Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Utilisation des ressources énergétiques disponibles – Production industrielle d

Utilisation des ressources énergétiques disponibles – Production industrielle de l’énergie électrique. p : UTILISATION DES RESSOURCES ÉNERGETIQUES DISPONIBLES PRODUCTION INDUSTRIELLE DE L’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE – Document complété I. Les moyens de production de l’électricité : • L’énergie électrique peut être produite par transformation d’énergie chimique (piles). • La quasi-totalité de l’énergie électrique utilisée en France provient d’alternateurs qui transforment l’énergie mécanique en énergie électrique. Diagramme énergétique : il présente les différentes conversions d’énergie II. Alternateurs : 1) Tension délivrée par un alternateur : expériences au laboratoire : a)Mise en évidence d’une tension alternative : Expérience (professeur) : On déplace de diverses manières un aimant droit au voisinage d’une bobine reliée à un voltmètre. Observations : • La tension aux bornes d’une pile est une tension continue : elle ne varie pas au cours du temps. • La tension aux bornes d’un alternateur est variable et alternative. Tension variable : tension dont les valeurs varient au cours du temps. Tension alternative : tension qui prend successivement des valeurs positives et négatives. • Si l’aimant est immobile par rapport à la bobine, l’aiguille du voltmètre ne bouge pas. • Si l’on approche l’aimant de la bobine, l’aiguille du voltmètre dévie donc une tension apparaît aux bornes de la bobine. • Si l’on éloigne l’aimant de la bobine, l’aiguille du voltmètre dévie dans l’autre sens donc la tension aux bornes de la bobine change de signe. • Plus le déplacement est effectué de manière rapide, plus la déviation de l’aiguille est grande donc plus la tension aux bornes de la bobine est intense. • Si l’aimant effectue un mouvement de va-et-vient, on obtient une tension alternative et donc il circule un courant alternatif dans la bobine. La tension aux bornes d’un alternateur : (quand le rotor tourne) est variable et alternative. Conclusion : Le déplacement d’un aimant au voisinage d’une bobine fait apparaître une tension alternative. b) Mise en évidence d’une tension alternative sinusoïdale : Expérience (professeur) : Aimant tournant devant une bobine A l’aide d’un moteur ou d’une perceuse, on fait tourner un aimant droit devant une bobine. On visualise la tension électrique aux bornes de la bobine grâce à un oscilloscope. Réseau électrique Utilisation des ressources énergétiques disponibles – Production industrielle de l’énergie électrique. p : Observations : Quand l’aimant tourne, il apparaît une tension alternative pratiquement aux bornes de la bobine 2) Tension délivrée par un alternateur de bicyclette : L’alternateur des centrales L’alternateur de bicyclette Un alternateur de centrale est constitué d’un stator (partie fixe) et d’un rotor (partie mobile). Le stator comporte un enroulement de fils de cuivre. Le rotor qui tourne à l’intérieur du stator joue le rôle d’aimant. L’alternateur reçoit de l’énergie mécanique lorsqu’on fait tourner le galet : il convertit cette énergie mécanique en énergie électrique. On peut traduire la conversion d’énergie par un diagramme d’énergie : Energie Energie mécanique mécanique électrique Energie perdue 3) Les alternateurs dans les centrales électriques : Les centrales électriques fournissent de l’énergie électrique en utilisant des sources d’énergie de nature différentes. L’énergie mécanique mise en jeu provient : • de l’eau des barrages pour les centrales hydrauliques : l’eau entraine la rotation des turbines reliées aux alternateurs. • du vent pour les éoliennes : le vent fait tourner les pales d’une éolienne qui entrainent un alternateur. • de la vapeur d’eau : toutes les centrales thermiques produisent de la vapeur d’eau qui entraine des turbines associées à des alternateurs. La vapeur est produite par la chaleur dégagée lors des combustions de combustibles : charbon, pétrole, gaz, bois dans les centrales à flammes. La vapeur peut aussi être produite lors de réactions nucléaires dans les centrales nucléaires. Dans ce cas, l’énergie provient de la fission d’atomes fissiles (fission de l’Uranium235). Un alternateur est un convertisseur d’énergie mécanique en énergie électrique. Générateur de courant électrique dans une centrale : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_elec/elec_anim_03.html Opérateur qui pédale Opérateur qui pédale Alternateur de la bicyclette Lampe Utilisation des ressources énergétiques disponibles – Production industrielle de l’énergie électrique. p : La rotation de la turbine Une énergie en mouvement (eau, vapeur d’eau, vent ...) sous pression (vapeur d'eau) ou en mouvement fait tourner une turbine. ② La rotation du rotor de l'alternateur La turbine fait tourner l'axe sur lequel est fixé le rotor (aimant mobile ou électroaimants) de l'alternateur. ③ Le stator. La production d'électricité Les bobines de fils de cuivre fixes constituent le stator. L'interaction entre le rotor et le stator produit un courant électrique. Quels sont