CHAPITRE 4. Les énergies mise en oeuvre

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1 CHAPITRE 4 Les énergies mise en oeuvre

2 1/ LES SOURCES D ÉNERGIES Les sources d'énergie non renouvelables Les matières fossiles (charbon, pétrole, gaz) et les matières fissiles (uranium) permettent de fournir de l énergie thermique transformée en électricité. Ces matières sont en quantité limitée dans le sous-sol de la terre car leurs réserves ne se reconstituent pas à mesure qu elles sont extraites. Exemple : la production d'énergie thermique

3 L utilisation de matières combustibles Dioxyde de carbone (CO2) Dioxyde de souffre (SO2) Chaleur Charbon Combustion Conversion Energie électrique Chaudière Résidus (cendres) Alternateur Aucun résidu La combustion du charbon, du gaz ou du fuel (pétrole) procure de la chaleur (énergie thermique) utilisée en tant que telle pour le chauffage ou dans des centrales thermiques pour fournir de l électricité.

4 L utilisation de l énergie nucléaire

5 Les sources renouvelables d énergie L être humain a appris à exploiter les phénomènes naturels pour obtenir de l énergie. Ces sources d énergie comprennent : le rayonnement du soleil, le vent, et les réservoirs hydrauliques, la géothermie et le mouvement des marées. Ce sont des sources d énergoe renouvelables et non polluantes. La biomasse est également capable de fournir des matières combustibles renouvelables. Bois - Biomasse Vent Géothermie Chute d eau Soleil

6 La part des énergies renouvelables dans la production d'énergie française A l échéance 2010, la France s est engagée à produire 21% de sa consommation intérieure brute d électricité à partir de sources d énergies renouvelables. En 2008, cette part se situait autour de 15%, dont 13% correspondant à la production d électricité d origine hydraulique. 15% Energie non-renouvelable Energie renouvelable 85%

7 La part des énergies renouvelables dans la production d'énergie française A l échéance 2010, la France s est engagée à produire 21% de sa consommation intérieure brute d électricité à partir de sources d énergies renouvelables. En 2008, cette part se situait autour de 15%, dont 13% correspondant à la production d électricité d origine hydraulique. 15% 13% 85% Autres Hydraulique 87%

8 La part des énergies renouvelables dans la production d'énergie française A l échéance 2010, la France s est engagée à produire 21% de sa consommation intérieure brute d électricité à partir de sources d énergies renouvelables. En 2008, cette part se situait autour de 15%, dont 13% correspondant à la production d électricité d origine hydraulique. 0,4% 14% 7% 13% 15% 87% 85% Eolien Ordures ménagères Bois et résidus de bois Solaire Biogaz 19% 59%

9 2/ L IMPACT DES ÉNERGIES SUR L ENVIRONNEMENT La production d'énergie thermique par combustion L utilisation de sources d énergie fossiles, le bois (biomasse) et les biocarburants est polluante pour l eau, la terre et l air, notamment par l émission du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane responsables de l effet de serre. Exemple : l'effet de serre et le réchauffement climatique

10 L effet de serre est un phénomène naturel qui assure une stabilité de la température moyenne propice à la vie. La combustion des matières fossiles, du bois et des biocarburants libère dans l atmosphère des gaz qui l accentuent. Ceci peut entraîner des dérèglements climatiques et avoir de graves conséquences économiques et sociales.

11 Les rejets d'une centrale nucléaire Une centrale nucléaire contient dans son réacteur une quantité importante de matière radioactive extrêmement dangereuse. De nombreuses mesures de la radioactivité de la vapeur d eau et de l eau rejetées sont faites régulièrement pour s assurer du bon fonctionnement du système.

12 Les rejets d'une centrale nucléaire La production d énergie nucléaire génère des déchets radioactifs qui doivent faire l objet d une gestion rigoureuse du fait de leur dangerosité. Pour les déchets moyennement et hautement radioactifs sur des centaines voire des milliers d années, il n existe à ce jour qu une seule solution : L entreposage en surface dans des bâtiments spéciaux. Des études pour leur enfouissement sont en cours mais la garantie de la sûreté de ces lieux de stockage, sur de si longues périodes, reste un problème majeur.

