Les énergies renouvelables 2
Présentation de l'atelier 3
Objectifs pédagogiques 3
Déroulement de l'atelier 3
Descriptif du matériel 5
Infos+ : Les énergies renouvelables 6 Énergies renouvelables, énergies non renouvelables 6
Panorama des énergies renouvelables 6
La Bretagne et les énergies renouvelables 8
Stations en site isolé 9
Ressources documentaires 10
Annexes 11
Présentation de l'atelier
Le développement durable devient un enjeu planétaire et les énergies renouvelables sont une
des pistes préconisées.
Dans le cadre de l'éducation au développement durable, l'atelier « Les énergies renouvelables »
participe à sensibiliser les jeunes aux énergies renouvelables et plus particulièrement ici dans le
domaine des télécoms.
Cet atelier pratique s'adresse aux élèves des classes de CM1 à la 5ème.
La salle est équipée de 13 ordinateurs multimédia et d'un tableau interactif.
Objectifs pédagogiques
Aborder la thématique des énergies renouvelables
Sensibiliser les élèves à la question de l'énergie (production, stockage, consommation)
Expérimenter et manipuler du matériel « grandeur nature » mis à leur disposition à la Cité des télécoms
Les amener à comprendre les enjeux de l'utilisation des énergies renouvelables, notamment dans le
domaine des télécoms (avantages et inconvénients).
Déroulement de l'atelier
L'atelier « Les énergies renouvelables » dure 90 min et se déroule en 4 parties :
Introduction : jeu de tri des énergies renouvelables et non renouvelables
« Tests énergie » : découverte des énergies solaire et éolienne par la démarche scientifique
« Opération énergie » : présentation de la mission et remise de l'équipement, 4 défis « Bonus énergie » à
relever à l'extérieur ! Puis, jeu sur ordinateur : faire fonctionner virtuellement un site en toute autonomie.
Ouverture sur les projets télécoms en sites isolés.
Les énergies renouvelables 3
Introduction
Jeu de tri pour différencier les énergies renouvelables des énergies non renouvelables (jeu multimédia sur
le tableau numérique interactif).
« Tests énergie »
« Opération énergie »
Préparatifs :
Chaque groupe d’élèves, par équipe de 2, 3 ou 4, se voit remettre une fiche « Opération énergie ».
« Bonus énergie » :
A l’extérieur, sur l’esplanade, chaque équipe part relever des défis « Bonus énergie ». Elle remplit la fiche
« Opération énergie » en relevant la production d’énergie nécessaire à l'alimentation d'appareils de télécoms,
en branchant son dictaphone pour écouter un message, etc.
Jeu sur ordinateur :
A leur retour, les élèves utilisent un jeu applicatif afin de faire fonctionner virtuellement un site en toute
autonomie.
Conclusion
Ouverture sur les projets réalisés par des opérateurs télécoms à l'étranger.
Les énergies renouvelables 4
L’animateur s’appuie sur la démarche scientifique pour faire découvrir les énergies renouvelables en
réalisant quelques expériences avec les élèves dans l'atelier.
Ces tests de matériel leur permettent de préparer leur future mission.
L'animateur interroge les élèves : Comment produire de l'électricité à partir
de différentes sources d'énergie renouvelable ?
Il invite les élèves à formuler des hypothèses pour répondre aux situations
suivantes :
Comment un panneau solaire produitil de l'électricité ?
Comment une éolienne produitelle de l'électricité ?
Quel est le principe de fonctionnement d'un alternateur ?
Les hypothèses avancées sont vérifiées et des éléments de réponses sont apportés par des
expérimentations avec l'animateur ou en binôme.
Les énergies renouvelables 5
Infos+ : Les énergies renouvelables
Énergies renouvelables et énergies non renouvelables
L'énergie se transforme...
L’énergie se transforme et se transmet de différentes manières, elle ne disparaît jamais…Par exemple,
l’énergie produite par le Soleil est captée par l’herbe. L’herbe est broutée par la vache, qui récupère ainsi son
énergie chimique. En mangeant de la salade et de la viande, nous absorbons l’énergie chimique des plantes
et celle stockée dans les muscles de la viande. Nos muscles transforment cette énergie chimique en énergie
mécanique, pour faire du vélo. En pédalant, une partie de cette énergie est ensuite transformée en énergie
électrique pour alimenter une dynamo et éclairer la route. L'énergie nous est utile pour toutes les tâches du
quotidien, en fait, nous avons besoin d'énergie pour toute action, notamment pour nous chauffer, nous
éclairer et nous déplacer.
