La nature des énergies - Maxicours

La nature des énergies

Objectif(s)
Quelles sont les différentes natures d’énergies utilisées par un objet technique ?
Afin de répondre à ses besoins, l’Homme a su utiliser les différentes ressources de la nature pour fabriquer et faire fonctionner des objets techniques. Ces différentes ressources naturelles sont exploitées pour produire de l’énergie comme l’électricité, la chaleur ou un mouvement mécanique.

Les moyens de transports d’aujourd’hui se développent dans notre environnement, évoluent grâce aux progrès technologiques et utilisent plusieurs sources d’énergies pour pouvoir fonctionner.
1. Les sources d'énergies renouvelables et non renouvelables
Il existe deux types de sources d’énergies : les énergies renouvelables et les énergies non renouvelables.

Sources d'énergie non renouvelables


Les énergies non renouvelables sont les éléments de la nature dont la quantité est épuisable, elles sont donc limitées sur terre.

Il en existe deux catégories.
Les sources d’énergies de type fossile qui sont des matières premières que l’on trouve sous terre et qui sont issues de la décomposition de la matière organique comme :
- le charbon qui sert de combustible ;
- le gaz utilisé comme carburant ;
- le pétrole pour la fabrication de matériaux plastiques ou essence.

Les sources d’énergies de type fissile comme l’uranium dont on vient casser les atomes pour obtenir de l’énergie et de la chaleur. L’uranium est utilisé dans les centrales nucléaires pour produire de l’électricité.

Sources d'énergie renouvelables


Les énergies renouvelables sont les éléments de la nature qui ne s’épuisent pas et qui se renouvellent en permanence comme :
L’énergie du vent appelée énergie éolienne captée par des éoliennes pour produire de l’énergie électrique.
L’énergie du soleil ou énergie solaire captée par des capteurs solaires photovoltaïques.
Le courant d’eau ou énergie hydraulique captée par les centrales hydroélectriques pour produire de l'électricité.
La chaleur terrestre ou énergie géothermique captée dans le sol pour produire une énergie thermique.
2. Les différentes formes d'énergies
L’énergie désigne tout ce qui permet d’effectuer un travail, de fabriquer de la chaleur, de la lumière ou de produire un mouvement.
Elle peut être utilisée pour produire une autre énergie de nature différente et peut se présenter sous plusieurs formes :


Énergie musculaire

L’énergie musculaire comprend tous les gestes que nécessite un effort musculaire (tirer, pousser, porter, pédaler, marcher,…).
 

Énergie électrique

L’énergie électrique se présente sous forme de courants électriques qui se déplacent dans un conducteur.
Elle existe à l’état naturel sous forme de foudre, qui se déplace dans l’air.
 
Énergie thermique

La chaleur est l’énergie thermique. Le feu créé par la combustion des matériaux tels que le bois produit beaucoup de chaleur.

Énergie mécanique


L’énergie mécanique concerne tout ce qui produit un mouvement.
Il peut y avoir un mouvement mécanique de rotation qui produit un mouvement circulaire (engrenage, poulie d’un moteur…) ou un mouvement mécanique de translation qui produit un mouvement rectiligne (piston, chaîne d’un vélo…).

 

3. Étude d'un catamaran
a. Comparaison d'un catamaran à voile et solaire
Objet Besoin Fonctionnement
Catamaran à voile
Se déplacer sur l’eau grâce à l’énergie du vent. Propulsion et direction par hissement et réglage de la grand-voile et du génois au moyen d’un « Winch » (ou cabestan).
Catamaran solaire
Se déplacer grâce à l’énergie du soleil.
Production d’électricité grâce à des capteurs solaires photovoltaïques alimentant le moteur à hélice.
Le stockage de l’énergie électrique se fait grâce à une batterie.

 

b. Analyse des énergies utilisées par le catamaran


La propulsion du catamaran est assurée par l’énergie éolienne causée par le vent sur la grand-voile. Le catamaran à voile regroupe alors 3 formes d’énergie pour avancer : l’énergie éolienne, l’énergie musculaire et l’énergie mécanique.



La nature de l’énergie utilisée pour le fonctionnement du catamaran est l’énergie solaire. Celle-ci est ensuite transformée par les différents éléments du bateau en énergie électrique grâce aux panneaux photovoltaïques et en énergie mécanique fournie par le moteur pour assurer la propulsion du catamaran.
c. Conclusion
Différentes sources d’énergies peuvent être utilisées pour faire fonctionner le catamaran.
La source d’énergie est ensuite transformée en d’autres formes d’énergies pour assurer la propulsion du catamaran.
Par exemple, le capteur solaire transforme l’énergie solaire en énergie électrique qui est ensuite transformée en énergie mécanique de rotation par le moteur, pour faire tourner les hélices du bateau solaire.
L'essentiel
Un objet technique utilise différentes sources d’énergie pour pouvoir fonctionner. On distingue parmi les sources d’énergies : les sources d’énergies renouvelables et les sources d’énergies non renouvelables.

Les sources d’énergies renouvelables concernent les énergies qui ne s’épuisent pas :
• l’énergie éolienne ;
• l’énergie solaire ;
• l’énergie hydraulique ;
• l’énergie géothermique.

Les sources d’énergies non renouvelables concernent les sources d’énergies qui sont limitées sur terre :
• les sources d’énergies de types fossiles comme le charbon, le gaz ou le pétrole ;
• les sources d’énergies de types fissiles qui concernent les atomes comme l’uranium utilisé dans les centrales nucléaires.

L’énergie désigne tout ce qui permet d’effectuer un travail, de fabriquer de la chaleur, de la lumière ou de produire un mouvement.

Il existe plusieurs formes d’énergie :
• l’énergie musculaire ;
• l’énergie électrique ;
• l’énergie thermique ;
• et l’énergie mécanique (de rotation ou de translation).

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