Cours : L'énergie et ses enjeux

L'énergie

L’énergie est une grandeur physique qui traduit l’aptitude d’un système à pouvoir en modifier un autre.

Forme d'énergie

Source d'énergie possible

Mécanique

Mouvement de l'eau ou de l'air (vent), d'une voiture...

Thermique

Issue d'une combustion, d'un frottement

Rayonnante

La lumière issue du Soleil, les ondes wifi

Électrique

Difficilement stockable (condensateurs) elle est transportée par déplacement de charges électriques

Chimique

Liée aux liaisons entre atomes, elle est stockée dans des piles, dans des aliments...

Nucléaire

On la trouve au cœur des atomes, utilisée par fusion ou fission

Les sources d'énergie sont considérées comme renouvelables si leurs "réserves" ne diminuent pas à l'échelle humaine (solaire, hydraulique, éolien, géothermique). La biomasse est un cas particulier car cela dépend de notre gestion des forêts.


Les énergie fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel) et nucléaires (uranium) ne sont pas renouvelables.

Énergie et puissance

Lien entre puissance et énergie

La puissance correspond à l'énergie consommée en une seconde.

\boxed {\Large{E = P \times t}}

Unités du système international

E en J

P en W

t en s

Remarque :

Le Joule est une toute petite énergie, dans les consommations électriques par exemple on lui préfèrera le kW.h.

Ordres de grandeur

Puissances électriques dans l'habitat

Echelle de puissance dans l'habitat

Puissances usuelles autour de nous

Ordres de grandeur des puissances autour de nous

Conversion et chaîne énergétique

L'énergie ne peut ni être créée, ni être détruite : c'est ce qu'on appelle le principe de conservation de l'énergie.

Nous pouvons simplement passer d'une forme d'énergie à une autre grâce à un transformateur énergétique.

Chaîne énergétique


Afin de schématiser les transformations on respectera les conventions de schématisation :

  • Réserve d'énergie : rectangle
  • Transfert d'énergie : flèche
  • Convertisseur : ovale
diagramme general

Rendement

Le rendement d'un convertisseur est un paramètre important pour son étude. Il peut être calculé à partir de énergies ou à partir de puissances.

\boxed {\Large {\eta=\frac{P_{utile}}{P_{reçue}}=\frac{E_{utile}}{E_{reçue}}}}.


Remarques :

  • Le rendement est compris entre 0 et 1, généralement inférieur à 1 car il y a presque toujours des pertes.
  • lorsque deux conversions ont lieu, la rendement global est le produit des rendements.
rendement combiné

\boxed {\Large {\eta=\eta_1 \times \eta_2}}.

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