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Cours de Sciences 1re ES - Optimisation de la gestion et de l'utilisation de l'énergie

 

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1re ES 

Optimisation de la gestion et de l'utilisation de l'énergie

Note par nos Maxinautes :  

Objectif
Comment optimiser la gestion et l’utilisation de l’énergie ?
Pour répondre rapidement à ses besoins énergétiques, l’Homme doit avoir à sa disposition des stocks d’énergie suffisants prêts à être utilisés et un réseau de transport étendu et rapide.
Pour cela, l’Homme a développé des moyens de transport efficaces des ressources énergétiques (maritime, routier) afin de les acheminer rapidement sur les sites où elles sont utilisées. Mais, une fois que l’électricité est produite il n’est pas possible de la stocker. L’optimisation de son stockage passe donc par la conversion de l’électricité en autres formes d’énergie (chimique, mécanique, …).
1. Optimisation du stockage de l'énergie
Le stockage de l’énergie est indispensable pour répondre à une demande fluctuante. Il permet de garantir un équilibre entre l’énergie disponible et la consommation.
a. Stockage dans les piles et accumulateurs
Les piles et accumulateurs permettent le stockage de l’énergie sous forme chimique avant sa restitution sous forme électrique lors de son utilisation.
Une pile est formée par un empilement de cellules élémentaires composées de deux électrodes de forme ondulée. Ces électrodes sont séparées par un milieu permettant le transport des ions appelé électrolyte. Lors d’une réaction électrochimique entre du dihydrogène stocké sous forme de gaz comprimé et du dioxygène de l’air, l’énergie chimique est convertie en énergie électrique. Cette réaction s'appelle électrolyse et elle est contrôlée. La pile est usée lorsque les réactifs sont consommés.
Dans le cas d’un accumulateur, la réaction inverse est réalisée et permet de recycler les réactifs. Les accumulateurs jouent un rôle prépondérant dans notre quotidien (batteries de portables, de voitures électriques …).
b. Stockage de l'énergie hydraulique
Les centrales hydrauliques peuvent être équipées de bassins de retenues d’eau permettant de stocker une masse d’eau rapidement disponible lors d’une demande importante d’électricité. Les centrales hydroélectriques réversibles comprennent un bassin supérieur et un bassin inférieur. Lors des périodes creuses, le bassin supérieur est réalimenté par l’eau du bassin inférieur. Lors d’une forte demande, l’eau du bassin supérieur est libérée pour aller activer des turbines. Elle est ensuite récupérée dans le bassin inférieur.
c. Stockage des combustibles
Les combustibles tels que le bois, le charbon ou le pétrole peuvent être facilement stockés. Le maintien et le renouvellement des forêts après la coupe est un bon moyen de maintenir des stocks de bois.
2. Optimisation du transport de l'énergie
Le transport des sources d’énergie apparaît indispensable pour les ressources qui sont extraites du sol loin des régions où elles sont consommées. Cela concerne le pétrole, le charbon, le gaz naturel ou l’uranium. Les moyens de transport impliquent les transports maritimes, ferroviaires et routiers qui sont responsables d’une forte émission de CO2 dans l’atmosphère. A l’intérieur d’un même pays, des pipelines peuvent aussi être utilisés pour le transport des gaz naturels et du pétrole.
Ces combustibles sont ensuite utilisés dans des centrales pour produire de l’électricité.
Le transport de l’électricité est plus complexe et ne peut se faire que le long de lignes de hautes tensions. Par contre, le long de ces lignes on constate une diminution de puissance de 0,02 %. Le réseau sera d’autant plus dense que la région sera habitée.
L'essentiel
Pour répondre à ses besoins énergétiques, l’Homme doit transporter rapidement les ressources énergétiques vers les lieux de leur utilisation, les centrales thermiques ou nucléaires. Pour cela il utilise les moyens de transports maritimes, routiers, ferroviaires.
Dans ces centrales, les sources d’énergie sont converties en électricité qui peut être transportée rapidement le long d’un réseau dense malgré une faible perte de puissance.
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