La transformation d’énergie Lozinguez et Marlier

Les différentes énergies I. Thermiques II. Électrique III. Hydraulique IV. Chimique V. Rayonnantes VI. Nucléaires VII. Mécanique

Introduction : qu’est ce que l’énergie ? L'énergie est difficile à définir simplement autrement qu'à travers ses effets et ses variations : pour le transport, pour le chauffage des habitations, pour l'industrie, pour l'éclairage et autres appareils électriques... Un système possède donc de l'énergie s'il est capable de fournir du travail mécanique ou son équivalent... thermique mécanique lumineuse électrique chimique L'unité du SI pour l’énergie est le joule (J).

I. Énergie thermique L'énergie thermique n'est qu'une autre forme d'énergie à notre disposition. C'est peut-être la plus répandue de toute l'univers car elle est rencontrée dans presque tous les transferts d'énergie. C’est l’énergie cinétique d'un objet, qui est donnée par une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts d'énergie thermique entre corps sont appelés transferts de chaleur.Ils atteignent un équilibre lorsque la température des corps en contact est la même. Une énergie dissipative

Utilité de l’énergie thermique En fournissant de l'énergie thermique à un corps, on peut en changer l‘état, le faisant passer par exemple de l’état solide à l'état liquide.. Il y a plusieurs mécanismes de répartition de l'énergie thermique. Par contact direct -la conduction thermique (transfert de l'énergie cinétique des molécules sans échange de matière) -la convention (échange de matière entre fluides ou entre gaz) La dissipation d'énergie thermique par contact se fait de façon -Disymétrique par rapport au temps. -Toujours du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.

Avantages : - Cette énergie est rentable à la production. - Elle a un prix modeste sur le marcher mondial. Inconvénients : - Il faut un plan d'eau à proximité. Les usines possédant un circuit de refroidissement circuit ouvert, peuvent avoir des problèmes écologiques dus au réchauffement des rivières.

II. Énergie électrique Les appareils électrique consomment de l'énergie électrique et la transforment en énergie utile et en chaleur.  Par exemple, un ventilateur transforme l'énergie électrique fourni par le secteur (220 volts) en énergie mécanique (ça tourne) et en chaleur (ça chauffe un peu aussi), la chaleur dissipée est de l'énergie perdue (effet joule). Tout circuit électrique comporte un générateur qui met les charges en mouvement: Le générateur fournit de l'énergie électrique.   

Transformation de l’énergie électrique Énergie consommée Énergie utile fournie Radiateur électrique Lampe électrique Moteur électrique Accumulateur en charge Transformateur THERMIQUE (chaleur) RAYONNANTE (lumière) ÉNERGIE ELECTRIQUE MECANIQUE (travail) CHIMIQUE ELECTRIQUE

III. Énergie hydraulique L'énergie hydraulique est l’énergie mise en jeu lors du déplacement ou de l'accumulation d'un fluide incompressible telle que l'eau ou l’huile par exemple. Ce déplacement va produire un travail mécanique qui est utilisé directement ou converti sous forme d'électricité. Applications : Celle-ci est donc utilisée dans les barrages pour permettent de produire de l’électricité, mais aussi dans la mer avec l’énergie marémotrice, l’énergie des vagues et l’énergie hydrolienne qui utilisent la puissance due aux déplacements de l'eau de mer pour faire tourner des turbines et entraîner ainsi des alternateurs.

L’énergie hydraulique est une énergie électrique obtenue par conversion de l’énergie hydraulique des différents flux d‘eau (fleuves, rivières, chutes d'eau, courants marins ...). L'énergie cinétique du courant d'eau est transformée en énergie mécanique par une turbine, puis en énergie électrique par un alternateur.

-déplacements de population Avantages : -rentable -énergies « infinies » -peu polluante Elle représente le 19% de la production totale d’électricité Inconvénients : -déplacements de population -éventuellement inondations de terres agricoles -modifications des écosystèmes aquatiques et terrestre

IV. Énergie chimique L’énergie chimique est stockée dans des corps chimiques, des molécules, qui ont eu besoin d’apports d’énergie importants pour être créés. L’énergie chimique est créée quand deux atomes se séparent ou s’assemble grâce à des liaisons chimiques. Quand des liaisons chimiques se séparent ou se créent cela produit ou absorbe de l’énergie qui est la plus part du temps thermique.

Quelques exemples : -Les explosifs sont des concentrés d’énergie chimique. -L’électrolyse de l’eau va produire de l’énergie chimique sous forme d’hydrogène et d’oxygène. -Dans une batterie de voiture (batteries d’accumulateurs), l’énergie est également présente sous forme chimique.

