Titre de la séance : utilisation de l énergie solaire.

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1 Partie du programme : Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol Niveau : seconde Titre de la séance : utilisation de l énergie solaire. EXTRAIT DU PROGRAMME Utiliser l énergie des vents, des courants marins, des barrages hydroliques, revient à utiliser indirectement de l énergie solaire. Ces ressources énergétiques sont rapidement renouvelables. La comparaison de l énergie reçue par la planète et des besoins humains en énergie permet de discuter de la place actuelle ou future de ces différentes formes d énergie d origine solaire. CONNAISSANCES CONSTRUITES L énergie solaire est à l origine du mouvement de l eau et de l air. Ces mouvements sont exploités par l Homme dans le cas des barrages hydroélectriques et des éoliennes. Le rayonnement solaire est inépuisable ce qui rend ces énergies rapidement renouvelables. Les besoins humains en énergie sont en augmentation, les combustibles fossiles étant des réserves épuisables et responsables d émissions importantes, ces énergies renouvelables devraient occuper une place de plus en plus importante. CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE Utiliser un modèle pour comprendre comment l énergie des vents ou des courants marins revient à exploiter indirectement l énergie solaire. Extraire des informations à partir de documents. Utiliser un cédérom pour déterminer les caractéristiques des énergies renouvelables et leur place. CONDITIONS MATERIELLES Les élèves travaillent par groupe de 4. Ils ont à disposition un kit qui leur permet de construire un modèle fonctionnel d éolienne ou de turbine hydroélectrique. Ils doivent à partir de leur construction expliquer comment le modèle produit de l énergie exploitable par l Homme et comment l énergie solaire lui permet de fonctionner. Une évaluation est envisageable. Puis par deux, ils extraient des informations sur un cédérom qui leur permet d envisager la place des énergies renouvelables par rapport à l ensemble des énergies produites actuellement. Ils peuvent également réaliser une recherche sur un exemple d énergie renouvelable lié aux mouvements de l eau et de l air. Le site enseignants.edf propose de nombreuses ressources sur l énergie. COIN LABORATOIRE Matériel Kit d énergie renouvelable Réf : Documents didactiques Cdrom ressources et développement durable Réf : / 6

2 DESCRIPTIFS Activité 1 : utiliser un modèle, en relation avec les connaissances, pour montrer que l Homme utilise indirectement l énergie solaire. Objectif : montrer que l énergie crée par une éolienne/un barrage hydroélectrique revient à utiliser une énergie indirecte du soleil. Support : Kit d énergie renouvelable Un modèle d éolienne. Une notice du fonctionnement du modèle. Un sèche cheveux OU Un modèle de turbine hydrolique avec tuyaux d entrée et sortie d eau. Une notice du fonctionnement du modèle. Un point d eau Montrer par la manipulation que l éolienne/la turbine produit de l énergie. Montrer, par un raisonnement écrit, que pour produire cette énergie, l énergie solaire est nécessaire. Construire un schéma bilan qui montre comment à partir du soleil, l Homme peut utiliser une énergie renouvelable. Critères de réussite L éolienne (la turbine hydrolique),est construite et fonctionne correctement. Lien entre l énergie solaire, le vent (le cycle de l eau), l éolienne (la turbine) et l énergie récupérée. (explication ou schéma) Evaluation Activité 2 : s informer à partir d un cédérom pour déterminer la place des énergies renouvelables. Objectif : s informer sur les énergies renouvelables. «savoir». «l énergie, un enjeu mondial» Support : cédérom ressources et développement durable. 1) Comment évoluent les besoins énergétiques de la planète? 2) Quel est actuellement l origine de l essentiel de la production énergétique? 3) Comment évolue l utilisation des énergies renouvelables? 4) Quelles en sont les deux raisons principales? 2 / 6

3 renouvelable Activité 3 : s informer sur un exemple d utilisation d énergie Objectif : réaliser une recherche sur un exemple précis d utilisation d énergie renouvelable actuel. Les thèmes qui peuvent être proposés peuvent porter sur : - un barrage hydroélectrique, ex : Tignes, Les Trois Gorges (Chine), - un parc éolien, - l usine marémotrice de la Rance, Bretagne. Dans ces cas, la recherche peut être orientée grâce à un questionnaire : Montrer que l exemple traité : constitue une source d énergie, cette source énergie est renouvelable, elle est exploitée par l Homme, Etablir le lien avec l énergie solaire, quelle est évolution dans le temps (place actuelle et future) de son utilisation, Quelle est la part d énergie produite, quels en sont les avantages et inconvénients Illustrer avec au moins 3 documents :1 photo(pour illustrer), 1 carte(pour la localisation), 1document type graphique ou tableau(pour quantifier) Remarque : des thèmes portant sur l utilisation ancienne d énergie renouvelable peuvent également être proposés : Histoire des moulins à eau Histoire des moulins à vent Les élèves pourront trouver de nombreuses informations sur / 6

