exercices chapitre 2 partie II TES

Exercices chapitre 2

partie II

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a. Un convertisseur en fonctionnement permet la conversion d’une forme d’énergie en une autre.

b. Dans une chaîne énergétique, l’énergie dissipée apparaît.

c. Le rendement énergétique d’un convertisseur est un nombre sans unité.

d. Il existe des dispositifs de production d’électri cité sans combustion : éolienne, panneau photo voltaïque, géothermie, etc.

e. Tous les dispositifs de conversion d’énergie ont un impact environnemental.

f. Il est possible de stocker de l’énergie sous diffé rentes formes.

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a. Exemples de sources d’énergie : le Soleil, le vent, le pétrole, etc.

b. Le rendement d’un convertisseur est une grandeur qui permet d’évaluer l’efficacité de la conversion d’énergie ; il est égal au rapport de l’énergie utile délivrée par le convertisseur sur l’énergie qu’il a reçue à l’entrée : η =Eutile/ E reçue

c. Exemples de convertisseurs ne mettant pas en jeu de combustion : des accumulateurs lithium ion, des panneaux photovoltaïques.

d. Les principaux impacts de la production d’énergie sont des impacts sur l’environnement et la biodiversité (épuisement des ressources fossiles, émissions de gaz à effet de serre, pollutions environnementales).

e. Exemples de solutions de stockage d’énergie : accumulateurs (énergie chimique), pompages hydrauliques (énergie potentielle), supercapacités (énergie électromagnétique).

Exemples de formes d’énergie : électrique, chimique, radiative, mécanique, thermique, etc.

Il peut s’écrire aussi η = Putile/ P reçue avec Putile = la puissance utile à la sortie du convertisseur et Preçue = la puissance reçue à l’entrée du convertisseur

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piles

lampe

énergie électrique

utilsateur

énergie thermique

énergie lumineuse

environnement extérieur

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roue

dynamo

énergie mécanique

utilisateur

énergie thermique 1

énergie électrique

environnement extérieur 1

énergie lumineuse

lampe

énergie thermique 2

environnement extérieur 2

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2. Ce type de centrale présente plusieurs inconvénients : elle se trouve en mer, ce qui impose des contraintes lors des visites de maintenance, elle est soumise aux intempéries (forts vents, tem pêtes), elle subit la corrosion marine, etc.

3. Les deux systèmes de stockage à moyen et court terme sont complémentaires, ils apportent une solution adaptée selon la durée de stockage désirée.

soit un rendement de 25 %.

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2. a. On note Peau la puissance fournie par l’eau à la turbine, Pturbine la puissance délivrée par la turbine et Palt la puissance électrique à la sortie de l’alternateur.

η = 0,55 x 0,75 = 0,41 soit 41 %

Les rendements s’écrivent :

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Sur le graphique, on lit: à Pmax on a Umax = 5,0 V = la tension délivrée par les ports USB.

3. • Calcul de la puissance reçue par la cellule sous forme radiative : Psoleil = 500 × 0,168 × 0,108 = 14,1 W.

• Calcul de la puissance électrique délivrée par le chargeur : Pélec = U · I = 5,0 × 380 × 10–3 = 1,9 W.

• Calcul du rendement :

η=Pelec/Psoleil =1.9/14.1 = 0,13 soit 13 %.

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2. Une centrale géothermique permet d’obtenir de l’énergie électrique sans combustion.--> impact environnemental beaucoup plus réduit qu’une centrale à combustion classique. De plus, ce type de centrale utilise une source d’énergie renouvelable et ne consomme aucune ressource fossile.

3. Énergie produite par la centrale de Bouillante durant une année :

E = P · Δt avec P = 15 MW = 15 × 106 W et Δt = 365 jours = 265 × 24 × 3 600 = 3,15 × 107 s. D’où E = 15 × 106 × 3,15 × 107 E = 4,7 × 1014 J = 4,7 × 102 GJ.

Cette valeur correspond à l’énergie produite par 47 tonnes de pétrole (soit plusieurs camions-citernes).

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1. a. Dans une centrale STEP, l’énergie électrique sert à pomper de l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur. Le stockage d’énergie est donc réalisé sous forme mécanique.

b. On parle de turbine réversible car elle permet une conversion d’énergie électrique/mécanique dans les deux sens de circulation d’eau.

2. Les dispositifs éoliens et solaires produisent de manière intermittente et sont soumis aux condi tions climatiques. Il est donc indispensable de les associer à des dispositifs de stockages qui per mettront de stocker l’énergie produite quand les conditions sont favorables et la consommation faible.

3. Les installations STEP n’ont pas d’impacts sur l’environnement lorsqu’elles sont en fonctionne ment. Elles ont par contre des impacts significa tifs car leurs constructions modifient largement l’environnement du site choisi et s’appuient sur la consommation de ressources fossiles (terrasse ment, transport de matériaux, etc.)

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• Avantages des batteries LFP : - pas de constituants polluants,- longue durée de vie - grande capacité de stockage d’énergie.

• Inconvénient : - coût élevé.

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La nécessité de lutter contre le réchauffement climatique impose de limiter l’utilisation des industries émettrices de carbone. À ce titre, les centrales à combustion, n’offrent pas de perspectives intéressantes pour l’avenir. Les centrales électriques sans combustion respectent la contrainte de réduction des productions de gaz à effet de serre et de particules fines mais ils ont néanmoins un impact sur l’environnement et la biodiversité ou présentent des risques spécifiques (pollution chimique, déchets radioactifs, accidents industriels…).

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2. a. • Puissance reçue par les panneaux : Pa = 1 370 × 33,6 = 46 kW. • Puissance fournie par les panneaux : Pu = η · Pa = 0,17 × 46 = 7,8 kW.

b. Si on néglige les pertes thermiques, on a : Pu = Psg + Pbat ; donc Pbat = Pu – Psg = 7,8 × 103 – 900 = 6,9 × 103 W

3. Puissance électrique : P = U · I, donc I = P / U = 900 / 57,6 = 15,6 A.

4. a. Q = I · Δt = 15,6 × (31 / 60 ) = 8,1 Ah

b. La charge initiale est très supérieure à la charge minimale requise. Le système de guidage peut fonctionner.

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