Avantages : Inconvénients : très bons rendements énergétiques. très peu ou pas polluantes (selon le combustible utilisé). fonctionne à basse température. demande peu d'entretien Inconvénients : - nécessite un grand apport en énergie - s’épuise rapidement

V. Énergie rayonnantes Est l’énergie que dispense le soleil par son rayonnement direct ou diffus. Elle est à l’origine du cycle de l’eau et du vent. Les plantes l’utilisent pour la photosynthèse et le regne animal depend de celui-ci. Elle peut être captée et transformé en chaleur ou en électricité grâce à des capteurs adaptés

Il y a plusieurs types d’exploitation de cette énergie...... Solaire Thermique: Consiste à transformer le rayonnement solaire en énergie thermique. Elle peut être utilisée pour chauffer directement. Les rayons solaires sont concentrés dans un même endroit Solaire passive: la plus ancienne utilisation, consiste à bénéficier de l’apport direct du rayonnement solaire. Permet de faire des économies d’énergie importantes Solaire héliothermodynamique: Elle utilise le solaire thermique por fabriquer de l’énergie électrique Solaire Photovoltaïque: la transformation du rayonnement solaire en énergie électrique par une cellule photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées dans des modules qui sont regroupés pour former une installation solaire

Les systèmes de production d'énergie solaire ont un coût proportionnel quasi nul : une fois l'installation de l'appareil effectuée, l'énergie est produite par le Soleil, ce qui ne coûte rien. Il faut cependant tenir compte des coûts d'entretien de l'appareil. L'entretien est très peu coûteux et permet de faire des économies substantielles de gaz ou d'électricité.

Les avantages … -C’est une énergie renouvelable.   Les avantages …                                                        -C’est une énergie renouvelable. -C’est une énergie dont l’utilisation ne pollue pas l’atmosphère. -Pour la production d’eau chaude sanitaire et pour le chauffage, les coûts d’installation ne sont pas très élevés. -Après avoir recouvré les coûts initiaux, l’énergie émanant du soleil est pratiquement gratuite.

     Les inconvénients … -La nuit, la source d’énergie n’existe plus, il faut donc prévoir des systèmes de stockage. -La production d’électricité à partir du solaire est pour l'instant encore assez coûteuse. La rentabilité économique des projets dépend du prix de rachat de l’électricité -personnel local à former pour l’installation, les réparations et la maintenance du matériel -manque d’infrastructures et d’installations permettant de distribuer et d’utiliser l’électricité solaire produite. -Le bilan énergétique du solaire est faible. Pour une durée de vie de 25 ans, la cellule ne produit que quatre fois plus d’énergie qu’elle n’en a utilisé pour sa fabrication. -Le rendement des panneaux solaires n’est pas très bon. Il est actuellement compris entre 5 et 20%, selon le type de cellules de silicium utilisées. -Pour remplacer les énergies fossiles, l’énergie solaire nécessite des surfaces gigantesques.

VI. Énergie nucléaire Une centrale nucléaire produit de l'énergie électrique en utilisant la fission nucléaire pour produire la chaleur nécessaire à la production de l’électricité. Elle utilise pour cela la chaleur libérée par l'uranium qui constitue le "combustible nucléaire". L'objectif est de faire chauffer de l'eau afin d'obtenir de la vapeur. La pression de la vapeur permet de faire tourner à grande vitesse une turbine, laquelle entraîne un alternateur qui produit de l'électricité. (= principe similaire à celui d’une centrale thermique)

L'énergie nucléaire est produite dans un réacteur nucléaire Cette machine a la capacité d'amorcer, de contrôler et de maintenir une réaction en chaîne.

Il existe 2 types d'énergie nucléaire: - fission- est employée dans les bombes A et dans les centrales nucléaires. - fusion- est utilisée par les étoiles pour rayonner de l'énergie. L'énergie nucléaire recouvre: - des applications civiles (production d'électricité, de chaleur, d'eau douce, de radio-isotopes, propulsion navale) - des applications militaires (armes nucléaires, propulsion navale).

Avantages : Inconvenients : - Pas d’émissions de gaz à effet de serre - Puissance dégagée Inconvenients : - Des risques d’accident nucléaire grave sur un réacteur nucléaire ou au cours du cycle du combustible - De problèmes non résolus liés à la gestion à long terme des déchets radioactifs - Du risque de terrorisme nucléaire; pour l'utiliser comme toxique ou pour fabriquer une «bombe». - Du coût économique de la filière de production de l'électricité nucléaire.

Conclusion Il existe plusieurs transfère d’énergie avec chacun leurs spécifications pour un domaine plus ou moins précis, avec des avantages et des inconvénients bien distincts.