Production et stockage de l`énergie électrique

Niveau : 4e FICHE ACTIVITE Technologie
Chapitre 2 : Production et stockage de l'énergie électrique
La plupart des objets techniques ont besoin d'une énergie pour fonctionner, avec des pertes plus ou moins importantes.
Durant ce chapitre, nous allons découvrir les sources d'énergie les plus saines pour la planète, ainsi que les meilleures façons de
les utiliser.
1. Le bilan énergétique de la France
De nombreux types d'énergies qui peuvent être trouvés dans des sources d'énergies. Faisons le bilan de la production
énergétique française.
•Problématique : Quel est le bilan énergétique de la France ?
•Investigation
Cherchons quels types d'énergies utilisent-on principalement ? Utilise Wikipedia, page « Énergie en France ».
a) Cherche le pourcentage des familles électrique et chimique, puis notes-les dans le tableau suivant.
b) Calcul le pourcentage des autres type d'énergies pour obtenir 100 %.
L'énergie électricité L'énergie chimique (pétrole + gaz + charbon) Autres types d'énergies (à calculer)
45,5 %46,2 %8,3 %=100 %
Cherchons quelles sources d'énergies utilise-t-on principalement pour produire de l'électricité ?
c) Recherche le pourcentage du nucléaire, de l'hydraulique et de l'éolien dans la production française.
d) Puis, calcul le pourcentage des autres sources d'énergies électriques pour obtenir 100 %
Nucléaire Hydraulique Éolien Autres sources d'énergies électriques (à calculer) :
77,6 %12,3 %3,1 %7 %=100 %
e) Peux-tu donner le pourcentage de l'énergie produite renouvelable : 16,2 %
•Bilan
La part du nucléaire est très forte en France avec près de 75% de notre production d'électricité, alors que nous consommons
16,2% d'énergie renouvelable. L’Europe nous impose de produire 20% de renouvelable en 2020, nous devons donc investir
dans ces énergies pour ne plus être dépendant du nucléaire et respecter la législation.
2. La production d'énergies renouvelables
La France produit son énergie électrique essentiellement par le nucléaire.
Pour respecter la directive européenne qui demande un minimum de 20 % d'énergies produites renouvelables, la France doit
investir dans des énergies propres comme le vent.
•Problématique : Comment fonctionne une éolienne ?
•Correction :

Comprendre le fonctionnement d'une éolienne
Essayons de comprendre comment fonctionne une éolienne en regardant ce qui se passe à l'intérieur.
1. Se connecter sur le site : « sites-final.uclouvain.be/e-lee/FR/realisations/index.htm ».
2. Cliquer sur Énergies renouvelables, filière éolienne, généralités, composants classiques d’une éolienne.
3. Replacer les repères sur le schéma ci-dessous de l'éolienne à l'aide du site internet.
4. Colorier en rouge les pales, en bleu le mât et repasser en vert la nacelle.
Rep. désignations
1Pales
2Moyeu
3Mât
4Arbre primaire
5Multiplicateur
6Arbre secondaire
7Refroidisseur
8Système d’orientation
9Génératrice
10 Contrôleur
11 Outils de mesure
Tester le fonctionnement d'une éolienne
Nous devons essayer de comprendre l'influence du vent sur le fonctionnement de l'éolienne. Pour cela, nous allons tester une
maquette réduit reproduisant le fonctionnement d'une éolienne.
Tu as à ta disposition une éolienne, une soufflerie(ventilateur) et un appareil de mesure (Voltmètre).
5. Explique ce que tu dois faire pour pouvoir tester l'éolienne et remplir le tableau en bas de page.
Envoyer un souffle sur les pales de l'éolienne, pour mesurer la tension qui en ressort.
Fais valider ton explication par le professeur pour passer à la suite !
6. Une fois ton protocole de test validé, réalise-le et remplis au fur et à mesure le tableau suivant à recopier :
Position de la soufflerie 0 (vent nul) 1 (vent faible) 2 (vent moyen) 3 (vent fort)
Tension mesurée (en
volt) V V V V
7. Que peux-tu conclure sur tes résultats ?
Plus le vent souffle, plus la tension en sortie de l'éolienne est grande.
8. Dessine et complète ce schéma pour montrer à quoi sert
l'éolienne :
Énergie d'entrée -----------------> L'éolienne -----------------> Énergie de sortie
Le vent (énergie éolienne) L’électricité (énergie électrique)
•Bilan
L'éolienne permet de convertir l'énergie du vent en énergie électrique. Plus le vent souffle, plus la tension de sortie
augmente.
106 11 7
3
8
9
5
4
1
2

