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Module "Energies Renouvelables" Enseignant: Mr MEKHATRIA Adresse Mail: djilali.

Module "Energies Renouvelables" Enseignant: Mr MEKHATRIA Adresse Mail: djilali.mekhatria@univ-mosta.dz Introduction Programme du Module "Energies Renouvelables"Chapitre 1: Energie Géothermique.Chapitre 2: Energie BiomasseChapitre 3: Energie Solaire Photovoltaïque et Thermique .Chapitre 4: Energie Éolienne.Chapitre 5: Energie Hydrique. Les énergies fossiles sont limitées • Soit en ressources • Soit en capacité de l’environnement (atmosphère) à absorber les émissions d’effluents liquides, solides ou gazeux comme les COx, NOx et SOx. Le monde d’aujourd’hui s’est accoutumé aux énergies fossiles en voie d’extinction à cause de la demande toujours croissante Introduction La tendance aujourd’hui est à rechercher d’autres alternatives en terme d’énergie qui doit être: Propres.Energies Renouvelables Inépuisables. Renouvelables. Sans incidence sur l’environnement Les énergies renouvelable constituent une famille de 5 membres Energie lumineuse. Energie photoélectrique. Energie éolienne. Energie Thermique. Energie Hydrique. Qu’est ce que l’énergie renouvelable Une énergie est dite renouvelable lorsqu'elle provient de sources qui se renouvellent en permanence. Les énergies renouvelables sont des sources d'énergies dont le renouvellement naturel est rapide, donc inépuisables à l'échelle du temps humain. Une énergie est renouvelable si sa quantité est infinie à l'échelle Une énergie est dit renouvelable, si elle provient d’une source qui se reconstitue plus rapidement qu'elle n'est utilisée Une énergie non renouvelable s'épuise. Le vent est une énergie solaire. Il apparaît lors de différences de températures entre deux masses d'air ; il est créé par l'énergie solaire. Une énergie renouvelable se reconstitue sitôt épuisée … ! 2 sources d'énergie renouvelables sur Terre: Le rayonnement solaire L’attraction de la Lune "Une énergie renouvelable est une énergie exploitée par l’homme, de sorte que ses réserves ne s’épuisent pas. En d’autres termes, sa vitesse de formation doit être plus grande que sa vitesse d’utilisation" Le caractère renouvelable d’une énergie est fonction de la vitesse de régénération de la source et celle à laquelle elle est consommée. Par opposition, une énergie non renouvelable est une énergie dont la vitesse de consommation est bien supérieure à celle de sa création ou de sa régénération Le pétrole ainsi que tous les combustibles fossiles (charbon et gaz) ne sont pas des énergie renouvelables, les ressources étant consommées à une vitesse bien supérieure à la vitesse à laquelle ces ressources sont crées. La Géothermie Géothermie, du grec Géo (terre) et Thermos (chaleur) La géothermie: Energie thermique contenue dans la Terre Ensemble des procédés pour l'extraction et la valorisation industrielle de la chaleur interne de la terre. Éléments radioactifs majeurs Concentration dans les enveloppes constitutives du globe (ppm) e chaleur produite /unité de masse (W.kg-1) Croûte continentale Croûte océanique Manteau Noyau Uranium (235U et 238U) 1,6 0,9 0,015 10-5 162.10-6 Thorium (232Th) 5,8 2,7 0,08 10-4 6,6.10-6 Éléments radioactifs majeurs (K) 25 000 4 000 200 1 4,8.10-9 •Le refroidissement du noyau terrestre •La désintégration des éléments radioactif à longue période (U, Th et K) contenus dans la croûte continentale (en moyenne 30 km d’épaisseur). D’où provient la géothermie? 162 6,6 4,8 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Uranium (235U et 238U) Thorium (232Th) Potassium (40K) La désintégration de l'Uranium produit le plus de chaleur. •99 % de la masse soumise à des T° > à 1000 °C. •0,1% connaît une température inférieure à 100°C •6 000 °C au noyau •15°C sur la surface du sol (où l'homme pose ses pieds) •Production interne de chaleur: estimée à 20 000 GW Structure interne de la Terre http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/img.communes.pt/str.interne.terre.html http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/img.communes.pt/str.interne.terre.ht l Courbe du Gradient Géothermique Par conduction vers la surface du flux de chaleur (65 mW/m2) en créant un gradient thermique moyen de 30 °C/km. Comment est transférée la géothermie ? Le gradient thermique est la variation de la température en fonction de la profondeur Les Ressources La ressource géothermale est constituée: •Une source de chaleur Qui peut être soit le flux thermique terrestre local ou une intrusion magmatique à très haute température relativement proche de la surface (5 à 10 km). La formation rocheuse (aquifère) est plus ou moins compacte, poreuse fissurée ou fracturée. •Une formation rocheuse Types de géothermie Géothermie très basse énergie(température 10 à 30°C) : peu profonde (moins de 1 500 m). Géothermie basse énergie (30°>température>90°C). Elle est profonde (plus de 150m) Géothermie haute énergie (température 90 à 150°C) : elle est très profonde Géothermie à très haute énergie (température > à 150°C) : elle est très profonde 4 En surface à l’aide d’un échangeur thermique (a)de l’eau chaude du circuit primaire (b) en vapeur dans le circuit secondaire ( c) pour entrainer une turbine (d) qui produit de l’électricité (e) 1 Injection de l’eau froide à 5000 m de profondeur Dans le puits central 2 Circulation de l’eau dans les fractures et réchauffement au contact de la roche chaude (200°C) 3 Extraction de l’eau réchauffée du sous sol par deux puits Extraction de la géothermie http://www.mtaterre.fr/dossiers/comment-ca-marche-la-geothermie/ Comment fonctionne la géothermie Production d’électricité http://www.mtaterre.fr/dossiers/comment-ca-marche-la-geothermie/ Pompe à chaleur http://www.mtaterre.fr/dossiers/comment-ca-marche-la-geothermie L’énergie Solaire Qu’est ce que l’énergie solaire ? 