Chapitre 3 :

Optimiser la gestion et l’utilisation de l’énergie

I – Transport de l’énergie

- L’électricité est un mode de transfert de l’énergie qui permet presque toutes les conversions d’énergie avec un minimum de perte.

- Toutes les ressources énergétiques permettent la production d’électricité.

- L’électricité est transportée grâce à des lignes électriques haute tension.

- A la sortie des centrales électriques des transformateurs élèvent la tension électrique, avant de l’envoyer sur les lignes de transport. Puis à l’entrée des villes d’autres transformateurs abaissent la tension avant de l’envoyer sur le réseau de distribution.

- Cette manipulation est nécessaire pour diminuer les pertes thermiques par effet Joule.

II – stockage de l’énergie

Le stockage directe de l’énergie électrique est impossible. Il est nécessaire de passer par des conversions.

1- stations de transfert électrique par pompage

- Sur le réseau électrique , production et consommation doivent être égales à tout instant.

- Pendant les heures creuses, les stations (STEP) permettent de stocker l’énergie en utilisant des pompes pour remonter l’eau en altitude. pompage du bassin inférieur au bassin supérieur.

- Pendant les heures de pointes , la centrale qui est mise en route rapidement, convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. lors du turbinage l’eau passe du bassin supérieur au bassin inférieur.

2- Les accumulateurs électrochimiques

Fonctionnement en générateur :Á la cathode :PbO2 (s) + SO42- (aq) + 4 H+(aq) + 2 e- = PbSO4 (s) + 2 H2O(l)Á l'anode : Pb(s) + SO4

2- (aq) = PbSO4 (s) + 2 e- + PbO2(s) + 2 SO4

Composition :Un accumulateur possède deux électrodes conductrices plongées dans un électrolyte (solution ionique permettant de conduire l’électricité).

Fonctionnement :Les transformations se produisant au niveau des électrodes sont réversibles.

- lors de la décharge, l’énergie chimique est transformée en électricité et l’accumulateur se comporte comme un générateur de courant continu.(le plomb s’oxyde et donne des électrons au circuit extérieur)

- lors de la charge, l’énergie est stockée sous forme chimique.(l’oxyde de plomb reçoit des électrons et se transforme à nouveau en plomb)

3- Les piles à combustible

Inconvénient : cette pile fonctionne à 1000°C. Ce qui demande un apport en énergie et use la pile rapidement. De nouveaux matériaux abaissent la température à 280°C. Mais ces matériaux sont de bons conducteurs ; une chose à éviter.

Composition:La pile contient deux compartiments avec deux électrodes séparées par un électrolyte. L’un des compartiments est alimenté en dioxygène de l’air , l’autre en dihydrogène.

Fonctionnement :La transformation se produisant dans une pile à combustible est une réaction d’oxydoréduction, le produit de la réaction étant de l’eau.

H2 + ½ O2 H2O

III – L’empreinte environnementale

1- L’effet de serre

-La combustion des combustibles fossiles , dans les centrales électriques, moteurs d’automobiles ou chauffages individuels, émet des gaz à effet de serre (CO2, CO, Nox, O3). L’augmentation de méthane (CH4) participe aussi à cet effet de serre.

-L’augmentation de ces gaz dans l’atmosphère absorbe le rayonnement infrarouge réfléchi par la surface de la Terre. Ceci cause le réchauffement de l’atmosphère de la Terre.

- Le captage de CO2 qui doit être par la suite stocké est une technologie coûteuse.

2- Décroissance radioactive et gestion des déchets nucléaires

Le carbone 12 est un noyau stable.

Le carbone 14 est instable : il se désintègre en un instant aléatoire en un autre noyau en éjectant des particules.

1- Qu'est-ce qu'un noyau radioactif ?

2- Radioactivité et activité radioactive

Radioactivité : phénomène naturel découvert en 1896 par Henri Becquerel.Phénomène d'émission de particules par un isotope radioactif qui se désintègre.

Rayonnement radioactif : les particules émises par l'isotope lors de sa désintégration.

L'activité radioactive : le nombre de désintégration par seconde.Elle est mesurée en becquerel (Bq)

3- Les différents types de rayonnement radioactifs

Rayonnement Protection

alpha arrêté par une feuille de papierou couche superficielle de la peau

bêta moins arrêté par quelques millimètres de métal

bêta plus arrêté par quelques millimètres de métal

gamma arrêté par quelques décimètre de plomb ou plusieurs mètres de béton

4- La décroissance radioactive

Période radioactive ou demi-vie : T ou t 1/2

C’est la durée au bout de laquelle l'activité radioactive est divisée par deux.C'est-à-dire la moitié des noyaux radioactifs présents au départ a disparu.

Les déchets à vie courte perdent leur activité au bout de 300 ans (1/2 vie inférieur à 30 ans)

Les déchets à vie longue, sont vitrifiés, incorporés dans une pâte de verre et coulés dans des conteneurs étanches en acier inoxydable.

5- Radioactivité et sécuritéa- Effets biologiquesb- Gestion des déchets