•Problématique : Comment fonctionne un panneau solaire ?
Le panneau solaire
1. D'après la carte donnée, quels sont les endroits les plus judicieux en France pour
installer un panneau solaire ?
Principalement dans le sud de la France
Tester le panneau solaire
Nous voulons vérifier si le panneau solaire permet bien de produire une énergie
électrique. Pour cela nous disposons d'un panneau solaire et d'une DEL.
Vous disposez d'une platine d'expérimentation en plus de la DEL et du panneau solaire.
Sous cette platine, vous avez des pistes électriques :
Ce que vous voyez… … et les pistes électriques qui se trouvent en
dessous.
2. A partir de ce schéma, connecter sur la platine la DEL avec le panneau solaire.
3. Approcher la lampe à disposition du panneau solaire pour vérifier si la LED s'allume. Si rien ne se passe, essayer
d'inverser les deux bornes de la LED.
Appeler le professeur pour faire valider votre travail.
Mesurer la tension électrique
Sans toucher votre montage, vous allez mesurer la tension aux bornes de la
LED avec l'aide d'un multimètre.
Régler le multimètre sur V 20
4. Recopier le tableau ci-dessous et réaliser le test.
Panneau solaire Caché A la lumière naturelle Sous une lampe
Tension mesurée
Bilan
5. Que peux-tu conclure sur tes résultats ?
Plus la luminosité est importante, plus la tension en sortie du panneau solaire est élevée.
6. Dessine et complète ce schéma pour montrer à quoi sert le panneau solaire :
Panneau
solaire
Énergie
d'entrée :
Énergie
de sortie :
Soleil Electricité

•Bilan
Le panneau solaire permet de convertir l'énergie du soleil en énergie électrique. Plus la luminosité est forte, plus la tension
de sortie augmente.
1. Le stockage de l'énergie électrique
Pour stocker une énergie électrique, vous pouvez utiliser des batteries pour vos appareils mobiles. Cependant, cela n'est pas
possible pour des grosses quantités d'énergie. Nous devons utiliser d'autres moyens de stockage.
•Problématique : Comment stocker l'énergie électrique ?
Sur internet, recherchez au moins trois solutions pour stocker une énergie électrique. Nommez et dessinez un schéma de
fonctionnement de chaque solution.

l’électricité sert à pomper de l’eau d’un bassin inférieur vers un
bassin supérieur. L’électricité est stockée sous forme de retenue
d’eau et reproduite au besoin en laissant l’eau redescendre par
gravité du bassin supérieur au bassin inférieur en passant à
travers une turbine.
l’électricité alimente un compresseur qui va comprimer de l’air
ensuite stockée dans des cavernes souterraines. L’air circule
ensuite des cavernes vers une turbine pour produire de nouveau
de l’électricité.
L’électricité va permettre de produire, via un électrolyseur, de
l’hydrogène. Le gaz est ensuite stocké soit sous forme liquide,
solide ou gazeuse avant d’être consommé dans une pile à
combustible. Recombiné à l’oxygène il va ainsi produire de l’eau
et de l’électricité.
L’électricité fait tourner à très grande vitesse une masse autour
d’un axe cylindrique dans un caisson isolé. L’énergie cinétique
entraînée par la rotation du cylindre peut ainsi être conservée.
Cette énergie est ensuite récupérée sous forme d’électricité grâce
à un alternateur (principe de la dynamo).
Le stockage d’électricité s’effectue grâce à des réactions
électrochimiques qui consistent à faire circuler des ions et des
électrons entre deux électrodes.