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UF3.2-M1-Energie Energie et puissance Conversion d’énergie

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Présentation au sujet: "UF3.2-M1-Energie Energie et puissance Conversion d’énergie"— Transcription de la présentation:

1 UF3.2-M1-Energie Energie et puissance Conversion d’énergie
18h – 1 ECTS – 10 UF Energie et puissance Les ressources , La puissance, L’énergie , Le rendement Conversion d’énergie La Production , La conversion, Le stockage Energie thermique Le Transfert Thermique , La calorimétrie, les machines thermiques

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15 Energie http://www.worldometers.info/fr/ 369 202 311
Energie employée aujourd'hui dans le monde entier (MWh), dont: - provenant de sources non-renouvelables (MWh) - provenant de sources renouvelables (MWh) Energie solaire atteignant la Terre aujourd'hui (MWh) Pétrole pompé aujourd'hui (barils) Pétrole restant (barils) 15 168 Jours restants jusqu'à la fin du pétrole Gaz restant (boe) 60 594 Jours restants jusqu'à la fin du gaz Charbon restant (boe) Jours restants jusqu'à la fin du charbon

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17 1.2 : Production de l'énergie électrique :
Production d'électricité dans le monde de 2010 à 2050  Scénario de référence de l'AIE - selon WEO 2004 (extrapolé pour 2040 et 2050)  En TWh / an - téraWatt heures par an  AIE : Agence Internationale de l'Energie (IEA : International Energy Agency)  WEO : World Energy Outlook (Perspective de l'énergie mondiale)  TWh / an 2003 2010 2020 2030 2040 2050 Production totale 16 662 20 030 25 617 31 589 38 245 46 501 Energies fossiles 11 015 13 226 17 778 22 741 28 574 36 206 Nucléaire 2 641 2 984 2 975 2 867 2 797 2 730 Energies renouvelables 3 007 3 821 4 864 5 981 6 875 7 564 Consommation finale d'énergie 13 675 16 568 21 279 26 282 31 951 39 008

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19 rendement du système complet = Psortie / Pentrée = 15 / 1020 = 1,47 %
Qu'est ce qui relie puissance et énergie : exemple avec une ampoule à incandescence de 100W puis avec une ampoule à économie d'énergie de 20 W qui produit le même éclairement. Pour une durée de 5h/jour , pour une jour, une semaine, un mois , un an . Consommation énergétique industrielle : exemple usine .. Définir la chaîne énergétique d'un système : dans l'exemple de l'ampoule alimentée par un panneau solaire en déduire le rendement du système et faire la généralisation avec le principe de la conservation de l'énergie. le système absorbe une puissance de 1020W et restitue une puissance de 15W , le rendement du système est donc : rendement du système complet = Psortie / Pentrée = 15 / 1020 = 1,47 % mais où est donc la différence entre 1020w et 15w ? la puissance n'a pas disparue mais elle a été dissipé sous forme de chaleur !!!! le rendement de la lampe seule est de : 15 / 100 = 15%

20 1.3 : La conversion et l’utilisation de l'énergie :
les convertisseurs statiques : source électrique continue : hacheurs – onduleurs source électrique alternative : redressement – transformateurs les convertisseurs électromécaniques : source continue : machine à courant continu source alternative : machine synchrone et asynchrone intérêt pour l'utilisation et le stockage : voiture électrique , ... il peut y avoir plusieurs convertisseurs dans une chaîne : exemple voiture

21 1.4 : Stockage de l'énergie :
stockage d'énergie: Le stockage d'énergie consiste en un transfert d'énergie immédiate, en énergie potentiellement transposable en un travail exécutable, à un moment voulu. La capacité énergétique La capacité énergétique, en wattheures ou en joules, est supérieure à l'énergie effectivement exploitable (attendu que le temps du transfert de stockage et déstockage en limitera le bilan). La puissance maximale Le débit maximal d'énergie par unité de temps, transféré entre deux systèmes (durant la charge ou la décharge). Plus spécifiquement, le stockage est caractérisé par son régime de transition, soit la constante de temps. Le rendement: Le rendement est le rapport entre l'énergie utilisable à la "décharge" et l'énergie fournie au stockage, contenu d'un modèle accumulateur/application, en fonctionnement. La cyclabilité: La phase complète d'un cycle se déroule, de la charge de l'accumulateur à sa décharge. Sa cyclabilité est l'évaluation du nombre maximale de cycles réalisables, sachant que des détériorations spécifiques au cours du cycle interviendront sur chaque catégorie de stockage et de son "régime d'utilisation".

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25 1.5 : Les transferts thermiques :
Conduction – convection – rayonnement conduction : solide , agitation réseau cristallin depuis la zone chaude vers la zone froide convection : fluides , la dilatation ( agitation) due à la chaleur « rend » plus léger la portion de fluide chauffée ( grâce à la poussée d'Archimède ( poussée proportionnelle au volume occupé) ), laissant la place pour un fluide plus lourd donc plus froid . ( ce phénomène est plus important que la conduction pour les fluides ) Rayonnement : émission de rayonnement électromagnétiques par le corps chaud , propagation même dans le vide . Dans les solides le rayonnement est rapidement amorti par les solides , l'énergie est déposée à l'entrée du solide .( puis conduction ) Sensation de froid dans une maison : les mur sont plus froid que le corps , c'est le corps humain qui rayonne le plus et chauffe les mur , sensation de froid même si la température de la pièce est convenable .Quand les murs sont chaud , ils rayonnent plus que le corps humain et donc on a une sensation de chaleur pour la même température ambiante

26  : flux thermique ( W / m2 )
Séparation de milieux par un « isolant » : La résistance thermique , c'est la capacité d'un milieu à résister au passage d'un flux de chaleur . Rth .  =  Rth : résistance thermique du matériau pour une épaisseur donnée (K.m2 / W )  : flux thermique ( W / m2 )  : différence de température entre les 2 faces du matériau ( K ou °C ) Pour déterminer le Flux thermique : c'est la puissance / unité de surface  = P / S On donne aussi le conductivité du matériau , car cela permet de déterminer la résistance thermique pour une épaisseur quelconque et aussi cela permet la comparaison de matériau entre eux .  = e / Rth avec e : épaisseur du matériau utilisé lors de la mesure pour déterminer Rth (m)  : conductivité thermique du matériau ( W . K-1 . m-1 )

27 TP : échange thermique matériau ( STI2D) ; TP : calorimètre standard (STI 2D)
isolant avec réflecteur aluminium : ils agissent sur les rayonnement et ont un effet miroir dessus . Par contre ils sont peu efficace pour la conduction ou la convection la laine de verre est efficace contre la conduction et le rayonnement. Double vitrage : efficace contre la convection et la conduction , moyen pour le rayonnement

28 1.6 : les machines thermiques et leurs utilisations :
de la machine à vapeur à la pompe à chaleur 


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