Source énergétique, transformation énergétique - Maxicours

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Source énergétique, transformation énergétique

Objectif
Il existe plusieurs formes de centrales électriques : thermiquesou utilisant l'énergie mécanique. La transformation énergétique mise en jeu dépend de l'énergie utilisée pour fabriquer l'énergie électrique.
1. Les formes d'énergie
Il y a deux formes principales d'énergie : l'énergie mécanique macroscopique et l'énergie microscopique.
a. L'énergie mécanique macroscopique
L'énergie mécanique regroupe elle-même deux formes d'énergie :
– l'énergie potentielle que possède un objet du simple fait de sa masse et de sa « position » ;
– l'énergie cinétique qui dépend du mouvement des objets ; elle est liée à la masse et à la vitesse d'un objet.

Exemples
• L'eau stockée dans un barrage à une certaine altitude est un réservoir d'énergie potentielle (car elle peut être utilisée ou transformée).
• Une automobile en mouvement sur une route possède de l'énergie cinétique.

Remarques
• L'énergie potentielle augmente avec la masse et l'altitude de l'objet ou du système.
• L'énergie cinétique augmente avec la masse et la vitesse de l'objet.

b. L'énergie microscopique
Cette forme d'énergie comprend l'énergie d'agitation moléculaire, qui augmente avec la température, et l'énergie d'interaction microscopique. Cette dernière forme d'énergie regroupe l'énergie chimique, qui apparaît lors des combustions, et l'énergie nucléaire, qui touche les noyaux des éléments.
2. Les centrales électriques
Rappel
L'énergie électrique ne peut être stockée. Elle doit être produite à la demande et donc régulée (rôle des usines de lac et d'éclusée).

Les centrales électriques utilisent différentes formes d'énergie. Les centrales thermiques transforment en chaleur l'énergie apportée par une source (charbon, fioul, uranium, ...). Les centrales qui utilisent l'énergie mécanique transforment l'énergie mécanique de la source (eau d'un lac, mer, vent, ...) directement en électricité.


Doc. Schématisation des sources de production d'électricité.

 

a. Les centrales thermiques
Elles regroupent les centrales nucléaires, les centrales thermiques au « charbon », les centrales solaires.

Principe de fonctionnement
Une centrale thermique est constituée d'un circuit primaire contenant un combustible (uranium, charbon, fioul, ...) nécessaire pour chauffer l'eau d'un circuit secondaire. L'eau chauffée se vaporise sous haute pression. Cette vapeur d'eau actionne une turbine entraînant un alternateur. Le courant fourni est alternatif.

b. Centrales utilisant l'énergie mécanique
L'électricité est produite par la transformation de l'énergie mécanique directement en utilisant une turbine.

Exemples
• Une centrale hydraulique utilise l'eau stockée dans un barrage (énergie potentielle). C'est la chute d'eau qui actionne la turbine entraînant l'alternateur.
• Une éolienne utilise et transforme l'énergie cinétique (vitesse) du vent en énergie électrique.
• L'usine marémotrice utilise le mouvement de l'eau (marée) pour produire de l'électricité.

L'essentiel

Il y a deux formes d'énergie : l'énergie mécanique macroscopique et l'énergie microscopique.

L'énergie mécanique regroupe deux formes d'énergie : l'énergie potentielle macroscopique et l'énergie cinétique.

L'énergie microscopique comprend l'énergie d'agitation moléculaire et l'énergie chimique.

L'énergie électrique est produite par les centrales thermiques (nucléaire, solaire, ...) et les centrales utilisant de l'énergie mécanique (hydraulique, éolienne, ...).

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