Synthèse de vos apprentissages 23








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Chapitre 5 : Les enjeux énergétiques Corrigé



Présentation

Dans ce chapitre, vous découvrirez diverses façons que les êtres humains ont développées afin de produire de l'énergie. Vous réaliserez que certaines de ces façons sont écoresponsables, alors que d'autres exploitent des ressources non renouvelables, présentes en quantités limitées et très dommageables pour l'environnement.
Centrale au charbon

https://pixabay.com/static/uploads/photo/2016/02/01/18/23/cyprus-1174125_960_720.jpg

Source : Pixabay.com
Q1. Selon-vous, qu'est-ce qu'une ressource non renouvelable? Donnez 3 exemples.
C'est une ressource qui s'épuise, puisqu'elle n'est pas régénérée ou qu’on la consomme plus rapidement qu’elle ne se régénère. Le charbon, le pétrole, le gaz de schiste, le gaz et les huiles naturels ainsi que les matières fissibles (ex. Uranium) en sont des exemples.

Q2. Écrivez votre définition personnelle de mot « écoresponsable ». Probablement que vous l'améliorerez d'ici la fin de ce chapitre.
Personne ayant pris conscience de l'impact environnemental de son existence et de sa consommation.  
Il n'y a pas si longtemps, les Hommes utilisaient uniquement l'énergie animale pour réaliser la plupart des travaux. En effet, tout se faisait à la sueur de leur front ou de celle de leurs amis fidèles : les animaux (chevaux, taureaux, chiens, etc.).
Cheval de trait

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/11/cheval-de-trait-2.jpg

Source : Modesto Alexandre
L'invention de la machine à vapeur a permis le développement des moyens de transport tels que l'automobile, le train et les bateaux à vapeur. De plus, cette fantastique invention a été à l'origine de l'industrialisation et a donc contribué à la venue de notre ère moderne. Mais, comme toute découverte, il y a deux côtés à la médaille; la machine à vapeur brûle des ressources non renouvelables et est en grande partie responsable des émissions de gaz à effet de serre produites par nos civilisations.
Aujourd'hui, c'est l'électricité qui est partout dans nos maisons, nos industries, nos commerces et, bientôt, dans nos moyens de transport. Vous avez appris dans les chapitres précédents que les sources d'alimentation en électricité sont partout et sous des formes très variées : piles, batteries, générateurs, etc.


Q3. Énumérez toutes les façons que vous connaissez de produire de l'électricité.

  • Combustion de matières ou de matériaux

  • Force du vent ou de l'eau

  • Géothermie

  • Fission nucléaire

  • Panneau solaire

Ce chapitre vous permettra surtout de construire des connaissances en lien avec l'écologie ainsi que la Terre et l'espace. Il est très différent des autres chapitres et vous amènera à prendre conscience de notre impact sur l'environnement et des choix importants qui se présentent à nous.

Savoirs prescrits abordés dans ce chapitre :


Concepts généraux abordés

Concepts prescrits abordés

Lithosphère

Minéraux

Ressources énergétiques

Hydrosphère

Ressources énergétiques

Atmosphère

Ressources énergétiques

Espace

Flux d’énergie émis par le Soleil

Système Terre-Lune (effet gravitationnel)

Durée approximative prévue : 6 à 12 heures

Avant d'entreprendre la seule situation d'apprentissage de ce chapitre, vous devez faire connaissance avec les diverses ressources énergétiques de la lithosphère, de l'hydrosphère, de l'atmosphère et même de l'espace! Faites les sections suivantes de votre cahier de savoirs et d'activités :

Pages 335 à 342 au complet :

Pages 251 à 255 au complet et pages 304 à 306 au complet :

Flux d’énergie émis par le Soleil — Système Terre-Lune (effet gravitationnel).
Page 241 section 1.1 ainsi que la page 243 activité 1 seulement et pages 293 à 308 au complet :

Pages 280 à 283 au complet et pages 314 à 328 au complet :

Minéraux — Ressources énergétiques.
Q4. Puisque l'un des buts de l’utilisation des ressources énergétiques est de produire de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie, complétez le tableau suivant :

Ressources énergétiques des principales sources de production

Sources de production

Ressource transformée

Type d’énergie

Panneau solaire (photovoltaïque)

Rayons lumineux

Rayonnement

Hydrolienne

Courants marins

Cinétique

Centrale hydroélectrique

Chutes d'eau

Potentielle gravitationnelle


Centrale au charbon

Liaisons des atomes de carbones

Chimique

Centrale nucléaire

Liaisons entre les particules du noyau d'un atome

Nucléaire

Centrale au gaz naturel

Liaisons dans les molécules du gaz

Chimique

Éolienne

Le vent

Éolienne ou cinétique

Alternateur d'automobile

Liaisons dans les molécules du pétrole

Chimique

Géothermie

Chaleur contenue dans le sol

Thermique

Réacteur nucléaire

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e8/schema_centrale_nucleaire_rep.png

Source : Calmos

Le mode de production de l'électricité diffère selon le type de ressources exploitées. Dans bien des cas, le processus requiert l'utilisation d'une génératrice comportant un alternateur tel que celui que vous avez analysé au chapitre 3.
Seule l'énergie solaire fait appel à un processus complètement différent. En effet, les panneaux solaires installés en rangées et reliés entre eux captent la lumière du soleil. Sous l'effet de la lumière, le silicium, un matériau semi-conducteur contenu dans chaque cellule, libère des électrons pour créer un courant électrique.

