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I.1 Que contient une génératrice de vélo ?La source la plus simple de production d’électricité est 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. Principe de production de l’électricité I. Principe de production de l’électricité
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 Énergie
Mécanique Électrique
Produire de l'électricité c’est finalement convertir de l’énergie mécanique en énergie électrique.
Transformée, grâce au champ magnétique en
La tension crée est une tension alternative.Elle change de signe au cours du temps.
I.5 Quelle est la particularité de la tension ainsi générée?
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
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?
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
La tension présente un « motif » qui se répète régulièrement au cours du temps.
La durée du motif s’appelle la période.
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
La tension possède une valeur maximale
C’est l’amplitude de la tension.
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1
-0.5
0
0.5
1
A
T
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1
-0.5
0
0.5
1 T
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1
-0.5
0
0.5
1 T
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1
-0.5
0
0.5
1 T
Tension sinusoïdale
T:
A:
Période (en seconde)
Amplitude (en volt)
On utilise également comme grandeur caractéristique la fréquence, définie comme l’inverse de la période
Tf
1
Elle s’exprime en Hertz (Hz)
Elle représente le nombre de périodes contenues dans une durée d’une seconde.
Tension alternative
t (s)-6 -4 -2 0 2 4 6
U (V)
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
T
A
T:
A:
Période (en seconde)
Amplitude (en volt)
Sa fréquence dépend de la vitesse de rotation de l’aimant.
La tension crée par une dynamo est alternative.
I.7 Que constate-t-on lorsque la vitesse de rotation de l’aimant change ?
Plus la vitesse de rotation de l’aimant est grande
Au besoin visionner les vidéo 1, 2 et 3 à nouveau.
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 C’est la conversion de l’énergie mécaniquel’énergie mécanique (liée (liée au mouvement) en au mouvement) en énergie électriqueénergie 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 II. Comment fonctionne l’usine électrique du GOLl’usine électrique du GOL
II.1 Quels sont les éléments indispensables d’une usine électrique ?
Visionner l’animation
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.
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.
Il y a deux pièces essentielles
L’alternateur
La turbine
Une usine électrique fonctionne comme une grosse dynamo.
Il faut trouver le moyen de faire tourner l’aimant.
En conclusion
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
charbon.
bagasse
et de
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 combustion
Énergie thermique
Énergie mécanique
Énergie électrique
alternateur
vapeur sous pression
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.
t
EP
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
IUP 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 etI l’intensité du courant en ampère qui le traverse mesurée avec un ampèremètre.
ApplicationApplication..
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 ?
2-Calculer l’énergie électrique transférée à la lampe en kWh.
3-Sachant que le prix du kWh est de 0,12€ TTC, calculer le coût du fonctionnement de cette lampe.
IUP U
PI AI 26,0
230
60alors Application numérique :
tPE kWWP 210.660 ht 3 kWhE 18,010.63 2
comme et alors
€022,018,012,0
III. Les sources d’énergie.III. Les sources d’énergie.
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.1 Existe-t-il des « sources naturelles de courant électriques » ?
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 Energies non-renouvelables
Charbon
Pétrole
Gaz
Uranium
Eau
Biomasse
Solaire
Géothermie
Vent
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 ?
la vitesse de rotation des pales est-elle proportionnelle à celle du vent ?
Pour 1.5,3 sm
non, les pales possèdent deux vitesses de rotation.
elles tournent à 31 tours par minute
Leur vitesse de rotation est de 46 tours par minute.
1.7 smvPour les faibles vents
1.7 smvPour les vent forts
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
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.
IV. Le projet GERRI.IV. Le projet GERRI.
http://www.gerri.frConsulter le site :
Quels sont ses ambitions ?