Des énergies qui s'épuisent...
Certaines sources d'énergie se renouvellent continuellement, d'autres s'épuisent au fur et à mesure qu'on les
utilise, c'est le cas des énergies non renouvelables : l'énergie nucléaire (l'uranium) et les énergies fossiles
(charbon, gaz naturel, pétrole). A l'inverse, les énergies renouvelables sont presque inépuisables.
Depuis 1950, les besoins énergétiques ont quintuplé en raison de l'accroissement de la population et de
l'industrialisation. A ce rythme, toutes les réserves, fossiles et nucléaires, sont appelées à disparaître dans
les deux siècles à venir alors qu'elles représentent aujourd'hui l'essentiel de l'énergie consommée dans le
monde.
Vers une consommation plus durable ?
Le recours aux énergies renouvelables s'inscrit dans une démarche plus globale, celle du développement
durable. C'est en 2002, lors du sommet de la Terre à Johannesburg que ses principes ont été posés : le
développement durable est un modèle économique conciliant croissance économique, protection de
l'environnement et progrès social. En matière d'énergie, il s'agit de répondre équitablement aux besoins de
tous, tout en préservant les ressources de la planète : maîtriser la consommation d'énergie, privilégier les
énergies renouvelables ou énergies propres qui ne rejettent pas de gaz à effet de serre et sont inépuisables,
permettre l'accès à l'électricité pour tous...
Panorama des énergies renouvelables : solaire et éolien
L'énergie solaire
L'énergie solaire est basée sur la conversion des rayons lumineux en électricité. Les panneaux solaires
photovoltaïques n'utilisent pas que la lumière directe disponible par temps dégagé, mais aussi ce qu'on
appelle le “rayonnement diffus” provenant des nuages.
Les énergies renouvelables 6
© EDF
1/ Les panneaux solaires, composés de cellules, captent la lumière du soleil. 2/ Sous l'effet de la lumière, le silicium contenu dans chaque cellule libère des électrons pour créer un courant électrique continu. 3/ Un onduleur transforme ce courant en courant alternatif. 4/ L'électricité est consommée par les appareils électriques. Si l'installation est raccordée au réseau, l'électricité peut être réinjectée dans le réseau. Sinon elle peut être stockée dans des batteries.
Source: : http://jeunes.edf.com/article/Commentfonctionneuneinstallationphotovoltaiqueindividuelle,175
Le photovoltaïque en site isolé
Certains sites ne peuvent pas être reliés au réseau public de distribution car il est techniquement trop
complexe d’étendre le réseau jusqu’à eux (en zone montagneuse par exemple) ou parce que le coût d’une
telle opération n’est pas justifié par rapport à d’autres solutions existantes. Ces installations, appelées « sites
isolés », concernent particulièrement les lieux comme des bergeries, des habitations isolées, des phares et
des balises, etc.
Ces installations se composent d’un ou plusieurs modules photovoltaïques, d’un régulateur* de charge, de
batteries d'accumulation pour fournir de l’énergie et éventuellement d’un onduleur**.
En hiver, le soleil étant plus bas sur l'horizon mais les besoins d’électricité sur le site étant aussi importants
qu’en été, si ce n’est davantage, les modules sont plus inclinés que dans les systèmes raccordés au réseau :
idéalement à 45° avec l’horizontale.
Le photovoltaïque raccordé au réseau
Ce type de système, centralisé (centrale solaire photovoltaïque) ou décentralisé, est constitué d'un ensemble
de modules solaires photovoltaïques reliés entre eux et branchés sur un ou plusieurs onduleur(s) euxmêmes
connecté(s) au réseau de distribution ou de transport d'électricité.
Les modules photovoltaïques sont habituellement apposés sur un pan de toiture (habitations individuelles,
industrielles ou agricoles ou un mur antibruit exposés au sud.
L'énergie éolienne
Les éoliennes industrielles
Les éoliennes permettent de convertir la force du vent en électricité. Elles peuvent produire de l'énergie dès
que les vents atteignent 15 km/h et jusqu'à 90 km/h, leur rendement devenant optimal à partir de 50 km/h. La
puissance d'une éolienne peut atteindre jusqu'à 2 MW.
