Les

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Les Énergies Renouvelables
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I/ Introduction

• Les énergies renouvelables sont des moyens
  écologiques permettant de produire de
  l'électricité ou de la chaleur.
• Parmi elles on trouve les énergies solaires,
  l'énergie hydraulique, les éoliennes, la
  géothermie et la biomasse.

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Plan

• I/ Introduction
• II/ Les énergies solaires
• 1.Principe de fonctionnement
• 2.Avantages et inconvénients
• III/ L'énergie hydraulique
• 1.Principe de fonctionnement
• 2.Avantages et inconvénients
• IV/ Les éoliennes
• 1.Principe de fonctionnement
• 2.Avantages et inconvénients

• V/ La géothermie
• 1.Principe de fonctionnement
• 2.Avantages et inconvénients
• VI/ La biomasse
• 1.Principe de fonctionnement
• 2.Avantages et inconvénients
• VII/ Conclusion

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II/ Les énergies solaires

• L'énergie solaire est l'énergie produite par le
  rayonnement solaire. Elle est captée puis
  transformée en électricité ou chaleur.
• Parmi les énergies solaires, on trouve le solaire
  photovoltaïque, le solaire thermique, la tour
  solaire ...

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1. Principe de fonctionnement

• ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE
• Convertie la lumière du soleil en électricité
  grâce à des matériaux photosensibles.
• Panneaux solaires formés de cellules
  photovoltaïques gt produisent un courant continu
• On transforme le courant continu en courant
  alternatif avec un onduleur.

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• La production d'électricité étant liée à
  l'intensité de la lumière solaire, on utilise
  alors une batterie d'accumulateurs qui se charge
  la journée et sert de stockage.
• Les cellules sont composées de 2 couches de
  semi-conducteurs à base de cristaux
• 3 types
• En silicium mono cristallin (rendement le plus
  élevé)?
• En silicium poly cristallin (le plus courant)?
• En silicium amorphe (le moins performant)?

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• ENERGIE THERMIQUE
• Capte la chaleur du rayonnement solaire, fait
  ainsi fonctionner des chauffe-eau solaires,
  cuiseurs solaires ou climatiseurs solaires.
• Rayonnement solaire
  produit une
  chaleur élevée
  (gt500C)gtfait fonctionner
  
  des turbines ou alternateurs.
• L'énergie solaire est captée
  et
  transformée en chaleur
  par des
  panneaux, puis
  transférée dans un
  ballon
  pour la stocker.
• Capteurs plans ou sous vide,
  associés à un
  ballon (300L)
  équipé d'un échangeur et
  
  d'un appoint électrique pour assurer le
  complément durant des périodes sans soleil ou la
  nuit.

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• TOUR SOLAIRE
• Canalise l'air chauffé par le soleil pour
  actionner des turbines et produire de
  l'électricité.
• Une vaste serre servant de collecteur entoure la
  cheminée. Elle chauffe l'air environnant grâce au
  soleil
  et provoque un vent puissant
  
  qui peut être exploité par les
  turbines,
  convertissant l'énergie
  thermique en courant
  électrique.
• Pour un fonctionnement régulier,
  sont prévus des
  systèmes
  d'accumulation de chaleur,
  
  rendant le système opérationnel
  quasiment H24.

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• Projet Australien
• Cheminée de 990m de haut pour un diamètre de 70m.
• Collecteur de 7km de diamètre (38,5km² de verre
  et plastique)?
• Puissance électrique 200MW
• T de l'air chauffé dans la cheminée 70C (3OC
  au sol à l'extérieur)?
• Vitesse de l'air dans la cheminée 54 km/h
• 32 turbines
• Pour contrer l'effet d'ovalisation de la tour, à
  intervalles réguliers seraient disposés des
  maintiens comme des rayons d'une roue de vélo.

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2. Avantages et inconvénients

• AVANTAGES
• Matériel fiable et sans entretien
• Systèmes simples
• Durée de vie de plus de 35 ans pour l'énergie
  photovoltaïque
• Capacité de stockage important pour l'énergie
  thermique
• Système opérationnel 24h/24 pour la tour solaire
• INCONVENIENTS
• Énergie photovoltaïque
• La nuit, la source d'énergie n'existe plus, il
  faut donc prévoir des systèmes de stockage
• Tour Solaire
• Coût d'investissement de départ important env.
  4OO millions d'euros

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III/ L'énergie hydraulique

• L'énergie hydraulique provient de l'énergie
  fournie par le mouvement de l'eau chute d'eau,
  cours d'eau, marée, vague ...
• Ce mouvement peut être utilisé directement grâce
  à des moulins à eau, ou peut être converti, en
  énergie électrique dans une centrale
  hydroélectrique par exemple.

