1 L/ES Défi énergétique Activités humaines et besoins en énergie Notions et contenus Ressources énergétiques et durées caractéristiques associées (durée de formation et durée estimée d'exploitation des réserves). Ressources non renouvelables : - fossiles (charbon, pétroles et gaz naturels) ; - fissiles (Uranium : isotope fissile). Ressources renouvelables. Le Soleil, source de rayonnement. Besoins énergétiques engendrés par les activités humaines : industries, transports, usages domestiques. Quantification de ces besoins : puissance, énergie. Conversion d énergie Exploitation des ressources renouvelables. Compétences attendues Rechercher et exploiter des informations pour : - associer des durées caractéristiques à différentes ressources énergétiques ; - distinguer des ressources d énergie renouvelables et non renouvelables ; - identifier des problématiques d'utilisation de ces ressources. Connaître et utiliser la relation liant puissance et énergie. Rechercher et exploiter des informations sur des appareils de la vie courante et sur des installations industrielles pour porter un regard critique sur leur consommation énergétique et pour appréhender des ordres de grandeur de puissance. Connaître les principales sources énergétiques utilisées dans les centrales. Conduire une analyse macroscopique globale d'une chaîne énergétique : les différentes formes d'énergie, leurs transformations, ordres de grandeur. L énergie «L'énergie caractérise la capacité à produire des actions, par exemple à engendrer du mouvement, modifier la température d'un corps ou à transformer la matière. L'énergie provient de différentes sources que l'on trouve dans la nature : le bois, le charbon, le pétrole, le gaz, le vent, le rayonnement solaire, les chutes d'eau, la chaleur interne de la terre, l'uranium. [ ] L énergie issue de toutes ces sources peut se manifester de différentes façons. On parle alors de formes d énergie. Le travail de l homme qui veut pouvoir utiliser de l énergie est d aller chercher l énergie là où elle se trouve, à la source de l énergie, et de la mettre dans une forme utilisable. MTEP : Mtep est une unité d'énergie qui correspond à un million de tonnes équivalent pétrole c est l énergie libérée par la combustion d un million de tonnes de pétrole soit 41,868 GJ
Notre facture d électricité http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr Appareil Puissance (watts) Coût d'utilisation horaire (centimes d' ) Ampoule de 60 W 60 0.6 Ampoule économique = ampoule classique 60W 11 0.11 Lampadaire halogène 300 3 TV 80-300 0.8-3 Radio ou chaîne Hi-Fi 55-500 0.6-5 Ordinateur (portable ou bureau) 80-360 0.8-3.6 Aspirateur 700-2000 7-20 Sèche-cheveux 800-2000 8-20 Bouilloire électrique 300-3200 3-32 Four micro-ondes 700-2100 7-21 Lave-linges 500-3000 5-30 Sèche-linge 500-5700 5-57 Lave vaisselle 700-3000 7-30 Radiateur électrique 500-3000 5-30 Climatiseur 800-5000 8-50 Petit-chauffe eau électrique 1500-6000 15-60 Sources d énergie et forme d énergie La source d énergie est ce qui va être utilisé pour fournir de l énergie. Il peut s agir d une matière (pétrole, charbon, ), d un rayonnement comme la lumière du soleil ou encore d une force comme celle du vent ou des cours d eau. La forme d énergie est la forme sous laquelle l énergie se présente pour être utilisée. On parle aussi d effet utile de l énergie pour désigner ce qui est l effet recherché de l utilisation d énergie. Les différentes formes d énergies L énergie rayonnante : c est l énergie qui existe dans les rayons (ou «ondes électromagnétiques»), comme la lumière ou encore les rayons ultra-violets, les rayons infrarouges, etc. L énergie mécanique : c est l énergie du mouvement des objets. L énergie chimique : C est l énergie qui est emmagasinée dans les constituants chimiques artificiels mais aussi dans les produits naturels. L énergie thermique : c est l énergie qui existe sous forme de chaleur. Elle peut provenir de nombreuses sources, comme le feu ou la combustion du pétrole ou du charbon. L énergie électrique. L énergie nucléaire.
