A / LES FAMILLES DE SOURCES D ENERGIE B / LES CARACTERISTIQUES D UNE SOURCE D ENERGIE C / LES CRITERES DE CHOIX D UNE SOURCE D ENERGIE A la Fin de cette activité, je saurai -Identifier les grandes familles de sources d énergie. -Identifier les caractéristique de différentes sources d énergie possibles pour un objet technique. -Choisir, pour une application donnée, une énergie adaptée au besoin. -Identifier le caractère plus ou moins polluant de la source d énergie utilisée pour le fonctionnement de l objet technique.
1 / LES SOURCES D ENERGIE NON RENOUVELABLES Les sources d énergie sont qualifiées de «non renouvelables» quand elles disparaissent lorsqu on les utilise. C est par exemple le cas pour le pétrole, le gaz ou le charbon qui, par combustion, produisent de la chaleur. Il y a aussi l uranium ou le plutonium qui, par réaction nucléaire, produisent de l énergie. Ces sources d énergie sont très utilisées dans de multiples domaines (doc1). 2/ LES SOURCES D ENERGIE RENOUVELABLES D autres sources d énergie sont aussi présentes sur Terre en quantité illimitée. Elles sont qualifiées de «renouvelables» Les énergies solaire, éolienne, hydraulique ou encore géothermique sont des exemples de telles sources d énergie (doc2). Ces sources d énergie se développent de plus en plus aujourd hui afin de diversifier les ressources énergétiques et préserver les ressources de la Terre. Vocabulaire Combustion: Réaction chimique avec l oxygène qui produit de la chaleur. Energie hydraulique: énergie du mouvement de l eau, sous toutes ses formes (chute, cours d eau, marée, etc ). Réaction nucléaire: Transformation atomique qui produit de la chaleur.
QUESTIONS 1/ Quand dit-on que l énergie n est pas renouvelable? 2/ Citez des exemples d énergie non renouvelable. 3/ Que veut dire combustion? 4/ Qu est ce que l énergie hydraulique? 5/ Citez un autre exemple d objet technique qui utilise l énergie du pétrole. (doc1) 6/ A votre avis, parmi les quatre sources d énergie illustrées (doc 1), lesquelles sont d origine fossile? 7/ Donnez des exemples d énergie renouvelable. 8/ Pourquoi les sources d énergies renouvelables se développe de plus en plus aujourd hui? 9/ Quels dispositifs permet de récupérer de l énergie électrique dans le Doc2? 10/ A laquelle des six catégories présentées dans le document 2 associeriez-vous l énergie que l on récupère en brûlant un mélange huile de colza / carburant?
1 / DE NOMBREUSES CARACTERISTIQUES Les caractéristiques des sources d énergie sont variées : types d énergie, puissance disponible, format de stockage, caractère embarqué ou non, autonomie offerte, coût, capacité de recyclage, caractère polluant ou non, etc La plupart d entre elle peuvent être qualifiées ou quantifiées. 2/ LE RENDEMENT ENERGETIQUE Lorsque l on étudie les caractéristiques d une source d énergie, il est aussi nécessaire d analyser les composants qui l utilise, afin de s assurer que les pertes énergétiques qu ils engendrent ne sont pas trop importantes. Pour cela, on peut calculer leur rendement (doc2). Vocabulaire Autonomie: durée d utilisation possible avant l arrêt du fonctionnement. Caractère embarqué: qui peut être transportable. Puissance: quantité d énergie par unité de temps. Matière d œuvre: Ce sur quoi l objet technique agit. Ce peut être de la matière, de l énergie, de l information.
4,5 QUESTIONS 1/ Quels sont les critères permettant de caractériser une source d énergie. 2/ Pour un objet technique, que veut dire, au niveau énergétique, «Autonomie»? 3/ Pourquoi ne peut-on pas caractériser une central nucléaire ou une éolienne en terme d autonomie? (doc1). 4/ Sachant que 1Wh (Watt/heure) = 3600J (Joules), combien énergie une pile peutelle fournir en Joules? 5/ Comment appelle-t-on ce qui permet de quantifier la perte d énergie d un système? 6/ Ce calcul est effectué comment? 6/ Un moteur d avion modélisme transforme quel type de matière d œuvre en quel type d énergie? 7/ Un dispositif roue et vis sans fin reçoit 30J d énergie et a un rendement de 0,6. Calculez l énergie disponible en sortie. 8/ A votre avis, y a-t-il des pertes énergétiques dans un dispositif roue et vis sans fin? Justifier votre réponse.