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1. Principe de fonctionnement

• L'énergie hydraulique peut être utilisée sous
  forme d'énergie mécanique
• L'eau d'un ruisseau fait tourner la roue d'un
  moulin à eau ou d'une noria.
• Dans une machine hydraulique, l'huile mise sous
  pression est injectée dans un récepteur. Un
  moteur hydraulique ou vérin pousse une lourde
  charge en exerçant une force pouvant atteindre
  plusieurs tonnes. L'énergie hydraulique peut
  aussi être stockée dans des accumulateurs.
• Dans un convertisseur de couple, l'huile
  propulsée par une turbine sur une autre transmet
  un couple sans à coups et avec un effet
  multiplicateur.
• L'énergie hydraulique peut être convertie en
  énergie hydroélectrique pour une production
  d'électricité
• Une centrale hydroélectrique utilise l'énergie de
  la hauteur de chute et du débit d'un cours d'eau.
• Une centrale marémotrice utilise l'énergie des
  marées, des vagues et des courants marins.

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• Energie hydraulique souvent obtenue grâce aux
  chutes d'eau provoquées par l'ouverture de vannes
  d'un barrage.
• L'eau descend jusqu'à l'usine le long de
  conduites. A sa sortie elle possède une grande
  énergie due à sa perte d'altitude, ce qui fait
  tourner la roue d'une turbine qui entraîne un
  alternateur qui produit alors du courant
  électrique.
• Il existe différentes usines hydroélectriques
• Usines de haute chute ou de lac. En haute
  montagne, mobilisées en période de pointe de
  consommation électrique en hiver.
• Usines de basse chute ou au fil de l'eau.
  Alimentées par le débit du fleuve, fournissant
  une production d'électricité de base.
• Usines de moyenne chute ou d'écluse. En moyenne
  montagne aux heures chargées pour la régulation
  journalière / hebdomadaire de la production
  électrique.

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2. Avantages et inconvénients

• AVANTAGES
• L'énergie la moins chère de toutes les énergies
• INCONVENIENTS
• Accidents liés à l'hydroélectrique ont fait plus
  de morts que ceux liés à l'électronucléaire
• Barrages hydroélectriques ont des conséquences
  lourdes sur la faune
• Innondations de vallées entières
• Modifications profondes de l'écosystème local

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IV/ Les éoliennes

• Les éoliennes permettent de produire de
  l'électricité en transformant l'énergie mécanique
  du vent en énergie électrique.
• Les éoliennes permettent une production
  d'électricité à l'échelle régionale et nationale.

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1. Principe de fonctionnement

• Le rotor, avec ses pales fixées sur
  le
  moyeu central, entraîne la
  génératrice grâce au
  multiplicateur
  de vitesse à engrenage.
  
  L'ensemble monté sur la
  
  nacelle.
• La génératrice produit de
  l'électricité
  à 2 vitesses de
  rotation (750 et 1000
  tr/mn).
• Une petite génératrice utilisée
  pour des
  vents faibles, une 2nd
  pour des vents
  plus forts.
• Avec des vents supérieurs à 90km/h, l'éolienne
  s'arrête automatiquement en freinant le rotor
  avec un frein à disque.

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• L'éolienne est équipée d'un automate qui
  surveille son fonctionnement, diagnostique les
  problèmes éventuels, commande le couplage au
  réseau ou l'arrêt en cas de tempête.
• Il peut être interrogé à distance par modem et
  ligne téléphonique (télésurveillance)?
• Système de protection et de régulation
• Freinage manuel
• Freinage automatique
• Freinage mécanique

• EOLIENNE
• Vitesse de vent mini 10km/h vitesse de vent
  maxi 90km/h
• Résiste à des vents de 200 km/h
• Durée de vie de 20 ans
• NACELLE
• Comporte l'installation de production
  d'électricité (multiplicateur, générateurs(s),
  systèmes d'orientation et de freins).

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• ROTOR
• Centre situé à 40,7 m de haut et à un diamètre de
  29,7 m
• PALES
• 30 à 45 m de long
• Matériaux légers, résistants à la fatigue
  mécanique, à l'érosion et à
  la corrosion, usinage
  simple. (bois, lamellé collé, alliages
  d'allu, matériaux
  composites)?
• Nbre 20 à 40 ailettes pour les
  éoliennes à marche lente et
  2 ou 3 pales
  pour celles à marche rapide.
• MULTIPLICATEUR (3 types)?
• À engrenage à un ou plusieurs trains de
  roues dentées cylindriques
• Utilisation de trains planétaire. Axes
  dentrée et de sortie
  colinéaires voire
  coaxiaux.
• Réducteur à couple conique

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2. Avantages et inconvénients

• AVANTAGES
• Énergie propre et renouvelable
• En grande partie recyclable gt faite en acier et
  entièrement démontable.
• Les sites d'implantation restent exploitables
• Système moins bruyant (grâce aux nouvelles
  générations de pales)?
• Une durée de vie de 20 ans
• INCONVENIENTS
• Inconstances dues aux vents
• Impact paysager
• Risque d'accidents (même s'il est faible)?
• Problèmes de corrosion et d'érosion dues au
  milieu d'implantation.
• Danger pour les oiseaux et particulièrement pour
  les chauves souris.

