Par Rami Youssef et Tarek Abi Hanna École La Dauversière, Montréal, Mars 2004 Validation du...

Par Rami Youssef et Tarek Abi Hanna

École La Dauversière, Montréal, Mars 2004École La Dauversière, Montréal, Mars 2004

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Science animée, 2004

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L’électricité est la forme d ’énergie la plus utilisée dans le monde. Elle existe à l’état naturel: la foudre. Hélas, personne n’a jamais réussi à exploiter sa puissance phénoménale. Alors, nous produisons l’électricité. Les méthodes les plus utilisées sont: l’hydroélectricité, l’électricité nucléaire, l’électricité solaire et l’électricité éolienne.

•L ’électricité nucléaire

•L ’électricité solaire

•L ’électricité éolienne

•Conclusion

•L ’hydroélectricité

•Médiagraphie

•L ’électricité nucléaire

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•L ’hydroélectricité

•Médiagraphie

La force de l ’eau en mouvement représente une source d ’énergie mécanique considérable, utilisée depuis plus de 2 000 ans. Aujourd'hui, on l ’utilise pour fabriquer de l ’électricité. C ’est ce que l ’on appelle l ’hydroélectricité, une énergie qui a l ’avantage d ’être non polluante et réutilisable. La plus grande partie de l ’hydroélectricité est fournie par des barrages placés en travers des fleuves et des rivières.

Dans une centrale hydroélectrique nous retrouvons un barrage, une turbine et un générateur électrique. Pour faire de l ’électricité voilà comment nous procédons: l'énergie potentielle de l'eau, accumulée par le barrage, est transformée en énergie cinétique par écoulement. Celle-ci est transformée en énergie mécanique grâce à une turbine, qui à son tour entraîne un générateur électrique : l’alternateur. L'énergie mécanique devient alors de l'énergie électrique.

Pour calculer l’énergie potentielle nous utilisons cette formule:Pour calculer l’énergie potentielle nous utilisons cette formule:

Énergie potentielle Masse

GravitéHauteur

Pour calculer l’énergie cinétique nous utilisons cette formule:Pour calculer l’énergie cinétique nous utilisons cette formule:

Énergie cinétique Masse Vitesse

Cliquer sur les types de barrages ou cliquer sur la flèche pour continuer le diaporama.

• Le barrage poids.

• Le barrage contrefort.

• Le barrage voûte.

• Le barrage en matériaux meubles.

Il utilise son propre poids pour résister à la force de l’eau retenue. Avec une base large très implantée dans le sol, il sollicite moins la résistance de ses bords. Dans certains terrains, c’est un avantage. Par contre, il utilise beaucoup de béton. Précédent

Le mur en voûte où dalle plate qui retient l’eau, est doublé de contreforts qui transmettent la force de l’eau vers le sol. Il nécessite moins de béton pour sa construction, il doit reposer sur un sol résistant et n’est pas nécessairement dans les vallées étroites.

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Il est constitué d’une coque en béton à simple ou double courbure et dont l’extérieur est situé à l’amont. Il est implanté dans des vallées assez étroites pour permettre l’appui de l’ouvrage sur les rives qui doivent être très saines géologiquement.

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Il est réalisé en enrochement ou en terre sans élément de liaison particulier. Il comporte sur toute la hauteur un élément assurant l’étanchéité.

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Cliquer sur les types de turbines ou cliquer sur la flèche pour continuer le diaporama.

•La turbine Kaplan.

•La turbine Pelton.

•La Turbine hélice.

•La turbine Francis.

Utilisée par un fort rendement dans des chutes de 40 à 300 m possédant des immenses réservoirs d'eau, elles arrivent à développer une puissance régulière. L’eau atteint la roue par un distributeur en spirale. Ses aubes mobiles permettent de moduler la puissance.

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La turbine hélice est constituée d’une hélice à pales fixes dont l’axe est parallèle au flux. La turbine hélice est bien adaptée aux basses chutes. Elle ne dispose pas de distributeurs pour les petites puissances.

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Ce sont des turbines utilisées lors des hautes chutes et petits débits. Le débit des injecteurs est réglé avec le pointeau mobile de l'injecteur (comme une vanne); ensuite l'eau sort de manière cylindrique et uniforme. Elle vient immédiatement percuter des cuillères métalliques rattachées à la roue. L'eau, par la suite, glissera sur les côtés de la turbine.

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Elle est munie d’aubes mobiles hélicoïdales. Comme pour la Francis, ce sont les aubes du distributeur qui amènent l’eau sur la roue. On peut modifier le débit en déplaçant les aubes du distributeur et de la roue.