L énergie hydraulique : c est l énergie du mouvement des fluides, tels que les cours d eau, les mouvements de la mer (vagues, marées, courants de profondeur), mais aussi le vent. Il est possible de passer d une forme d énergie à une autre, qui pourra elle-même être à nouveau transformée en une autre, et ainsi de suite. Néanmoins, cela ne peut pas se faire n importe comment. Ces transformations nécessitent toujours un intermédiaire. Il faut garder aussi à l esprit qu aucune transformation n est complète et que chaque transformation s accompagne de pertes (notamment sous forme de chaleur). Questions Tiré d un dossier intitulé «l énergie fait loi» réalisé par l APERe, C est pas sorcier «la planète carbure au vert» 2002 : partie 1 1. Quelle est la consommation énergétique annuelle d un français? 2. Quelle est la consommation énergétique annuelle mondiale? 3. Comment appelle-t-on les ressources d énergie comme le pétrole, le gaz? Justifier leur nom. 4. Citez un inconvénient lié à l utilisation de ces ressources d énergie. (pétrole, gaz) 5. Citez un avantage et un inconvénient lié à l utilisation de l énergie nucléaire. 6. Quel est l autre nom de ressources liées aux éléments naturels? Citez un avantage et un inconvénient liés à leur utilisation. 7. Quels sont les pourcentages des différentes ressources d énergie utilisées dans le monde? 8. Quel est problème lié à l utilisation des ressources d énergie dans le monde? Documents du ministère du développement durable 2015 1. Commenter l évolution de la consommation d énergie primaire en France ainsi que l évolution de la part des énergies renouvelables. 2. Commenter l évolution de la production d énergie primaire en France ainsi que l évolution de la part des énergies renouvelables. 3. Quelles sont les trois ressources d énergies primaires les plus utilisées en France? C est pas sorcier «la planète carbure au vert» 2002 : partie 2 1. Le watt est l unité de quelle grandeur physique 2. Le kilowattheure est l unité de quelle grandeur physique 3. Combien d énergie produit l éolienne par heure? Combien d heures fonctionne-t-elle par an? 4. Calculer la production d énergie d une éolienne en une année. 5. Combien produit une centrale nucléaire? A combien d éolienne correspond-elle? 6. Calculer la production d énergie d une centrale nucléaire en une année. Comparer avec le résultat de la question 4. 7. Quel pourcentage d énergie verte la France s est-elle engagée à produire d ici 2010? Comparer avec le résultat d un des documents du ministère du développement durable. Notre facture d électricité 1. La facture d électricité précise l évolution de la consommation d électricité en kwh. Comment peut-on expliquer la variation de la consommation au fil des mois? 2. Quel est, sur la liste, l appareil qui consommera le plus d énergie d électricité? Dans quel intervalle, se situera sa consommation électrique pour 10h de fonctionnement? 3. Quel en sera alors le coût pour 10h de fonctionnement par jour, par mois à raison de 10 h de fonctionnement par jour? Les différentes conversions d énergie A partir des informations données ci-dessus et de vos connaissances et des différents ateliers, compléter le tableau suivant des principaux types de centrales électriques : «Matières premières» «Énergies primaires» Soleil Énergie chimique Minerai d uranium Énergie mécanique Vent Énergie nucléaire Eau Énergie rayonnante
Rappel : Combustibles fossiles 6 Le préfixe M, méga, signifie 10 fois l unité, soit un million de fois l unité. 9 Le préfixe G, giga, signifie 10 fois l unité, soit un milliard de fois l unité. 12 Le préfixe T, téra, signifie 10 fois l unité, soit mille milliard de fois l unité. Centrale éolienne Les pales de l éolienne sont mise en mouvement par le., elles entrainent avec elles un axe qui fait tourner la génératrice de courant. hélice Énergie électrique Centrale hydraulique qui s écoule fait tourner une turbine qui fait tourner un alternateur. Centrale solaire thermique Les rayons du Soleil sont concentrés pour chauffer un fluide qui en se vaporisant fait tourner une turbine qui fait tourner un alternateur. Centrale photovoltaïque Une cellule photovoltaïque transforme. directement en électricité. Cellule photovoltaïque
Centrale géothermique On capte..ou... provenant de la Terre afin d obtenir de la. qui va faire tourner une turbine qui fait tourner un alternateur. Centrale thermique La combustion de combustibles permet de chauffer de l eau, de la, la fait ensuite tourner une turbine qui fait tourner un alternateur. Centrale nucléaire Une réaction nucléaire dégage de la chaleur qui va permettre de vaporiser de l eau, la vapeur obtenue fait tourner une turbine qui fait tourner un alternateur.