CHAPITRE 7 La production d`énergie électrique

CHAPITRE 7
La production d'énergie électrique
La consommation électrique est en constante augmentation dans nos sociétés modernes.
Comment les centrales électriques produisent-elles l’énergie dont nous avons besoin ?
1/ Sources d’énergie :
Non renouvelables :
le pétrole, le charbon, le gaz, l'uranium
Renouvelables :
le vent, la géothermie, l'eau, le soleil, le bois, la biomasse
2/ Production d’énergie électrique :
1) Les centrales hydrauliques :
Le barrage hydraulique retient l’eau et l’accumule en hauteur. La
conduite forcée achemine l’eau vers la turbine. Pendant son
écoulement, l’eau prend de la vitesse et entraine la rotation de la
turbine et donc de l’alternateur qui produit de l’électricité.
a) Quelle source d’énergie permet le fonctionnement de cette
centrale ? l'eau
b) Quel est le rôle de la turbine ? faire tourner l'alternateur
c) Quelle forme d’énergie reçoit l’alternateur ? énergie mécanique
d) Quelle forme d’énergie fournit l’alternateur ? énergie électrique
2) L’éolienne :
Les pales de l’éolienne tournent sous l’action du vent. Elles sont
solidaires du rotor de l’alternateur.
a) Par quelle source d’énergie le fonctionnement
de l'éolienne est-il permis ? le vent
b) Qu’est-ce qui joue le rôle de la turbine ? le rotor
et les pales
c) Quelle forme d’énergie reçoit l’axe du rotor ?
énergie mécanique
d) Quel est le rôle du multiplicateur ? augmenter la
vitesse de rotation de l'alternateur
e) Une éolienne produit de l’électricité à partir de 4
m/s (14,4 km/h) et débraye automatiquement à
partir de 25 m/s (90 km/h) pour ne pas casser.
3) Les centrales thermiques :
Dans une chaudière, l’énergie chimique des combustibles fossiles
(charbon, pétrole, gaz naturel) est convertie en chaleur. Celle-ci est
utilisée pour produire de la vapeur d’eau sous haute pression qui
met en mouvement une turbine entrainant elle-même un alternateur.
Ce sont des centrales d’appoint qui peuvent être facilement mise en
fonctionnement ou arrêtées.
a) Type d’énergie issue du combustible qui brûle : énergie thermique
b) Quel élément trouve-t-on dans la centrale déjà présent dans les
deux centrales précédentes ? alternateur
c) Inconvénients : sources d'énergie qui s'épuisent et rejet de CO 2
donc effet de serre donc réchauffement climatique
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4) Les centrales nucléaires :
Dans ces centrales, qui produisent près de 80% de l’énergie
électrique en France, la chaudière est remplacée par un réacteur
nucléaire. L’énergie thermique provient de la désintégration de
noyaux d’atomes d’uranium.
Avantages : il faut 2 tonnes de pétrole pour produire l’énergie
électrique issue de 1 g d’uranium et il n’y a pas d’émission de gaz
à effet de serre.
a) Inconvénients : déchets radioactifs à stocker, rejet d'eau
chaude dans les rivières, démantèlement des centrales usagées
b) A quoi sert l’enceinte de confinement ? Elle sert à empêcher la
radioactivité de s'échapper.
3/ Bilan :
a) Quel est le dispositif commun à toutes les centrales ? l'alternateur
b) Quelle est la conversion énergétique réalisée dans toutes les centrales électriques ?
énergie mécanique → énergie électrique
c) 80% de l’énergie reçue par une centrale hydraulique est convertie en énergie électrique. Que
devient l’énergie perdue ? chaleur par frottement
d) Etablis le diagramme d’énergie d’une centrale :
énergie mécanique
eau vent gaz pétrole
charbon uranium
énergie électrique
réseau
électrique
alternateur
énergie thermique
e) Répartition de la production d’électricité en France par sources d’énergie : énergie thermique
nucléaire 78% ; énergie hydraulique 11% ; énergie thermique à flamme 10% ; autres énergies
renouvelables 1%. → fig.3 p.140
4/ L'alternateur :
Un alternateur de vélo se compose d’une bobine (partie fixe, stator) et d’un aimant relié à un galet
qui permet de le mettre en rotation (partie mobile, rotor). → voir fig.4 p.122
La rotation du galet contre la roue créé de l'énergie mécanique et fait tourner l'aimant. L’alternateur
convertit cette énergie mécanique en énergie électrique lorsque l’aimant tourne devant la bobine et si
celle-ci est connectée à un circuit fermé de dipôles.
On peut donc dire que l'alternateur est un convertisseur d'énergie.
Montage réalisé en classe : alternateur de vélo + lampe
opérateur
énergie
mécanique
alternateur
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énergie
électrique
énergie
lumineuse
lampe
(lumière)
énergie
thermique
énergie
thermique
(frottements)
(effet Joule)
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