Chapitre 16 : Document «Ressources énergétiques renouvelables?»

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1 Chapitre 16 : Document «Ressources énergétiques renouvelables?» I. La production d énergies non renouvelables le problème des déchets La production d énergie, à partir de combustibles, quels qu ils soient, entraîne la production de déchets plus ou moins nuisible à l environnement. 1) L énergie fossile Quels sont les composants de cette fumée noire? Qualifier cette combustion? Quels en sont les déchets? Quelles peuvent en être les conséquences sur l environnement? Quelle forme d énergie est mise en jeu dans cette combustion? Donner les réserves temporelles des différentes énergies fossiles. 2) L énergie nucléaire à uranium Quels sont les composants de cette fumée blanche? Qualifier la combustion ayant lieu au cœur de la centrale. Quels en sont les déchets? Quelles peuvent en être les conséquences sur l environnement? Quelle forme d énergie est mise en jeu dans cette combustion? AGIR Activité Documentaire Chapitre 16 Première S 1

2 Donner la réserve temporelle en uranium. Vidéo sur la fission et fusion : 3) L énergie nucléaire, du futur, au thorium 7 grammes de thorium 232 fournissent autant d énergie que 1 tonne de charbon. Les réserves sont 150 ans soit environ trois fois celle d uranium. Dans les futures centrales, le thorium sera bombardé par des neutrons pour se transformer en uranium 233 fissible. Pour arrêter le processus, il suffira de stopper le bombardement de neutrons ; ce qui rendra la centrale plus contrôlable. De plus, les déchets de la «combustion» nucléaire seront à leur tour «incinérés» de manière à en créer en quantité moindre et surtout avec des demi-vies courtes. Le thorium devrait être la source de l énergie nucléaire jusqu à la maîtrise de la fusion. Ce projet a été développé par Carlo Rubbia, prix Nobel de physique 1984, professeur à l'université Harvard, patron, jusqu'en janvier 1994, du CERN (Centre d'etudes et de Recherches Nucléaires de Genève). Michel Spiro, actuel Directeur du CERN en a été le porteur à la fin des années Principe du réacteur à thorium : AGIR Activité Documentaire Chapitre 16 Première S 2

3 Pourquoi préfère-on le thorium à l uranium? Donner la réserve temporelle en thorium. II. Energies renouvelables 1) Solaire La puissance solaire reçue dans des conditions parfaites verticalement à la surface de la terre est de l ordre de 1350 W/m 2. Sous nos latitudes elle est l ordre de 800 W en été et de 100 W en hiver. L énergie solaire reçue annuellement en alsace est de l ordre de 1200 kwh/m 2. L énergie électrique fournie par les panneaux solaire sera environ dix fois moindre. Le Soleil émet en une seconde l énergie que reçoit la Terre en 68 ans et pour plusieurs milliards d années. Comparer ces deux panneaux solaires et argumenter. Dans chaque cas, calculer la paissance fournie pour 1 m 2. Quelles sont phénomènes qui diminuent le rendement des systèmes utilisant l énergie solaire? En quoi l énergie solaire a-t-elle un caractère inépuisable? Panneau solaire photovoltaïque 2) Hydroélectrique A quels paramètres physiques est liée l énergie produite par le barrage? Quelle est la différence de rendement entre cette centrale et une centrale thermique? Quelles peuvent en être les conséquences sur l environnement? Parabole de cuisson 3000 W pour 16 m 2 AGIR Activité Documentaire Chapitre 16 Première S 3

4 Peut-on garantir son caractère inépuisable? Film CPS les barrages : 3) Eolienne A quels paramètres physiques est liée l énergie produite par l éolienne? Quelle est la différence de rendement entre une éolienne et une centrale thermique? Quelles peuvent en être les conséquences sur l environnement? Peut-on garantir son caractère inépuisable? III. Transport et stockage de l énergie Parmi les exemples cités précédemment, préciser ceux dont l énergie provient d un stockage ou d un transport. En déduire pour chaque type d énergie la grandeur caractéristique, mesurable rattachée au stock dans un système : (la quantité des réactifs caractérise et mesure le stock du système en énergie chimique ). Peut-on transformer sans perte toutes variations de stock d énergie en une unique forme énergie? AGIR Activité Documentaire Chapitre 16 Première S 4

5 IV. James Prescott Joule et la révolution industrielle grâce à l énergie Fils du brasseur Benjamin Joule ( ), Joule est éduqué à domicile jusqu'en 1834 date à laquelle il est envoyé étudier, avec son frère aîné, aux côtés de John Dalton à la Manchester Literary and Philosophical Society. Joule est alors fasciné par l'électricité qu'il expérimente avec son frère en se donnant mutuellement des chocs électriques. Joule travaille ensuite dans la brasserie familiale et y prend un rôle actif jusqu'à la vente de l'usine en La science n'est alors pour lui qu'un loisir mais il commence rapidement à étudier la faisabilité du remplacement de la machine à vapeur de la brasserie par le moteur électrique qui vient d'être inventé. Il découvre l'effet Joule en 1840 et espère une publication par la Royal Society. Il découvre qu'une livre de charbon dans une machine à vapeur produit cinq fois plus de travail qu'une livre de zinc consommée dans une cellule de Grove, un des premiers modèles de piles électriques. Le concept de travail économique de Joule est la capacité d'élever une masse d'une livre de un pied, le piedlivre. Cependant, l'intérêt de Joule se détourna de la question financière restreinte pour celle de la détermination de la quantité d'énergie que pouvait fournir une source donnée d'énergie, l'amenant à supposer la nature convertible de l'énergie. A quel âge formula-t-il le principe de conservation de l énergie? A quelle occasion découvre-t-il le moteur électrique? Que lui doit-on? V. Energie électrique Turbine à vapeur d eau et Alternateur (interactif) : Animation CEA : Extrait CPS : Dans chaque cas, expliquez la production d énergie électrique. AGIR Activité Documentaire Chapitre 16 Première S 5