Hydroélectricité

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Résumé
L'année dernière nous avons entendu parler des fameuses Olympiades de Physique.
Étant des amies proches toutes autant intéressées par la physique nous avons commencé à
réfléchir à un sujet. Dès lors l'idée de faire un sujet en rapport avec l'actualité nous est
venue. En effet, un chercheur, que ce soit en physique, en neurochimie ou même en
agrologie, a comme priorité de rechercher des solutions aux problèmes qui lui sont
contemporains.
Aujourd'hui peu de problèmes relèvent d'une importance aussi grande et pressante
que la recherche d'énergies qui pourront remplacer les énergies fossiles. Immédiatement
l'énergie hydroélectrique s'est imposée à nous. Nous nous sommes donc documentées et
avons commencé à construire notre maquette dans une démarche de recherche.
Évidemment nous avons rencontré des problèmes (voir en annexe), mais nous sommes
parvenues à les surmonter.
Nous nous sommes axées sur l'optimisation du rendement d'une centrale
hydraulique. Dans un système idéal la centrale hydraulique aurait un rendement de 100%.
Or, dans des conditions normales, les pertes sont nombreuses et parfois assez importantes
pour poser des problèmes. Les pertes principales sont dues aux forces de frottement (les
frottements de l’eau avec le tuyau pendant la chute, celle de l’eau avec les hélices de la
turbine, et bien d’autres). On ne peut pas vraiment minimiser ces pertes-là. En revanche,
nous pouvons choisir le matériel des spires des bobines afin de minimiser la résistance, nous
pouvons aussi minimiser l’intensité du courant en augmentant la tension afin d’avoir des
pertes minimales pendant la transportation et la distribution de l'énergie.

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SOMMAIRE
Introduction ......................................................... 4
I. Fonctionnement ......................................................... 5
a) L’eau, source d’énergie ..................................................................... 5
b) Groupe turbine/alternateur .............................................................. 8
c) Maquette d’une centrale hydroélectrique........................................ 9
II. Les pertes d’énergie ..................................................13
a) Les pertes de la chute d’eau ........................................................... 13
b) Les pertes de la turbine .................................................................. 15
III. Quel avenir pour l’énergie hydraulique ? ..................19
a) Des inconvénients sociaux .............................................................. 19
b) Une énergie de pointe nécessaire .................................................. 19
c) Une énergie durable ........................................................................ 21
Conclusion .............................................................23
Annexe ..................................................................24
Bibliographie .........................................................25

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Introduction
De nombreuses civilisations se sont servies de la force de l’eau, qui représentait une
des sources d’énergie les plus importantes avant l’ère de l’électricité. En effet, depuis
l’Antiquité, les hommes ont essayé de contrôler cette force.
Ce fut tout d’abord en 260, près d’Arles qui comportait une succession de moulin à
eau, qu’un aqueduc de 10 km et une chute de 18 mètres fut créée.

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Entre les deux Guerres Mondiales, l’hydroélectricité connait un développement
spectaculaire avec plus de 50 barrages bâtis entre 1920 et 1940. Puis, en 1962, la moitié de
la production française de l’électricité est d’origine hydraulique.
Les centrales hydrauliques sont une solution mise en œuvre dans la production
d’électricité car elle utilise une énergie renouvelable, et est, par ailleurs, considérée comme
une énergie propre.
A partir de là, une question est soulevée : comment peut-on l’utiliser comme une
source de l’avenir?
Pour répondre à cela, nous allons, à l’aide de la création d’une micro-centrale
hydraulique, présenter le fonctionnement des centrales hydrauliques. Dans un second
temps, nous étudierons les pertes d’énergie engendrées qui peuvent être minimisées, puis
nous parlerons de l’avenir de cette énergie.