13 L'impact sur l'environnement de la production d'énergie électrique L utilisation de l énergie électrique garantit un impact limité sur l environnement. Toutefois, il y a lieu de s interroger sur le caractère plus ou moins polluant de la source d énergie utilisée pour produire de l électricité. Exemple : les émissions de dioxyde de carbone dues à la production électrique

14 Origine de la production électrique Du _ au + polluant Hydrauliqu e Canada Etats-Unis Brésil France Allemagne Chine Inde 65 % 88 % 14 % 16 % 15 % Nucléaire 15 % 5 % 80 % 31 % Gaz 20 % 4 % 13 % 10 % Pétrole 17 % 4 % 2 % Charbon 20 % 58 % 4 % 6 % 56 % 82 % 75 %

15 Exemple : le recyclage des piles et des accumulateurs Ce processus permet de valoriser l ensemble des constituants des batteries au lithium (enveloppes métalliques, contacts d électrodes, oxydes métalliques des cathodes et sels de lithium). Il fonctionne à température ambiante ce qui minimise la consommation d énergie. Déchets Etapes Produits Filières Batteries au lithium Traitement mécanique Papiers Plastiques Acier Filières de valorisation Cuivre Marchés des matières premières Traitement chimique Sels de cobalt et de lithium Marchés des matières premières

16 3/ LES CARACTÉRISTIQUES DES SOURCES D ÉNERGIE Principe et rendement des systèmes de conversion De nombreux principes de conversion permettent, à partir d une forme d énergie, d obtenir l énergie de fonctionnement des objets techniques (mécanique, électrique, thermique). Les procédés techniques ne sont pas parfaits, ils occasionnent des quantités d énergie non utilisée (pertes). Le rapport en l énergie restituée et l énergie fournie à un système définit le rendement. Exemple : différents moyens de stockage d'énergie

17 Roue à inertie Une batterie d'ordinateur Ressort d une montre

18 Energie et puissance La puissance d une source d énergie, exprimée en watts, caractérise la quantité d énergie en joules produite par seconde (joules par seconde). Exemple : comparaison de la production d'énergie d'origine éolienne

19

20 Installation Grand barrage hydraulique Puissance (MW) 2000 Centrale nucléaire 1500 Ferme de 100 grosses éoliennes Centrale thermique (charbon, fuel) Solaire Photovoltaïque (10 hectares)

21 Les performances des sources d'énergies Les performances des sources d'énergie sont à considérer sur une certaine durée. Elles dépendent de différents facteurs (rendement, autonomie, poids, pollution...). Exemple : la voiture électrique contre la voiture thermique

22 Cette comparaison concerne deux modèles Renault Kangoo, l'un à moteur diesel, l'autre électrique.

23 Cette comparaison concerne deux modèles Renault Kangoo, l'un à moteur diesel, l'autre électrique. Diesel Caractéristiques Electrique 950 Autonomie (Km) Rendement (%) Recyclabilité (%)? 142 Emissions (g CO2/ Km) Coût (euros) Poids (Kg) 1520

24 4/ LE CHOIX D UNE ÉNERGIE Les critères essentiels du choix d'une énergie Le choix d'une énergie doit être adapté au besoin défini dans le cahier des charges et donc au fonctionnement de l'objet. On distingue en particulier : la puissance nécessaire, la consommation engendrée et la durée d'utilisation si l'objet doit être autonome.

25 Des critères déterminants Outre des caractéristiques destinées à garantir le fonctionnement de la chaîne d'énergie de l'objet, le choix d'une énergie prend en compte différents critères tels que la masse (poids) ou l'encombrement de l'objet, afin de procurer un confort d'utilisation maximum. Les aspects environnementaux sont pris en compte sur l'ensemble du cycle de vie du produit. Exemple : les caractéristiques de quatre modèles de téléphones portables

26 L'écran des appareils nomades est l'élément le plus consommateur d'énergie. La batterie d'alimentation doit être adaptée à ce besoin pour garantir une autonomie suffisante. La batterie est l'élément le plus lourd d'un téléphone portable.

27 FIN DE NOTRE CHAPITRE 4

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