les éléments indispensables à la production du courant électrique ? Les éléments indispensables à la production de courant électrique sont : • une turbine en mouvement, • un alternateur c’est-à-dire un aimant entraîné par la turbine et entouré d’une bobine qui produit le courant électrique. Quelle est la transformation réalisée dans l’ensemble turbine-alternateur ? On peut dire que dans l’ensemble turbine-alternateur, on transforme du « mouvement » en « électricité ». Quel est le mode de fonctionnement d’un alternateur de vélo ? On pédale, la roue tourne en entraînant le galet et l’aimant situé au centre de la bobine, ainsi les lampes s’allument grâce au courant électrique produit. Quels sont les points communs entre une centrale thermique et un alternateur de vélo ? • un système d’entraînement : la turbine ou le galet, • un aimant mobile que l’on appelle le rotor et une bobine fixe que l’on appelle le stator, ces deux éléments formant l’alternateur. • l’ensemble galet-alternateur, on transforme du « mouvement » en « électricité ». Conclusion : La production d'électricité est tout simplement une conversion : transformation d’énergie mécanique (liée au mouvement) en énergie électrique. Les centrales électriques industrielles peuvent être comparées à un alternateur de vélo. Dans ces centrales, l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique mais à plus grande échelle. On peut convertir également de l'énergie thermique, hydraulique ou encore éolienne en énergie électrique. « L’électricité, du producteur au consommateur… » : Schématisation dans le cas d’une centrale au charbon. Quelle est la valeur de la tension qui doit être fournie au réseau domestique? 220 V Utilisation des ressources énergétiques disponibles – Production industrielle de l’énergie électrique. p : III. Energies non renouvelables et énergies renouvelables : Selon leur impact sur l’environnement, on distingue deux types d’énergie : les énergies non renouvelables et les énergies renouvelables. 1) Les énergies non renouvelables Les énergies non renouvelables se forment beaucoup plus lentement qu’elles ne sont consommées. Les énergies non renouvelables utilisent : Les combustibles fossiles : le pétrole, le gaz, le charbon dans les centrales thermiques et la fission de l’uranium 235 dans les centrales nucléaires. • Les combustibles fossiles : le pétrole, le gaz, le charbon. Ce sont des éléments contenus dans le sous-sol de la Terre. La combustion de ces combustibles fournit de l’énergie thermique (chaleur) qui est utilisée dans les centrales thermiques à flamme appelées aussi centrales à flamme ou centrales thermiques classiques. (Combustible fossile : substance qui a été formée dans la roche par décomposition et transformation de végétaux sur plusieurs millions d'années et dont la combustion produit de la chaleur ou de l'énergie. Combustion : processus au cours duquel un matériau se consume sous l'action du feu) (Voir fonctionnement des centrales thermiques à flamme pour la production d’électricité). • L'énergie nucléaire utilise la fission d'un combustible fissile, l'uranium, dont le minerai radioactif est contenu dans le sous-sol de la Terre. Elle permet de produire de l'électricité, dans les centrales thermiques nucléaires, appelées centrales électronucléaires, grâce à la chaleur dégagée par la fission d'atomes d'uranium. (Combustible fissile : substance dont on peut casser les atomes pour libérer de l'énergie et de la chaleur. Fission : division d'un noyau d'un atome lourd en plusieurs fragments plus légers). (Voir fonctionnement des centrales nucléaires pour la production d’électricité). Les réserves de combustibles sont limitées et s’épuisent. Les énergies non renouvelables sont polluantes : les centrales qui utilisent ces sources d’énergies produisent des gaz à effet de serre, en particulier d’énormes quantités de dioxyde de carbone CO2. 2) Les énergies renouvelables Les énergies renouvelables proviennent de ressources que la nature renouvelle sans cesse. Elles sont inépuisables à notre échelle par opposition aux énergies non renouvelables dont les stocks s’épuisent. Les énergies renouvelables sont non polluantes. Elles proviennent de 2 grandes sources naturelles : le Soleil (à l'origine du cycle de l'eau, des marées, du vent et de la croissance des végétaux) et la Terre (qui dégage de la chaleur). Surnommées "énergies propres" ou "énergies vertes", leur exploitation engendre très peu de déchets et d'émissions polluantes mais leur pouvoir énergétique est beaucoup plus faible que celui des énergies non renouvelables. IV. Classification des centrales électriques suivant l’énergie utilisée : Il existe différents types de centrales suivant l'énergie utilisée : Nucléaire L'électricité est produite à partir d'une source d'énergie fissile : l'uranium, un minerai contenu dans le sous- sol de la Terre. Thermique L'électricité est produite à partir de sources d'énergies fossiles, des éléments contenus dans le sous-sol de la Terre : le charbon, le fioul (issu du pétrole) et le gaz. Renouvelables L'électricité est produite à uploads/Industriel/ 3emep2sp0ch9t4-cours-centrales-complet.pdf