1- C’est une énergie électromagnétique transmise par le soleil. 2- Elle est générée par la fusion nucléaire de l’hydrogène. 3- Elle est à l’origine de toute forme de vie terrestre (420 trillions de kWh). 4- C’est la plus importante de toutes les énergies dans ce monde. 5- Cette énergie est utilisée pour sa lumière et sa chaleur depuis l’aube de l’humanité. Onde Electromagnétique Champ Magnétique Champ Electrique L’énergie solaire est à l'origine: •du cycle de l'eau •du vent •de la photosynthèse végétale. •la production d’électricité •la production de la chaleur (chaud et froid) •la potabilisation de l’eau (distillation & désinfection) •la cuisson •la production de fours à haute température. L’énergie solaire et l’électricité C’est la transformation directe de la lumière en électricité à l’échelle atomique. Certains matériaux se caractérisent par l’absorption de photons de la lumière et libèrent des électrons; c’est le courant électrique L’effet photoélectrique a d’abord été observé par le physicien Edmond Bequerel, en 1839, En 1905, Albert Einstein a décrit la nature de la lumière et l’effet photoélectrique sur lequel s’appuie la technologie photovoltaïque. Le tout premier module photovoltaïque a été fabriqué par les Laboratoires Bell en 1954. C’est la batterie solaire (trop cher pour être commercialisé) la cellule photovoltaïque Qu’est ce que le Photovoltaïque …? https://www.pinterest.fr/pin/457185799641763302/ Durant les années 60, l’industrie spatiale a utilisé la technologie photovoltaïque pour fournir de l’électricité à bord des engins spatiaux. Durant la crise énergétique des années 70, la technologie photovoltaïque s’est imposée comme source d’électricité pour des applications non spatiales. Principe de fonctionnement de la cellule photovoltaïque solaire La matière est un empilement d’atomes, constitués d'électrons gravitant autour d'un noyau (protons et neutrons). L’atome est électriquement neutre et les électrons sont répartis par couches. couche de valence Les électrons de valence ont le moins d’attraction avec le noyau. Ceci permet des liaisons avec les atomes voisins ; c’est la formation de la matière. La couche de valence incomplète (sauf pour les gaz rares), accepte ou perd des électrons (atomes électronégatifs, électropositifs). C'est l'ionisation. Exemple Le Silicium: 14 électrons qui gravitent autour du noyau (14 protons et 14 neutrons). Atome de Silicium Le silicium est un semi-conducteur. Les semi-conducteurs: c’est des corps dont la résistivité est intermédiaire entre celle des conducteurs et des isolants. Le Cristal de silicium - Cristal de silicium: c’est un tétraèdre. - Au centre du tétraèdre: 1 atome de silicium. - Chaque sommet du tétraèdre est occupé par un silicium. - Chaque atome de Si partage ses 4 électrons avec les 4 atomes (électrons de la couche n=3). Principe de fonctionnement de l’effet photovoltaïque. L’effet photovoltaïque repose sur le principe de la conversion de l’énergie lumineuse provenant du soleil en électricité par les matériaux semi-conducteurs Le matériau est constitué de 2 parties; • l’une présentant un excès d’électrons • l’autre un déficit en électrons Le matériau est dit dopée de type N (négatif) et dopée de type P (positif). Lorsque les 2 couches sont mises en contact, les électrons en excès dans le matériau N diffusent dans le matériau P. Donc la zone initialement dopée N devient chargée positivement et la zone initialement dopée P devient chargée négativement. Entre les couches se crée un champ électrique qui repousser les électrons vers la zone N et les trous vers la zone P. Une jonction PN est, ainsi, formée. Si un matériau (quelconque) est exposé à la lumière du soleil, ses atomes sont " bombardés " par les photons Les photon excitent les électrons de valence qui absorbent l’énergie. Quand l’excitation cesse, les électrons reviennent à l’état initial et l’agitation (énergie) se transforme en chaleur (l’énergie cinétique du photon est transformée en énergie thermique). Les électrons du matériau des cellules photovoltaïques (matériaux dopés), après excitation ne reviennent pas tous à leur état initial; une partie de ces électrons sont arrachés et créent, ainsi, une tension électrique continue faible. Une partie de l’énergie cinétique des photons est, ainsi, transformée en énergie électrique : c’est l’effet photovoltaïque. L’association de plusieurs cellules photovoltaïques constitue un module. Un module permet d’obtenir de l’électricité continue. L’association des cellules ou des modules peut être soit en série soit en parallèle. Vidéo Effet Photo voltaïque Avantages de l’Opération L’énergie uploads/Finance/ oussama.pdf