Fiche de révision : Production et consommation d’énergie

📋 Plan du Cours

1. Flux et catégories d’énergie
2. Énergies renouvelables et non renouvelables
3. Production de l’énergie électrique
4. Énergies solaire et éolienne
5. Énergies hydraulique et géothermique
6. Biomasse et centrales électriques
7. Consommation électrique d’une télévision

📖 1. Flux et catégories d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Flux d’énergie : La circulation de l’énergie à travers l’objet technique étudié.
• Énergie primaire : L’énergie disponible sur Terre dans l’état où elle est extraite, avant toute transformation.
• Énergie secondaire : Issue de la transformation d’une énergie primaire et se présentant notamment en sortie d’usine ou de centrale électrique.
• Énergie utile : L’énergie dont dispose le consommateur après conversion de l’énergie finale, comme l’énergie lumineuse pour l’éclairage ou l’énergie thermique pour le chauffage.
• Énergie finale : L’énergie secondaire transportée et distribuée à l’utilisateur, comme l’électricité à 230 V ou l’essence à la pompe.

📝 Points essentiels

• Le joule, de symbole J, est l’unité de mesure universelle de l’énergie.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → finale → utile

📖 2. Énergies renouvelables et non renouvelables

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie renouvelable : Provient d’une source naturelle qui se renouvelle à un rythme supérieur à celui de sa consommation.
• Énergie non renouvelable : Disponible sur Terre en quantité limitée et dont les ressources diminuent au fur et à mesure de leur consommation.

📝 Points essentiels

• Les énergies renouvelables comprennent:

  • les énergies solaires
  • les énergies éoliennes
  • la biomasse
  • les énergies hydrauliques

• Les ressources non renouvelables comprennent:

  • les combustibles nucléaires
  • le charbon
  • le pétrole
  • le gaz

💡 Astuce mémo

Renouvelable : la source se reconstitue ; non renouvelable : le stock diminue

📖 3. Production de l’énergie électrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Watt-heure : L’unité de mesure de l’énergie électrique, représentant l’énergie consommée par un appareil de puissance 1 watt fonctionnant pendant 1 heure.

📝 Points essentiels

📌 L’énergie électrique n’est pas une énergie primaire : elle résulte d’un mix énergétique provenant essentiellement des énergies renouvelables et fossiles ainsi que d’un parc nucléaire.

📐 Formule — La conversion entre les unités d’énergie électrique est $1\ \mathrm{Wh}=3600\ \mathrm{J}$.

💡 Astuce mémo

Énergie primaire → transformation → électricité

📖 4. Énergies solaire et éolienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie solaire : L’énergie contenue dans le rayonnement solaire.

★ À maîtriser

• Pour produire de l’électricité solaire, un panneau photovoltaïque transforme le rayonnement solaire en énergie électrique.

• L’énergie cinétique du vent met en mouvement les pales d’une éolienne couplée à un générateur électrique pour produire du courant.

Compléments

• La quantité d’énergie solaire reçue par la Terre est dix mille fois supérieure à celle consommée chaque jour sur l’ensemble de la planète.

• Pour produire de la chaleur solaire, des capteurs solaires chauffent un fluide afin d’obtenir de l’eau chaude sanitaire ou de fournir le chauffage d’une maison.

💡 Astuce mémo

Solaire : rayonnement ; éolienne : mouvement du vent

📖 5. Énergies hydraulique et géothermique

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie géothermique : Consiste à capter la chaleur du sol, qui augmente généralement avec la profondeur du sous-sol.

★ À maîtriser

• L’énergie hydraulique utilise la force d’un courant d’eau pour mettre en mouvement des turbines dans une centrale hydroélectrique.

Compléments

• La force de l’eau dépend de la hauteur de la chute d’eau ou du débit des fleuves et des rivières.

• Une centrale hydraulique comprend: un barrage qui retient l’eau, une centrale avec une turbine et un alternateur, des lignes électriques qui évacuent et transportent l’énergie

• Les flux géothermiques de la Terre dégagent en moyenne trois fois plus d’énergie que la quantité produite et consommée par l’humanité.

💡 Astuce mémo

Une chute d’eau fait tourner une turbine tandis que la chaleur monte du sous-sol

📖 6. Biomasse et centrales électriques

★ À maîtriser

📌 La biomasse par combustion brûle directement les déchets pour produire de la chaleur, de l’électricité ou les deux en cogénération, tandis que la biomasse par méthanisation transforme d’abord les déchets en biogaz par fermentation microbienne.

• En méthanisation, les déchets sont transformés en biogaz par fermentation grâce à des micro-organismes, puis le biogaz est brûlé.

• Dans une centrale thermique, la combustion du charbon, du fioul ou du gaz produit de la chaleur qui transforme l’eau en vapeur, laquelle entraîne une turbine reliée à un alternateur produisant de l’électricité.

• Dans une centrale nucléaire, la fission des atomes d’uranium produit de la chaleur, qui transforme l’eau du circuit secondaire en vapeur faisant tourner une turbine reliée à un alternateur.

Compléments

• La biomasse par combustion concerne:
  • le bois
  • les déchets des industries du bois
  • la paille
  • la canne à sucre
  • l’arachide
  • la noix de coco

💡 Astuce mémo

Combustion ou méthanisation ; chaleur → vapeur → turbine → alternateur

📖 7. Consommation électrique d’une télévision

★ À maîtriser

📐 Formule — L’énergie consommée par un appareil se calcule par la relation $E=P\times t$.

• La télévision consomme 86 W pendant 6 heures d’utilisation normale et 0,5 W pendant 18 heures de veille chaque jour.

• En utilisation normale, la télévision consomme 516 Wh, soit 0,516 kWh par jour.

• La télévision consomme au total 0,525 kWh par jour, ce qui coûte 0,105 € par jour et 38,32 € par an au tarif de 0,20 € par kWh.

Compléments

• En veille, la télévision consomme 9 Wh, soit 0,009 kWh par jour.

💡 Astuce mémo

Puissance × durée → énergie → coût

📊 Tableaux de synthèse

Chaîne des formes d’énergie