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Générateur

Turbine

Canal d’écoulement d’eau

Barrage

Énergie potentielle

Énergie cinétique

Énergie mécanique

Production d’électricité

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Comme toute matière (solide, liquide ou gazeuse), l’uranium et le plutonium , sont constitués de milliards de particules minuscules appelées atomes. Chaque atomes possède un noyau. C’est en cassant en deux les noyaux d’atomes d’uranium et de plutonium que l’on obtient de l’énergie nucléaire. La chaleur dégagée permet de produire de l’électricité. Voici les différentes étapes pour fabriquer de l’électricité:

- Le traitement du combustible;

- La production de l’électricité;

- Le retraitement du combustible.

On extrait l’uranium dans de vastes mines à ciel ouvert ou dans des galeries souterraines.

Réalisé près du lieu d’extraction il permet d’obtenir un concentré d’uranium, le «yellow cake», qui sera ensuite purifié puis enrichi en uranium 235.

Avec l’uranium enrichi, on fabrique des pastilles cylindriques d’environ 10 grammes. Elles sont enfilées bout à bout dans des tubes de 4m de long appelés des crayons. Ces crayons sont insérés dans ce que l’on appelle un assemblage de combustible. 264 crayons forment un assemblage et il faut 193 assemblages pour remplir la cuve d’un réacteur. Celle-ci fait 12m de profondeur. C’est là, au cœur du réacteur, que l’on va provoquer la réaction nucléaire, c’est-à-dire la fission de milliards de noyau d’atomes d’uranium.

La fission des atomes d'uranium engendre de la chaleur.

Grâce à cette chaleur, on fait chauffer de l'eau .

L'eau ainsi chauffée permet d'obtenir de la vapeur .

La pression de cette vapeur fait tourner une turbine.

La turbine entraîne un alternateur qui produit de l'électricité.

Parmi les atomes présents dans la nature, l'atome d'Uranium 235 possède une propriété particulière : son noyau peut se briser en deux fragments sous l'impact d'un neutron.

Voici comment nous procédons pour casser le noyau en deux.

Neutron:

Noyau:

Sous l'impact d'un neutron le noyau d'uranium se scinde en deux fragments et libère deux ou trois neutrons avec de la chaleur. Ces neutrons vont provoquer à leur tour la fission de nouveaux atomes, ainsi de suite c’est la réaction en chaîne.

Au bout de 4 ans, les assemblages de combustible usé sont retirés du réacteur. Ensuite, ils sont plongés dans une piscine de désactivation pendant 1 ou 2 ans afin que leur radioactivité diminue. À l’usine de retraitement, le combustible usé est dissous dans de l’acide. On récupère l’uranium encore utilisable pour fabriquer de nouvelles barres de combustible.

Le soleil nous apporte une source d’énergie considérable sous forme de chaleur et de lumière. Seule une infime partie de son rayonnement atteint notre planète. À l’heure actuelle, nous utilisons l’énergie du soleil pour produire du courant.

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Une photopile est essentiellement composée de silicium que l’on a traité pour faciliter la production d’électricité. Elles permettent en effet la transformation directe de l'énergie solaire en énergie électrique.

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Son principe de fonctionnement est simple : il consiste à convertir l'énergie cinétique des photons (particules de lumière composant du rayonnement solaire) en énergie électrique.

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La cellule photovoltaïque est une jonction p-n, c’est à dire une diode. La jonction consiste en la superposition de 2 régions de silicium différemment dopées. La première (n) est caractérisée par une conduction électronique; dans la seconde (p), la conduction est assurée par l’absence d’électrons qu’on appelle des trous.Cette jonction a pour caractéristique de transformer les photons de la lumière solaire en courant électrique.

Les éoliennes, celles qui produisent de l’électricité, sont aussi appelées des aérogénérateurs. Ces derniers sont installés à l’unité pour fournir du courant à un seul foyer. Elles sont regroupées en très grand nombre dans des endroits favorables à leur implantation, c’est-à-dire suffisamment vastes et venteux.

Les éoliennes, celles qui produisent de l’électricité, sont aussi appelées des aérogénérateurs. Ces derniers sont installés à l’unité pour fournir du courant à un seul foyer. Elles sont regroupées en très grand nombre dans des endroits favorables à leur implantation, c’est-à-dire suffisamment vastes et venteux.

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Le vent fait tourner les pales du rotor de l'éolienne reliées à une génératrice d'électricité. L'énergie mécanique récupérée dépend de la densité de l'air, de la surface balayée par le rotor et de la vitesse du vent. Le vent étant plus soutenu en hauteur qu'au sol, il est plus avantageux d'utiliser des tours hautes.ContinuerContinuer

-Éolienne à axe horizontal

-Éolienne à axe vertical

C’est une l'éolienne de forme classique, où les pâles sont placées sur une tour effilée ou un pylône de diamètre assez important.

Précèdent Précèdent

Le rotor n'a que 2 ou 3 pâles, ce qui donne à cette éolienne une forme d'oignon. Son avantage est de ne pas être nécessairement placée dans l'axe du vent, mais son inconvénient est de ne pas pouvoir démarrer toute seule.

