QCM : Alternateur et production d’énergie — 21 questions

Explication

L’énergie mécanique est associée au mouvement, tandis que l’énergie thermique se manifeste par une hausse de température. Les autres associations permutent les manifestations caractéristiques des énergies électrique, nucléaire et radiative.

Explication

Une lampe convertit une partie de l’énergie électrique en rayonnement et peut dissiper une autre partie sous forme thermique. L’énergie radiative se manifeste par une onde électromagnétique, tandis que l’énergie thermique correspond à une augmentation de température. Elle ne reçoit donc pas principalement une énergie radiative pour produire de l’électricité, et l’énergie mécanique ou chimique ne décrit pas la conversion considérée.

Explication

La turbine fournit l’énergie mécanique à l’alternateur, qui la convertit en courant électrique. Il s’agit donc bien d’une machine de conversion, et non d’un dispositif fournissant l’énergie mécanique à la turbine ou transformant directement l’électricité en mouvement.

Explication

Le rotor est la partie mobile et le stator la partie fixe. La constitution d’un alternateur associe donc ces deux parties, tandis que les descriptions inversant leurs rôles sont incorrectes.

Explication

L’induction électromagnétique correspond à la création d’un courant dans un conducteur soumis à un champ magnétique variable. Un champ constant, une transformation chimique ou l’absence de conducteur ne satisfont pas cette définition.

Explication

La rapidité du déplacement influence l’importance du courant induit, et son signe change entre l’approche et l’éloignement. Le phénomène dépend du mouvement relatif aimant-bobine ; les affirmations inversant ces relations sont donc fausses.

Explication

La machine de Gramme fait tourner la bobine à l’intérieur de l’aimant. Dans la machine de Pixii, c’est l’aimant qui tourne à l’intérieur de la bobine ; les autres descriptions ne correspondent pas aux deux machines.

Explication

Le rendement compare l’énergie électrique produite à l’énergie mécanique reçue, selon le rapport $\eta=\frac{E_{\text{électrique}}}{E_{\text{mécanique}}}$. Il reste inférieur à 1 et vaut 0,95 dans l’exemple. Les pertes proviennent des frottements mécaniques et de l’échauffement des fils électriques par effet Joule, et non de frottements électriques ou d’un échauffement des pièces mécaniques par effet Joule.

Explication

Les pertes proviennent des frottements mécaniques et de l’échauffement des fils par effet Joule. L’énergie perdue est dissipée sous forme thermique ; l’effet Joule ne désigne pas les frottements et le refroidissement n’est pas une source de pertes.

Explication

L’alternateur constitue le point commun des centrales hydrauliques, thermiques et nucléaires ainsi que des éoliennes. Les installations diffèrent toutefois par leurs sources d’énergie ; les éoliennes ne reposent pas sur des panneaux photovoltaïques.

Explication

Les panneaux photovoltaïques utilisent l’énergie radiative pour produire de l’électricité. Les centrales hydrauliques et les éoliennes utilisent une énergie mécanique, qui est convertie en énergie électrique.

Explication

La relation $P_{vent}=\frac{1}{2}\rho D^2v^3$ montre que la puissance dépend du cube de la vitesse et de la masse volumique de l’air. Doubler la vitesse multiplie donc la puissance par $2^3=8$. Le diamètre intervient au carré : un doublement du diamètre multiplierait la puissance par quatre, et non par huit.

Explication

Le rendement d’une éolienne est le rapport $\eta=\frac{P_{\text{électrique}}}{P_{\text{vent}}}$. Dans l’exemple, il vaut environ 0,44, soit approximativement 45 %. Dans une chaîne de conversion, le rendement global s’obtient en multipliant les rendements successifs de la turbine et de l’alternateur. Lorsque l’alternateur ne peut plus tourner plus vite, le système de frein maintient la puissance constante ; il n’améliore pas le rendement.

Explication

Les énergies renouvelables proviennent de sources naturellement reconstituées, tandis que les énergies non renouvelables reposent sur des stocks épuisables. L’énergie solaire illustre une source renouvelable. Une source renouvelable ne dépend donc pas d’un stock progressivement consommé.

Explication

Le charbon, le gaz naturel et le pétrole sont les trois énergies fossiles mentionnées. L’uranium est une ressource non renouvelable, mais il n’est pas fossile. Les énergies fossiles représentent environ 85,2 % de la consommation mondiale, et non 58,2 %.

Explication

La consommation mondiale d’énergie primaire est passée d’environ 6 800 MTEP en 1980 à 13 700 MTEP en 2020, soit un doublement approximatif. Elle a donc augmenté d’environ 6 900 MTEP, et l’intervalle est de quarante ans.

Explication

Une énergie intermittente provient d’une source non disponible en permanence, dont la disponibilité varie fortement sans possibilité de contrôle. Elle ne correspond donc ni à une source constante ni à une production contrôlable en toutes circonstances. La notion d’intermittence ne définit pas non plus l’épuisement d’un stock.

Explication

La combustion d’un gramme de méthane produit environ 2,75 g de CO₂. L’équation correcte est $CH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O$ : le dioxygène est consommé, une mole de méthane produit une mole de CO₂ et deux molécules de dioxygène interviennent.

Explication

E10 contient 10 % de bioéthanol et E85 en contient 85 %. La teneur est donc plus élevée dans l’E85, et les appellations correspondent directement à ces pourcentages.

Explication

L’empreinte carbone correspond à une masse de CO₂ produite directement ou indirectement. Elle peut inclure les émissions liées à la consommation d’énergie et de matières premières. En France, les transports représentent 127 millions de tonnes de CO₂ en 2018, et non en 2020. Elle ne mesure pas la quantité de bioéthanol présente dans un carburant.

Explication

En France, les transports constituent le secteur à l’empreinte carbone la plus importante, avec 127 millions de tonnes de CO₂ en 2018, soit environ 40 %. La proportion indiquée n’est donc pas de 60 %.