1 / LE CHOIX D UNE SOURCE D ENERGIE Le choix d une source d énergie, pour un objet technique donné, doit être faiten accord avec le besoin qu il doit satisfaire. Ce choix dépend aussi des contraintes auxquelles il est soumis, comme par exemple l autonomie énergétique, un encombrement donné, un certain confort d utilisation, le respect de l environnement, le coût, etc... 2 / LA SATISFACTION DU CAHIER DES CHARGES Une fois la source d énergie choisie, il convient de la dimensionner, c est-à-dire de spécifier les performances qu elle devra atteindre. Ces performances devront être en accord avec celles figurant dans le cahier des charges (doc2). Un compromis entre tous les critères doit parfois être trouvé, afin d obtenir la solution optimal. Vocabulaire Autonomie énergétique: caractéristique d un objet qui possède sa propre source d énergie, et qui n a donc pas besoin d être relié à une source extérieure. Solution optimale: qui paraît la meilleure, au regard de tous les critères à respecter.
3 / LA POLLUTION CROISSANTE DE A TERRE L utilisation d une source d énergie a toujours un impact plus ou moins direct sur l environnement. Aujourd hui, la consommation massive d énergie fossiles a des efforts néfastes sur terre. En effet, leur combustion crée des gaz (dioxyde de carbone, méthane, etc ) qui polluent l atmosphère, l eau et les sols. (doc3) LA demande énergétique croissante liée à l activité humaine tend à accélérer la création de ces gaz et favorise ainsi cette pollution. 3
4/ LA CREATION DE DECHETS ENERGETIQUES Les sources d énergie ont aussi un impact sur l environnement à travers la nature ou la quantité de déchets qu elles produisent (doc4). C est le cas par exemple de l énergie nucléaire qui crée un certain nombre de déchets radioactifs. A moindre échelle, c est aussi le cas pour les sources d énergie propre ou renouvelable. En effet, la construction et le traitement en fin de vie du système qui produit leur énergie (éolienne, panneau solaire, ) a des conséquences sur l environnement. 4 Vocabulaire Déchet radioactif: déchet issu de l industrie nucléaire, émettant des radiations dangereuses pour l Homme et son environnement. Energie propre: énergie qui produit une faible quantité de polluants quand elle est transformée en énergie finale et consommée comme telle.
QUESTIONS 1/ Pour chaque solution envisagée, indiquez si elle permet de répondre aux fonctions attendues. (doc1) 2/ Quelles solution choisiriez-vous? Pourquoi?(doc1) 3/ Pour la solution que vous avez retenue, précisez les caractéristiques qui vous intéresseront. (doc 1) 4/ Sachant qu un panneau solaire délivre en moyenne 100W par m² de surface et possède un rendement de 0,8 déterminez la puissance que délivrera la station solaire. (doc2) 5/ Compte tenue de la capacité annoncée dans l article, déterminez le nombre d heures d ensoleillement moyen. Que pouvez-vous conclure? (doc2) 6/ Donner une définition du «déchet radioactif». 7/ L utilisation d une source d énergie a un impact sur quoi? 8/ Citez deux types d énergies fossiles ayant un impact néfaste pour la planète. 10/ Pourquoi une trop grande combustion des énergies fossiles devient dangereuse pour la planète? (doc3) 11/ Quel effet naturel contribue réchauffement de la Terre? (doc3) 12/ Où est évacuer la plus grande partie du carbone dégagé pas la combustion du pétrole? 13/ La production d électricité par l industrie nucléaire est-elle propre? 14/ L exploitation d une source d énergie renouvelable produit-elle des déchets? Justifier votre réponse.