Précèdent Précèdent

Le vent, l’eau et le soleil dépendent Le vent, l’eau et le soleil dépendent considérablement des climats dans le monde.considérablement des climats dans le monde.

L’énergie hydraulique dépend des pluies qui L’énergie hydraulique dépend des pluies qui remplissent les réservoirs des barrages.remplissent les réservoirs des barrages.

L’énergie éolienne varie selon la force des L’énergie éolienne varie selon la force des vents.vents.

L’énergie solaire résulte de la quantité des L’énergie solaire résulte de la quantité des rayons solaires disponibles.rayons solaires disponibles.

L’énergie nucléaire, quand à elle, L’énergie nucléaire, quand à elle, dépend de dépend de la quantité du combustible la quantité du combustible radioactifradioactif..

La Lettre de Sea-River . (Page consultée le 2 février 2004). Comment fonctionne une micro-centrale? , [En ligne]. Adresse URL: www.sea-river-news.com/17_2.htm

L’hydroélectricité

EDF . (Page consultée le 5 Février 2004). EDF et l’hydroélectricité, [En ligne]. Adresse URL: www.edf.fr/download.php4?coe_i_id=385

Centre Info-energie . (Page consultée le 4 Février 2004). Comment fonctionne une centrale hydroélectrique? [En ligne]. Adresse URL: http://www.centreinfo-energie.com/silos/hydro/generator.asp?xml=%2Fsilos%2Fhydro%2FhydroOverview03XML%2Easp&template=1,6

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L’électricité nucléaire

EACL. (Page consultée le 3 Janvier 2004). Le Monde Nucléaire, [En ligne]. Adresse URL: http://www.aecl.ca/kidszone/atomicenergy_french/nuclear/index_pf.html

Radio-Canada. (Page consultée le 6 Janvier 2004). CANDU ou le Canada à l'ère nucléaire , [En ligne]. Adresse URL: archives.radio-canada.ca/IDD-0-16-47/ sciences_technologies/candu/

RNC . (Page consultée le 7 Janvier 2004). Coin des enfants, [En ligne]. Adresse URL: www.nfwbureau.gc.ca/francais/View.asp?x=627

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Informations

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L’électricité solaire

CEA. (Page consultée le 4 Décembre 2003). Soleil, [En ligne]. Adresse URL: http://www.cea.fr/fr/actualites/page_soleil.asp

CEA. (Page consultée le 5 Décembre 2003). Nouvelles technologies de l'énergie [En ligne]. Adresse URL: http://www.cea.fr/fr/Publications/clefs.asp?id=44

Petit cours d'électricité solaire.(Page consultée le 4 Décembre 2003). Energie nouvelles, [En ligne]. Adresse URL: perso.wanadoo.fr/energies-nouvelles-entreprises/ ch21-2.htm

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Informations

Images

Solaire2. (Page consultée le 10 Janvier 2004). tab.gif, [En ligne]. Adresse URL: http://www.bp-france.fr/BP.COM/Solaire2/iconosol/tab.gif

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SMOE. (Page consultée le 13 Janvier 2004). Plaquesolaire.jpg, [En ligne]. Adresse URL: http://asso.nordnet.fr/carl/images/SMOE/mesuregif/princlum.jpg

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Microsoft. (Page consultée le 16 Janvier 2004). Atome.gif, [En ligne]. Adresse URL: http://http://office.microsoft.com/clipart/default.aspx

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L’électricité éolienne

Explorian. (Page consultée le 6 Décembre 2003). Énergie, [En ligne]. Adresse URL: www.explorian.com/fra/indexplo/cat.cfm?MainCat=Travail%20et%20industrie&SubCat=%C9nergie

Alpes Gresivaudan Conseils. (Page consultée le 9 Décembre 2003). L'énergie éolienne, [En ligne]. Adresse URL: perso.wanadoo.fr/gresivaudan.conseils/enreol.html

Réacteur.com. (Page consultée le 10 Décembre 2003). Sites pour Énergie éolienne, [En ligne]. Adresse URL: http://www.v1.rugby-engine.com/cgi-bin/reacteur.pl?partenaire=&mot1=Énergie%20éolienne

Informations

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Images

Solar. (Page consultée le 17 Janvier 2004). eolienne.jpg, [En ligne]. Adresse URL: http:// solar-club.web.cern.ch/solar-club/images/eolienne.jpg

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Phebus. (Page consultée le 18 Janvier 2004). eolienne-verticale.jpg, [En ligne]. Adresse URL: http://www.phebus-ariege.org/images/eolienne-verticale.jpg

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Academe. (Page consultée le 18 Janvier 2004). eolienne.jpg.jpg, [En ligne]. Adresse URL: http://www.ademe.fr/bretagne/infos_pratiques/media/eolienne.jpg

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Musique

ArabStar. (Page consultée le 17 Janvier 2004). baladi.mid, [En ligne]. Adresse URL: http://www.arabtop.net/music.htm