Sources, formes et conversions d’énergie
par administrateur · 13 septembre 2023
Activité: T.D. sources d'énergie et chaîne d'énergie
Thème: L'énergie, ses transferts et ses conversions
Compétences travaillées:
- D1.3 - Lire et comprendre des documents scientifiques
- D4 - extraire, organiser les informations utiles
I. Sources d'énergie
1. Les sources d'énergie non renouvelables
Une énergie est dite non renouvelable si elle est produite à un rythme trop lent pour que son stock puisse être renouvelé à l'échelle d'une vie humaine.
a. Les combustibles fossiles
Ils se forment principalement à partir de la matière organique fossile piégée dans des strates sédimentaires et qui sous l'effet de la pression et de la température se transforme lentement ( plusieurs millions d'années ) en charbon, en pétrole et en gaz naturel.
Principe de fonctionnement d'une centrale thermique avec une turbine à vapeur: le charbon est brulé et la chaleur dégagée permet la vaporisation de l'eau (de l'état liquide à l'état gazeux) dans le circuit. Ce flux de vapeur permet la rotation de la turbine. Le rotor de l'alternateur entrainé par l'arbre de la turbine produit alors un courant alternatif.
Le circuit de refroidissement a pour effet de liquéfier l'eau (de l'état gazeux à l'état liquide) dans le circuit.
Ces combustibles fossiles sont utilisés pour fournir de l'énergie thermique exploitée dans les moteurs des véhicules ( essence provenant du pétrole ), pour le chauffage domestique ( gaz naturel ) mais aussi pour la production d'électricité dans les centrales dites thermiques.
Le principal inconvénient de ces combustibles fossiles est l'émission, lors de leur combustion, de dioxyde de carbone qui est l'un des gaz à effet de serre responsable du réchauffement climatique actuel.
b. L'énergie nucléaire
C'est aussi une énergie non renouvelable car elle repose essentiellement sur la fission nucléaire de l'isotope 235 de l'uranium.
Les principaux inconvénients de la fission nucléaire de l'uranium est la production de déchets radioactifs ayant une longue durée de vie qu'il faut stocker de manière sécurisée sans compter le risque lié à une fuite de substance radioactive lors d'une catastrophe naturelle.
c. Epuisement des stocks
L'épuisement des stocks de combustibles fossiles et d'uranium est inéluctable et les réserves disponibles seront entièrement utilisées dans une période de l'ordre du siècle ce qui rend indispensable le développement des énergies renouvelables qui sont pourtant encore largement minoritaire à l'heure actuelle.
d. Conclusion
2. Les sources d'énergie renouvelables
Une énergie est dite renouvelable si elle est disponible de manière quasiment continue, ses réserves ne diminuent pas ou se reconstituent à une échelle de temps humaine.
a. Le SOLEIL: L’énergie solaire
Il s'agit de l'énergie qui nous est transmise par le Soleil sous forme de rayonnements. C'est elle qui permet la vie sur Terre puisque les végétaux, à base de toutes les chaînes alimentaires, utilisent cette énergie grâce au phénomène de la photosynthèse afin de produire les composés organiques élémentaires.
Elle peut être transformée en énergie électrique par les cellules photovoltaïques qui constituent les panneaux solaires ou au sein de centrale thermiques solaires ( qui restent cependant assez rare ).
b. L’EAU: l’énergie hydraulique
L'énergie hydraulique correspond à l'énergie que peut apporter l'eau sous forme d'énergie cinétique (par le biais de son mouvement lorsqu'elle s'écoule dans un fleuve ou lors de marées ) et sous forme d'énergie potentielle ( exploitée en montagne dans les chutes d'eau ). Il s'agit de l'énergie renouvelable la plus exploitée à l'heure actuelle.
c. Le VENT
Il s'agit de l'énergie cinétique liée au vent et donc aux mouvements de l'air. Il s'agit d'une énergie en plein essor exploitée par le biais d'éoliennes.
d. La BIOMASSE
La biomasse comprend toutes les substances issues de la végétations utilisables directement comme combustible ( comme le bois ).
Les déchets d’êtres vivants (plantes, animaux …) servent à obtenir des gaz.
e. La GOETHERMIE
Cette énergie n'est exploitable que dans des zones où le magma terrestre chauffe des eaux souterraines qui jaillissent parfois sous forme de geyser mais qui sont surtout utilisable pour chauffer des habitations mais aussi dans des centrales électriques.
f. Conclusion
3. RECAPITULATIF DES SOURCES D'ENERGIE
II. LES FORMES D'ENERGIE
III. Les conversions d'énergie
Convertisseur d’énergie: un convertisseur d’énergie permet la conversion d’une forme d’énergie en une ou plusieurs autres formes d’énergie.
Un convertisseur ne créée pas d’énergie, il transforme l’énergie qu’on lui apporte, ainsi l’énergie qui entre dans le convertisseur est égale à l’énergie qui en sort.
Exemple pour l’ampoule électrique :
Energie électrique = Energie lumineuse + Energie thermique
Le convertisseur reçoit de l’énergie à exploiter et la transforme en énergie utile. Cependant toute l’énergie exploitée n’est pas transformée en énergie utile, une partie est perdue (dissipée) dans l’environnement (milieu extérieur). Ces pertes sont souvent de l’énergie thermique.
Energie à exploiter = Energie utile + Energie perdue
Rappel(voir 6ème):
Source d’énergie: indiquée dans un carré
Forme d’énergie: écrite sur la flèche
Convertisseur: objet dans un ovale
Chaîne énergétique : une chaine énergétique est une représentation de la conversion d’une forme d’énergie en une ou plusieurs formes d’énergie.
