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I. Principe de production de l’électricité
La source la plus simple de production
I.1 Queest
contient
une génératrice
de vélo ?
d’électricité
incontestablement
la génératrice
de vélo. Lorsque nous pédalons, de la lumière
jaillit d’une ampoule connectée à la génératrice.
Les parties
principales sont
constituées
d’un aimant
et d’une bobine
I.2 Comment un aimant et une bobine peuvent-ils
générer du courant?
Visionner les vidéos
C’est le mouvement relatif, sans contact, de l’aimant par
rapport à la bobine qui permet l’apparition du courant.
I.3 A-t-on créé de l’énergie électrique?
Non. Pour que le courant apparaisse il a fallu que nous
fournissions de l’énergie pour faire tourner l’aimant.
Nous avons simplement transformé de l’énergie mécanique
(rotation de l’aimant) en énergie électrique.
I.4 Qui permet cette conversion d’énergie?
C’est le champ magnétique de l’aimant
Énergie
Mécanique
Énergie
Transformée, grâce au
champ magnétique en
Électrique
Produire de l'électricité c’est finalement convertir de
l’énergie mécanique en énergie électrique.
I.5 Quelle est la particularité de la tension ainsi générée?
U (V)
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-6
-4
-2
0
2
4
6
t (s)
La tension crée est une tension alternative.
Elle change de signe au cours du temps.
Elle diffère de la tension délivrée par une pile qui est
continue (constante au cours du temps).
I.6 Quelles sont les grandeurs caractéristiques d’une
tension alternative?
U (V)
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-6
-4
-2
0
2
4
6
t (s)
La tension présente un « motif » qui se répète régulièrement au cours du
temps.
La durée du motif s’appelle la période.
U (V)
1.5
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-6
-4
-2
0
2
4
6
t (s)
La tension possède une valeur maximale
C’est l’amplitude de la tension.
Tension sinusoïdale
On utilise également
comme grandeur
caractéristique la
fréquence, définie
comme l’inverse de la
période
U (V)
1
T
A
0.5
0
1
f 
T
-0.5
-1
-6
T:
-4
-2
0
Période (en seconde)
A: Amplitude (en volt)
2
4
6
t (s)
Elle s’exprime en
Hertz (Hz)
Elle représente le nombre de
périodes contenues dans une
durée d’une seconde.
Tension alternative
La tension crée par
une dynamo est
alternative.
T
U (V)
1.5
A
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-6
T:
-4
-2
0
2
Période (en seconde)
A: Amplitude (en volt)
4
6
t (s)
Sa fréquence
dépend de la
vitesse de rotation
de l’aimant.
I.7 Que constate-t-on lorsque la vitesse de rotation
de l’aimant change ?
Au besoin visionner les vidéo 1, 2 et 3 à nouveau.
Plus la vitesse de rotation de l’aimant est grande
Plus la période de la tension est petite
Et donc, plus sa fréquence est grande
Conclusion :
La production d'électricité est tout simplement une
conversion.
C’est la conversion de l’énergie mécanique (liée
au mouvement) en énergie électrique.
La rotation d’un aimant par rapport à une bobine
engendre de l’énergie électrique tout juste capable
d’éclairer une ampoule.
D’où vient alors le courant électrique qui alimente nos
marmites à riz? Qu’il y a t-il derrière les prises de la
maison ?
En suivant les fils électriques, on arrive au lieu de
« fabrication » de l’électricité : l’usine électrique.
Regardons ce qui se passe dans l’une de nos usines.
II. Comment fonctionne
l’usine électrique du GOL
II.1 Quels sont les éléments indispensables d’une
usine électrique ?
Visionner l’animation
Il y a deux pièces essentielles
L’alternateur
C’est la pièce maitresse de l’usine. C’est une sorte de grosse
dynamo. Elle est constituée d’un aimant qui tourne dans une
bobine fixe.
La turbine
Elle est mise en mouvement. Elle entraine dans sa rotation
l’aimant de l’alternateur. Le courant électrique est collecté
aux bornes de la bobine.
En conclusion
Une usine électrique fonctionne
comme une grosse dynamo.
Il faut trouver le moyen de faire tourner
l’aimant.
II.2 Par quels combustibles la turbine de l’usine du Gol
est-elle mise en mouvement ?
Regarder l’animation
et les vidéos: 13, 16 et 20.
Thème « Source et moyens
de productions ».
L’usine fonctionne à base de bagasse
et de charbon.
II.3 Quelles sont les différentes étapes de la chaîne de
production de l’électricité dans l’usine ?
En brûlant, le combustible chauffe une réserve d’eau.
L’eau s’évapore et cette vapeur chauffée est mise sous
haute pression (540°C et 140 bars).
Cette vapeur entraîne la turbine qui fait tourner
l’alternateur.
Ce dernier transforme l’énergie mécanique en énergie
électrique récupérable aux bornes de la bobine.
II.4 Schématiser les différentes conversions énergétiques
dans une centrale.
Énergie
contenue dans
le charbon
Énergie
thermique
vapeur sous
pression
Énergie
mécanique
alternateur
Énergie
électrique
II.5 Quelle énergie est générée par la centrale sur
une année ?
Elle produit 800 000 MWh d’électricité.
L’usine du GOl possède trois groupes de
productions d’électricité.