Les éoliennes domestiques en site isolé
Le mât a une taille plus réduite (2 à 30 m) par rapport aux éoliennes industrielles et la puissance électrique
est comprise entre 100 W et 36 kW.
Les installations domestiques en site relié à un réseau de distribution
En cas de vent insuffisant, la maison est alimentée par le réseau de distribution. Le surplus est vendu à EDF.
Les énergies renouvelables 7
1/ Sous l'effet du vent, l'hélice se met en marche. 2/ L'hélice entraîne un axe dans la nacelle, relié à un alternateur. L'alternateur produit de l'électricité. 3/ Un transformateur situé à l'intérieur du mât élève la tension du courant électrique produit par le générateur.
Source :
http://jeunes.edf.com/article/Commentfonctionneuneeolienne,136
Info +L'alternateur
Composé d'une bobine de cuivre et d'un aimant, l'alternateur est un dispositif qui produit de l'électricité (un courant alternatif et une tension alternative). Ce sont les bornes de la bobine fixe qui fournissent une tension alternative lorsque l'aimant tourne. Source:
http://physiquechimiecollege.fr/Definitionsfichesscience/alternateur.html
* régule les charges et les décharges de la batterie.
** dispositif permettant de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source de courant continu.
© EDF
La Bretagne et les énergies renouvelables
L'usine marémotrice de la Rance
d’une consommation en électricité d’une ville comme Rennes, c’estàdire plus de 220 000 habitants.
Elle était la seule usine au monde à produire de l’électricité de façon industrielle jusqu’en 2011, année
pendant laquelle une usine marémotrice a été mise en service en Corée du Sud (254 MW). D’autres projets
sont à l’étude en Inde, au RoyaumeUni, en Russie.
Les éoliennes offshore en baie de SaintBrieuc
Une éolienne “offshore” est une éolienne installée en mer qui fonctionne de la même manière qu'une
éolienne terrestre. Les vents marins étant plus forts et plus réguliers que sur terre, les éoliennes offshore
produisent en moyenne 60% d’électricité de plus que celles sur terre.
Le parc éolien offshore, situé à une trentaine de kilomètres au large de SaintBrieuc, comprendra une
soixantaine d’éoliennes. La puissance électrique totale sera de 500 MW, soit l’équivalent de la consommation
moyenne de plus de 200 000 foyers (hors chauffage). Ce parc éolien sera mis en service à partir de 2020.
Les hydroliennes au large de Bréhat
variable. Ce courant est ensuite redressé grâce à un convertisseur offshore immergé, puis il est transporté
jusqu'à la côte par un câble de 15 km. Ce câble rejoint un poste situé à terre pour être raccordé au réseau de
distribution d'électricité. D’une puissance de 2 MW, les hydroliennes alimenteront entre 2000 et 3000 foyers.
En 2016, deux hydroliennes ont été mises en service et connectées au réseau.
Les énergies renouvelables 8
Une usine marémotrice produit de l'électricité grâce aux marées
montantes et descendantes. Ce dispositif consiste à créer une
retenue d'eau artificielle grâce à un barrage fonctionnant dans les
deux sens. Le barrage crée alors une différence de hauteur d'eau
et permet à l'eau d'être turbinée deux fois par marée (lors du flux et
du reflux).
Inaugurée en 1966, l’usine marémotrice de la Rance est implantée
dans le département d'IlleetVilaine. La puissance de cette usine
marémotrice est de 240 mégawatt (MW). Elle produit l’équivalent
Les hydroliennes utilisent les courants marins pour produire de
l'électricité.
Le parc de Bréhat sera composé de 4 hydroliennes de 16 mètres de
diamètre et de 850 tonnes chacune. Chaque hydrolienne est
constituée d'une turbine munie d'un trou central (pour laisser passer
les animaux marins). Le courant des marées fait tourner la turbine,
cette rotation entraîne un alternateur qui produit un courant électrique
Stations en site isolé
Les opérateurs télécoms
Les opérateurs de télécoms proposent des équipements utilisant des énergies renouvelables pour alimenter
une station de téléphonie mobile en site isolé. Ils implantent des stations mobiles à énergie solaire ou des
stations hybrides fonctionnant à l’énergie solaire et éolienne.
