Activité : Obtenir de l’électricité sans combustion

Comment obtenir de l'électricité ?

Comment peut-on obtenir de l'électricité de nos jours ?

Quelles méthodes ne produisent pas directement de dioxyde de carbone ?

Peut-on dire qu'une éolienne ne produit pas de dioxyde de carbone ?

  Aide : on pourra commencer par répertorier toutes les centrales et modes de production d'électricité

REPONSE

De nos jours l'électricité peut être obtenue en convertissant différents types d'énergie :

  • mécanique : grâce à des alternateurs on converti l'énergie mécanique en électrique. C'est le cas des éoliennes, centrales thermiques (pétrole, charbon, gaz, biomasse, incinérateurs), centrales nucléaires, hydroélectriques ou solaire thermique.
  • radiative : les panneaux photovoltaïques peuvent convertir directement l'énergie radiative du Soleil en énergie électrique
  • électrostatique : c'est la cas du stockage de l'énergie électrique dans les supercondensateurs
  • chimique : c'est la cas du stockage de l'énergie électrique dans les piles


Seules les centrales thermiques produisent directement du dioxyde de carbone. Mais si on prend en compte toutes les étapes de construction des différentes installations, elles ont toutes produit du dioxyde de carbone.


Par conséquent on ne peut pas dire que les éoliennes n'ont pas produit du dioxyde de carbone (ne serait-ce que pour leur transport).

Modéliser les conversions énergétiques

Schématiser la conversion énergétique dans :

  • Une centrale à charbon
  • Une centrale hydroélectrique
  • Une centrale nucléaire

REPONSE

diagramme des différentes centrales électriques

Rendement d'une centrale

La centrale de Grand Maison en Isère présente un bassin de 137 millions de mètres cubes. La centrale elle même se trouve à 1700m d'altitude, et transforme "l'énergie de l'eau" grâce à une conduite forcée de 900m de dénivelé.

Pour produire une puissance maximale de 1800 MW, elle peut s'appuyer sur un débit d'eau de 215 m3.s-1.

  1. Faire le diagramme énergétique de la centrale de Grand Maison.
  2. Calculer son rendement
  3. Comparer aux autres types de centrales


REPONSE

1. 

diagramme barrage

2. Pour calculer le rendement il faut déterminer l'énergie utilisée et l'énergie produite (ou les puissances). Ici on utilisera les puissances puisqu'il est dit que 1800 MW peuvent être produits au maximum.

Puissance utilisée : c'est l'énergie potentielle de pesanteur qui est utilisée chaque seconde. Ici il est dit qu'un débit maximum de 215 m3.s-1 est utilisé, ce qui représente une masse d'eau de 215 000 kg.s-1. L'expression de l'énergie potentielle est E=m.g.h ce qui donne, pour une hauteur de chute de 900m :

E=215.103 x 9,81 x 900 = 1,90.10J soit 1900 MJ chaque seconde donc 1900 mW.

Puissance délivrée : donnée dans le sujet, elle vaut 1800 MW


Le rendement vaut donc large {\eta=\frac{P_{produit}}{P_{utilisé}}=\frac{1800}{1900}=0,947}.

Ce rendement est tout à fait exceptionnel, bien supérieur encore à la moyenne des centrales hydroélectriques classiques.

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