dynamo manuelle
Extraits du Livre Scolaire - Cinquième
Pour actionner une lampe dynamo, il faut faire tourner sa manivelle. Ce mouvement (énergie mécanique) permet de transférer à la dynamo, de l’énergie initialement stockée dans le corps. La dynamo transfère ensuite cette énergie à un accumulateur par transfert électrique. L’accumulateur permet de stocker l’énergie. L’énergie est ensuite communiquée à l’ampoule par transfert électrique. L'énergie reçue est alors transmise à l'environnement sous forme d'énergie lumineuse et thermique.
Voici la chaine énergétique du fonctionnement de la lampe dynamo :
Complète la chaine énergétique résumant le fonctionnement de la lampe dynamo.
Du producteur à l’utilisateur⚓
Extraits du Livre Scolaire - Enseignement scientifique - Classe de terminale
L’énergie électrique est produite dans différentes centrales.
Elle doit ensuite être transportée à travers le réseau électrique vers les utilisateurs.
Quels sont les dispositifs d’acheminement de l’électricité du lieu de production au lieu de consommation ?
Les documents suivants vont vous permettent de répondre à cette question.
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Transport et distribution de l'électricité
En France, les producteurs d’électricité sont reliés aux consommateurs (particuliers, industries) par un vaste réseau de transport, constitué de lignes à haute tension (HT de plus de 63 kV), à moyenne (MT de 15 et 30 kV) et à basse tension (BT à 230 V).
Des transformateurs permettent d’augmenter ou d’abaisser la tension entre deux types de lignes.
Depuis l’arrivée des énergies renouvelables (EnR), le réseau est contrôlé par des smart grids, qui permettent de mieux gérer les fluctuations de production et de consommation.
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Smart grid : réseau électrique « intelligent » qui permet une gestion plus efficace de la production et de la consommation d’énergie électrique.
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Le stockage de l’énergie
Source ADEME
Dans le contexte actuel de développement des énergies renouvelables, le stockage de l’énergie améliore l’efficacité énergétique et favorise l’insertion des énergies renouvelables variables. Elle apporte aussi sécurité et flexibilité aux réseaux.
Le stockage de l’énergie concerne aussi bien la chaleur que l’électricité. Il consiste à « accumuler » l’énergie en vue d’une utilisation ultérieure en un lieu qui peut être identique ou différent du lieu de production. Les batteries sont l’un des moyens les plus communs. Lorsqu’elles sont en charge, elles piègent l’énergie électrique, puis la restituent tout au long de leur décharge, sans être connectées à une source de production électrique.
L’électricité est un vecteur très pratique pour le transport de l’énergie, mais difficile à stocker sous sa forme propre. Elle est donc généralement transformée pour être stockée sous une autre forme : énergie mécanique, thermique ou chimique par exemple. Au contraire, l’énergie thermique est généralement stockée sous sa forme originale (chaleur).
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L’hydrogène est l’élément chimique le plus abondant de l’univers. On en trouve dans l’eau, les hydrocarbures… Cependant, n’existant pas à l’état pur, il est nécessaire de trouver des procédés divers pour le produire, et ce grâce à des sources d’énergie. Ainsi, l’électrolyse de l’eau ou la pyrolyse (thermolyse) d’éléments organiques sont des techniques chimiques aidant à la création de l’hydrogène.
Toutefois, l’hydrogène est un gaz léger, caractérisé par une faible densité énergétique volumique (environ 10,8 mégajoules par mètre cube), qui le rend moins favorable à son stockage et son transport. Pour pallier ce problème, l’hydrogène peut être comprimé sous forme gazeuse pressurisée (environ 700 bars), sous forme liquide (à une température de – 253 °C) ou bien sous forme solide à basse pression (grâce à l’utilisation de matériaux pouvant adsorber l’hydrogène) comme les hydrures métalliques.
L’hydrogène peut être produit via l’électrolyse de l’eau, consistant à utiliser l’électricité (idéalement, produite par les sources d’énergie renouvelables) pour séparer l’eau pure (H2O) en hydrogène (H2) et oxygène (O2).
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Pour quelle(s) raison(s) la production de l’énergie électrique par une éolienne ou un panneau photovoltaïque est-elle fluctuante ?
Expliquer les raisons pour lesquelles la consommation d’énergie fluctue, tout au long de la journée, dans une usine, dans un immeuble, dans un centre commercial.
Quels sont les dispositifs d’acheminement de l’électricité du lieu de production au lieu de consommation ?
Analyser le mix électrique en France en 2016. Déterminer la part des énergies renouvelables dans ce mix énergétique.
Utiliser ce site web (EcoMix) pour analyser notre consommation d'électricité pour la date actuelle et l'heure actuelle. Quelssont les éléments particuliers que vous pouvez remarquer ?
Quels sont les formes de stockage les plus courantes pour l'électricité en France ?
Quels sont les principaux intérêts de l'hydrogène ?
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