-Un groupe de puissance installée de 55MW
-Deux groupes de puissance installée de
32MW
Un groupe est constitué d’un alternateur + une turbine.
Les centrales thermiques ne couvrent donc pas toute la
demande réunionnaise en électricité.
II.5a Que représente la puissance délivrée par
l’usine ?
C’est la quantité d’énergie électrique délivrée par unité de
temps.
E
P
t
Dans le système international, l’énergie s’exprime en
Joule (J), le temps en seconde (s) et la puissance en
Watt (W).
EDF utilise aussi le kilowattheure ( kWh) comme unité
d’énergie. Dans ce cas la puissance est exprimée en
kilowatt (kW) et le temps en heure (h). (1kW=1000W)
On donne comme définition du kWh, l’énergie consommée
par un appareil de puissance 1 kW pendant 1 heure.
II.5.b Comment calculer la puissance consommée
par les appareils électriques ?
Les appareils électroménagers possèdent tous une plaque
signalétique indiquant la puissance électrique nécessaire à
leur bon fonctionnement.
Elle est donnée par la relation
P U  I
P est la puissance en watt,
U la tension en volt aux bornes aux bornes de l’appareil
mesurée à l’aide d’un voltmètre et
I l’intensité du courant en ampère qui le traverse mesurée
avec un ampèremètre.
Application.
Une lampe de puissance
60W branchée sur une prise
fonctionne pendant 3 heures.
1-Quelle est l’intensité du courant qui parcourt la lampe en fonctionnement
normal ?
P U I
alors
P
I
U
Application numérique :
I
60
 0,26 A
230
2-Calculer l’énergie électrique transférée à la lampe en kWh.
E  Pt
comme
P  60W  6.10 2 kW
et
t  3h
alors
E  3  6.10 2  0,18kWh
3-Sachant que le prix du kWh est de 0,12€ TTC, calculer le coût du fonctionnement
de cette lampe.
0,12  0,18  0,022€
III. Les sources d’énergie.
III.1 Existe-t-il des « sources naturelles de courant
électriques » ?
Non, il faut « fabriquer » cette énergie électrique. Et pour
cela, il faut transformer dans toutes les usines, de
l’énergie mécanique (mouvement de la turbine) en énergie
électrique (au moyen de l’alternateur).
III.2 De quelles sources d’énergies dispose-t-on pour faire
tourner les turbines des centrales ?
Visionner l’animation
Il existe deux types de sources d’énergie
Energies renouvelables
Eau
Energies non-renouvelables
Charbon
Biomasse
Gaz
Solaire
Pétrole
Vent
Géothermie
Uranium
III.3 Quelles sont toutes les sources d’énergie dont
dispose la Réunion ?
Visionner dans le thème « Sources et moyens de production »
Vidéo 6, 7 et 8 (hydroélectrique)
Vidéo 9, 10 et 11 (éolienne)
Vidéo 17 et 18 (photo voltaïque).
Et les animations
Pour quelle vitesse du vent une éolienne se met-elle en
marche ?
Pour
3,5m.s 1
la vitesse de rotation des pales est-elle proportionnelle à
celle du vent ?
non, les pales possèdent deux vitesses de rotation.
Pour les faibles vents
Pour les vent forts
v  7m.s 1 elles tournent à 31 tours par minute
v  7m.s 1 Leur vitesse de rotation est de 46 tours par
minute.
Pourquoi l’usine de la Rivière de l’Est est-elle construite
en contrebas d’un barrage ?
Par rapport au niveau de la mer, l’eau retenue par le
barrage possède une énergie que l’on appelle énergie
potentielle.
Lors de sa descente dans la conduite forcée, l’eau gagne
de la vitesse :
son énergie potentielle est transformée en énergie
cinétique, ce qui permet la mise en mouvement de la
turbine.
Quelle est la part d’électricité produite par l’usine
hydroélectrique de la Rivière de l’Est?
1/6 de l’énergie totale consommée de l’île.
Quel est l’avantage d’une usine hydroélectrique ?
Elle utilise une énergie renouvelable.
Les réservoirs d’eau permettent de produire de l’électricité
très rapidement à la demande en cas de pic de
consommation.
Quel est le principe de fonctionnement des cellules
photovoltaïques ?
Des plaques de silicium captent l’énergie solaire.
Elles libèrent des électrons qui sont collectés par des
électrodes.
Le courant produit est continu. Après le passage dans un
onduleur il devient alternatif.
Quelle puissance électrique espère-t-on atteindre à la réunion
par les cellules photovoltaïques?
On espère produire de 5 à 8 MW.
III.4 Peut-on stocker l’énergie électrique ?
Visionner la vidéo 12 du thème « Sources et moyens de production »
L’énergie électrique se stocke très mal.
Les piles, et batteries permettent seulement de stocker de
petites quantités d’énergie électrique.
Mais pour alimenter une maison (ou une ville), il faut
créer l’énergie électrique en temps réel.
III.5
Une
solution
de
stockage
d’énergie
renouvelable est mise en place à la Réunion sous le
nom « d’Onergie ». Expliquer son principe.
Voir article. Une première solution à Sainte Suzanne.pdf
IV. Le projet GERRI.
La politique menée à l’heure actuelle sur les énergies
renouvelables s’inscrit dans le cadre d’un projet novateur
à l’île de la Réunion nommé GERRI.
Quels sont ses ambitions ?
Consulter le site :
http://www.gerri.fr