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La chaîne d'énergie

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Objectifs

• À partir du fonctionnement d’un système automatique, repérer la chaîne d’énergie ;
• Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction ;
• Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique.

1. La chaîne d'énergie

La chaîne d’énergie est une suite de différents blocs fonctionnels constitués d’éléments permettant de faire fonctionner un objet technique.

Les blocs fonctionnels peuvent être de différents types : alimenter, distribuer, convertir, transmettre, etc.

La chaîne d'énergie peut être transcrite sous forme de diagramme représentant les différentes étapes parcourues par l’énergie pour alimenter notre objet technique :

2. Les différentes formes d'énergie d'entrée

a. L'énergie solaire

L’énergie solaire provient du rayonnement solaire et peut se présenter sous forme d’énergie thermique ou d’énergie lumineuse.

b. L'énergie éolienne

L’énergie éolienne concerne l’énergie cinétique du vent.

c. L'énergie électrique

L’énergie électrique provient des centrales électriques (centrales thermiques, nucléaires, etc).

d. L'énergie hydraulique

L’énergie hydraulique concerne l’énergie produite par un courant d’eau (cascade, cours d’eau, etc).

e. L'énergie géothermique

C’est une énergie qui consiste à capter l’énergie du sol qui se présente sous forme de chaleur et de la restituer dans la maison.

f. L'énergie hydraulienne

L’énergie hydraulienne concerne l’énergie cinétique des courants marins. L’hydraulienne est aussi une turbine hydraulique qui utilise cette énergie pour produire de l’électricité.

3. Les différents blocs fonctionnels

Plusieurs éléments peuvent assurer la même fonction. Selon l’objet technique, ces éléments peuvent être différents. Voici quelques exemples de blocs fonctionnels.

a. Alimenter

Les blocs fonctionnels qui alimentent l'objet technique peuvent être :
• les pâles d’une éolienne ;
• un panneau solaire (ou photovoltaïque) ;
• une turbine hydraulique ;
• des piles ...

b. Distribuer l'énergie

Les câbles électriques composés généralement de fil de cuivre sont les principaux éléments qui permettent de distribuer l’énergie électrique vers les différents éléments d’un système automatisé.

c. Convertir l'énergie

Plusieurs éléments peuvent permettre de convertir l'énergie.

• Le moteur permet de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique de rotation.

• Le système roue dentée crémaillère permet de convertir une énergie mécanique de rotation en énergie mécanique de translation.

• Un alternateur permet de convertir l’énergie mécanique de rotation en énergie électrique.

d. Transmettre l'énergie

Une bielle est une pièce mécanique qui permet de transmettre une force mécanique.

e. Les autres formes d'énergie

Il existe d’autres fonctions telles que :
• stocker (batterie, accumulateur, etc.) ;
• capter (anémomètre) ;
• réguler l’énergie (thermostat d’ambiance qui permet de mesurer la température des pièces et de l’adapter à la température voulu) ;
• etc.

4. Exemple d'application : la chaudière solaire thermique

Besoin : obtenir de l'eau chaude à partir d'une énergie solaire.

Chaîne d'énergie :

Interprétation :
Les capteurs thermiques captent l’énergie solaire sous forme de chaleur. Le fluide Antigel qui circule dans le capteur est ainsi réchauffé et est transporté dans le circuit primaire vers l’échangeur thermique. Celui-ci restitue la chaleur qui réchauffe ainsi l’eau stockée dans le ballon afin de la distribuer dans la maison.

L'essentiel

La chaîne d’énergie est une suite de différents blocs fonctionnels constitués d’éléments permettant de faire fonctionner un objet technique.
Cette chaîne peut être transcrite forme de diagramme :

Les différentes formes d’énergie sont :
• l’énergie solaire (produite à partir du soleil) ;
• l’énergie éolienne (produite à partir du vent) ;
• l’énergie électrique (produite dans les centrales électriques) ;
• l’énergie hydraulique (produite à partir des cours d'eau) ;
• l’énergie géothermique (produite à partir de la chaleur du sol) ;
• l’énergie hydraulienne (produite à partir des courants marin).

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