4 TP utilisation de l énergie solaire. Activité 1 : utiliser un modèle, en relation avec les connaissances, pour montrer que l Homme utilise indirectement l énergie solaire. A disposition : un modèle d éolienne. Pour que l énergie soit produite, les pales de l éolienne doivent être mises en mouvement. Dans notre modèle, elles le sont grâce au vent crée par le sèche cheveux. Dans la réalité, c est le vent qui met en mouvement les pales. Or le vent est crée grâce aux différences de température entre les masses d air. Ces différences de température sont elles mêmes liées à l inégale répartition de l énergie solaire sur le globe terrestre. L énergie solaire est donc l origine du vent nécessaire à la production d énergie par les éoliennes. soleil Energie Formation des vents Formation d énergie utilisable par l Homme Air chauffé de façon inégale Activation de l éolienne Sol chauffé de façon inégale Production d énergie éolienne. 4 / 6

5 Activité 2 : s informer à partir d un cédérom pour déterminer la place des énergies renouvelables. Objectif : «savoir». «l énergie, un enjeu mondial» 1) Comment évoluent les besoins énergétiques de la planète? Au cours du vingtième siècle, la consommation d énergie mondiale a été multipliée par 15. Elle s élevait à 8 milliards de TEP en 1990, 11 milliards de nos jours et devrait augmenter de 50% d ici ) Quel est actuellement l origine de l essentiel de la production énergétique? L essentiel de la production énergétique provient des 3 énergies fossiles : gaz, pétrole et charbon. 3) Comment évolue l utilisation des énergies renouvelables? Ces énergies devraient fournie une part de plus en plus importante de l énergie consommée. 4) Quelles en sont les deux raisons principales? Les deux raisons principales sont l augmentation des gaz à effet de serre et l épuisement des ressources énergétiques. Activité 3 : s informer sur un exemple d utilisation d énergie renouvelable Un exemple de recherche : Le barrage de Tignes. Le barrage de Tignes, ou barrage du Chevril, est situé dans la vallée de la Tarentaise, en Savoie. Il a été édifié à mètres d altitude, en aval de la source de l Isère. Les travaux de construction ont duré de 1948 à 1952, il peut retenir les 235 millions de mètres cubes d eau du lac artificiel du Chevril. Nous verrons que ce barrage hydroélectrique est une source d énergie renouvelable, quelle part de l énergie y est produite, quels en sont les avantages mais aussi les inconvénients. http :geoportail.fr I Source d énergie renouvelable exploitée par l Homme Le barrage de Tignes utilise la force de l eau ; la chute d eau fait tourner une turbine qui entraîne un générateur d électricité. Le cours de l eau est lié au cycle de l eau, lui-même généré par la différence d énergie solaire qui arrive à la surface terrestre. Cette énergie est donc renouvelable. L électricité ainsi produit est utilisée par l Homme. II Part d énergie produite. Les centrales électriques de Malgovert et des Brévières sont alimentées par ce barrage, elles produisent à elles deux, 900 Millions de kwh/an. L hydroélectricité fait partie des énergies renouvelables qui, d après les objectifs du Grenelle de l environnement, doivent produire, d ici 2020, 23 % de l'électricité totale consommée en France 5 / 6

6 La production française d'électricité en 2009 a représenté un total de 519,1 TWh dont la majeure partie est issue du nucléaire. L'énergie hydraulique est la deuxième e source de production d'électricité en France. III Avantages et inconvénients de cette installation. L installation représente un coût très important. La construction a perturbé les écosystèmes et a délogé les populations ;l ancien village de Tignes et plusieurs hameaux ont été engloutis sous les eaux. Le risque de rupture doit être pris en compte. L énergie hydraulique est non polluante, elle est renouvelable. Les barrages hydroélectriques, fournissent une part importante de l énergie électrique en France. Cette production devrait encore s accroître. 6 / 6