Panneaux photovoltaïques

solaire, énergie, photovoltaïque, puissance

Source : Chrischesneau


c:\users\portable\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.ie5\hq5598jf\icon_video[1].pngVisionnement de vidéos
Afin de vous familiariser avec les diverses façons de produire de l'électricité, on vous invite à écouter des petites vidéos d'une durée d'environ 2 minutes chacune. Elles expliquent, avec images à l'appui, comment chaque ressource est transformée en énergie électrique. De petits textes résumant les explications accompagnent aussi chaque vidéo si cela vous intéresse.

Voici les liens (adresse ou code QR) pour les vidéos :

  • La centrale thermique à flammes, comment ça marche? EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/comment-fonctionne-une-centrale-thermique-a-flamme).



  • Le fonctionnement d’une centrale biomasse, EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-centrale-biomasse).




  • Le fonctionnement d’une centrale géothermique, EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-centrale-geothermique).




  • Le fonctionnement d’une centrale nucléaire, EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-centrale-nucleaire).







  • Le fonctionnement d’une centrale éolienne, EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/producteur-industriel/energies-nouvelles/eolien/eolien-terrestre).



  • Comment fonctionne une hydrolienne, EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-hydrolienne).



  • Usine marémotrice de la Rance, EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/producteur-industriel/energies-renouvelables/hydraulique/edf-hydraulique-bretagne-normandie/l-usine-maremotrice-de-la-rance/decouvrir-et-comprendre).





  • Le fonctionnement d’une centrale photovoltaïque (solaire), EDF (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-centrale-photovoltaique).

Q5. Résumez, en 2 ou 3 phrases, le procédé pour exploiter chacune des ressources énergétiques.


Ressources énergétiques

Procédé pour produire de l’énergie

Combustibles fossiles (charbon, gaz naturel et pétrole)

Le combustible brûlé dans une chambre à combustion chauffe l’eau contenue dans une chaudière. La vapeur produite fait tourner les pales d’une turbine qui entraîne un alternateur.

Dans l'alternateur, le mouvement du rotor, sous l'effet du champ magnétique du stator, induit un courant électrique.

N.B. C'est le principe d'induction électromagnétique qui est utilisé pour toutes les centrales, sauf celles fonctionnant avec des panneaux solaires.

Biomasse (éthanol, bois, déchets, etc.)

Le combustible est différent, mais le procédé reste le même.


Géothermie

L’eau d’une nappe phréatique près d’une source de chaleur est beaucoup plus chaude que la température ambiante (150o à 300o Celsius). Cette eau sous pression est pompée jusqu'à la surface. En remontant, elle devient de la vapeur parce que sa pression diminue.

Cette vapeur fait tourner les pales d’une turbine reliée à un alternateur.

Nucléaire

La chaleur émise lors de la fission des noyaux d’uranium est utilisée pour chauffer un élément caloporteur. Cet élément (eau ou graphique) très chaud et à pression élevée circule dans des tuyaux en contact avec un deuxième circuit afin d’y chauffer l’eau qui se transformera en vapeur.

Pour le reste, le principe de fonctionnement est identique aux centrales thermiques utilisant des combustibles.

Hydroélectricité

L’eau se retrouvant à une certaine hauteur, chute dans une conduite forcée pour faire tourner les pales de la turbine qui, à son tour, entraîne un alternateur.


Éolienne

Les centrales éoliennes fonctionnent de façon similaire aux centrales hydroélectriques. Par contre, ce sont les vents qui font tourner les pales de la turbine.

La vitesse de l’axe rattaché aux pales et au rotor doit toutefois être accélérée pour accroître la vitesse de rotation du rotor.


Hydrolienne

Les centrales hydroliennes fonctionnent de façon similaire aux centrales hydroélectriques. Par contre, ce sont les courants marins des fleuves ou des océans qui font tourner les pales du rotor.


Énergie marémotrice

Les centrales marémotrices fonctionnent de façon similaire aux centrales hydroélectriques.

Ce qui les distingue est que le mouvement de l’eau provient des marées et non pas du cycle de l’eau. Les marées sont provoquées par l'attraction gravitationnelle de la lune et du soleil.


Énergie solaire

En contact avec les rayons solaires, les électrons d'un matériau semi-conducteur des cellules photovoltaïques (généralement le silicium) se déplacent.

Les électrons génèrent ainsi un courant électrique continu qui est transformé en courant électrique alternatif par l’entremise d’un onduleur.




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