Station solaire
Dans le but de réduire sa consommation d’énergie de 15% et ses émissions de CO2 de 20% d’ici 2020,
Orange installe en Afrique, depuis 2006, des stations mobiles à énergie solaire appelées “stations Oryx”. Ce
type de station a pour but de remplacer les relais mobiles implantés dans les zones rurales jusqu’alors
alimentés par un groupe électrogène au fuel, très polluants et très consommateurs en énergie.
Dans les stations solaires, les panneaux photovoltaïques transforment les rayons lumineux en électricité. Une
batterie permet de stocker le surplus d’énergie pour le redistribuer la nuit.
La production annuelle d’un surplus d’énergie de 25 % a été redistribué aux villages environnants
(alimentation des écoles, des hôpitaux, éclairage public).
Station hybride : solaire et éolien
En France
L'utilisation de l'énergie solaire et/ou éolienne n'est pas réservée au seul domaine des télécoms mais
concerne tous les sites dits « isolés », c'estàdire non raccordés au réseau électrique (bergeries isolées,
refuges de montagne, habitations isolées, phares et balises, etc.). En France, environ 600 lieux sont ainsi
équipés en solaire.
Les énergies renouvelables 9
AlcatelLucent a collaboré avec Vodafone dans l'installation de
stations hybrides au Quatar. Près de 3100 sites, notamment en Inde,
ont déjà remplacé leurs générateurs diesel par des systèmes hybrides
fonctionnant à l'énergie solaire et éolienne. Cette démarche a déjà
permis de réduire de 70 % l'utilisation de diesel. L’éolienne du site du
Qatar a été installée au sommet d’un mât existant afin de profiter de
vents plus forts. Le contrôleur d’énergie assure un contrôle intelligent
afin d’utiliser simultanément l’énergie des panneaux photovoltaïques
et celle de l’éolienne, selon l’intensité du soleil et la vitesse du vent.
Ainsi, chaque seconde, les deux sources sont exploitées au
maximum. Le surplus d'énergie est redistribué pour alimenter le centre
informatique d'une école et une pompe à eau.
Ressources documentaires
Sites Internet
Ministère de l'Ecologie, du Développement durable et de l'Energie :
http://www.developpementdurable.gouv.fr/
Education Nationale sur le développement durable :
http://www.educationdeveloppementdurable.fr/
http://www.educationdeveloppementdurableprimaire.fr/
France TV Education sur le développement durable :
http://education.francetv.fr/developpementdurable
EDF Espace enseignant :
http://enseignants.edf.com/
L'école de l'énergie (EDF) :
http://www.edf.com/html/ecole_energie/index.php?jeu=jeu03
CEA : Espace jeunes :
http://www.cea.fr/jeunes
http://www.cea.fr/jeunes/themes/lesenergiesrenouvelables
http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animationsflash/energies
Futura sciences :
http://www.futurasciences.com/fr/definition/t/developpementdurable2/d/energierenouvelable_6634/
Minisite Orange sur les énergies renouvelables :
http://www.orange.com/sirius/dossiers_anim/orangegreen/
Planète énergies :
http://www.planeteenergies.com/
Emission C'est pas sorcier " Nouvelles énergies : la planète carbure au vert "
http://cestpassorcier.france3.fr/?page=emission&id_article=265
Installations en site isolé :
http://www.photovoltaique.info/Siteisole.html
Liens avec le programme scolaire
Cycle 3 : Sciences et technologie
Cycle 4 : technologie, physique
Socle commun de connaissances de compétences et de culture : 2, 3 et 4
Les énergies renouvelables 10
Annexes
Les fiches proposées dans cette rubrique, permettront à l'enseignant de récapituler et d'approfondir
les notions vues lors de l'expérimentation avec l'alternateur :
Fiche « Alternateur » pour les élèves de CM
Fiche « Alternateur » pour les élèves de 6ème 5ème
Les énergies renouvelables 11
CM
Alternateur
Nom :
A quoi sert un alternateur ?
A faire tourner une éolienne
A produire de l'électricité
A faire fonctionner des panneaux solaires
65
Alternateur
Nom :
A quoi sert un alternateur ?…........................................................................................…........................................................................................
Ce dossier a été réalisépar l'équipe de médiationde la Cité des télécomsde PleumeurBodou / 20162017
Pour toute information pédagogique,vous pouvez joindre l'équipe de médiationau 02 96 46 68 50