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V/ La géothermie

• La géothermie désigne l'énergie géothermique
  issue de la Terre qui est convertie en chaleur.
• Trois types de géothermie prélevant la chaleur du
  sol terrestre
• géothermie peu profonde à basse température
• géothermie profonde à haute température
• géothermie très profonde à très haute
  température

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• Un long tuyau de polyéthylène est enterré dans le
  jardin. Y circule un liquide qui se réchauffe au
  contact de la terre.
• A pour propriété de bouillir à faible
  température, et passe alors de l'état liquide à
  l'état vapeur. La vapeur est compressée par un
  compresseur, ce qui à pour effet d'augmenter sa
  température. Elle passe ensuite dans un
  condensateur qui la refait passer à l'état
  liquide. Lors de ce changement d'état, se dégage
  de nouveau de la chaleur, transmise alors à l'eau
  de chauffage (plancher chauffant, radiateur...).
• Le fluide frigorigène le plus utilisé est le
  fluide R-134a
• Composition chimique hydrofluorcarbone ou HFC
• Formule CH2F-CF3
• Propriétés
• T débullition à pression atmo -26C
• A 26C et pression atmo, chaleur latente de 216
  kJ/Kg
• Faible volume massique de la vapeur en mètre cube

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2. Avantages et inconvénients

• AVANTAGES
• Pompes à chaleur installées à plus de 90 dans du
  neuf entrent en concurrence avec les moyens
  écologiques comme le solaire, le bois énergie et
  les architectures (bio)climatiques.
• INCONVENIENTS
• Pour le détartrage des installations, on injecte
  de l'eau sous pression, provoquant parfois des
  séismes de magnitude pouvant aller jusqu'à 4,6.

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VI/ La biomasse

• La biomasse est l'énergie solaire transformée par
  photosynthèse pour produire de l'électricité ou
  de la chaleur.
• Elle comprend le bois, les biogaz et les
  biocarburants.

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1. Principe de fonctionnement

• LE BOIS
• Energie du bois obtenue par combustion sous forme
  de chaleur, et de gaz de bois pour produire de
  l'électricité.
• 3 types de combustibles bois bûche, granulé et
  bois déchiqueté en petits morceaux ou plaquettes
• LE BIOGAZ
• Gaz produit par fermentation de matières
  organiques en l'absence d'oxygène. Le méthane est
  un puissant gaz à effet de serre et peut être
  considéré comme ressource énergétique, via sa
  combustion permettant de produire de la vapeur et
  de l'électricité.
• LE BIOCARBURANT
• 1ère génération issue de produits alimentaires
  (blé, maïs, betteraves, colza) à partir de
  processus techniques simples
• 2nd génération issue de source ligno-cellulosique
  (bois, feuilles, paille ...) à partir de
  processus techniques avancées.
• 3ème génération produit de lhydrogène à partir
  de micro-organismes.

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2. Avantages et inconvénients

• AVANTAGES
• Grâce à l'amélioration des performances des
  nouvelles chaudières étrangères (80 à 93), les
  anciennes pollutions générées par les gaz de bois
  sont évitées car ces chaudières les brûlent
  également (foyer double combustion) ce qui a
  permis l'évolution de la technologie.

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VII/ Conclusion

• Les énergies renouvelables sont en grande partie
  des systèmes assez simples et fiable, nécessitant
  peu d'entretien.
• Elles sont parfois présentées comme solution aux
  problèmes du réchauffement climatique.
• Aujourd'hui elles représentent 13,5 de la
  consommation totale d'énergie comptabilisée dans
  le monde.
• La production électrique renouvelable provient
• De l'hydraulique à 90
• De la biomasse à 5,5
• De la géothermie à 1,5
• De l'éolien à 0,5
• Du solaire à 0,05

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SOURCES

• http//www.actu-environnement.com
• http//www.ecosources.info
• http//www.futura-sciences.com
• http//www.developpement-durable.gouv.fr
• http//energies.edf.com
• http//www.wikipédia.org
• http//www.techno-science.net
• http//www.cite-sciences.fr
• http//nucleaire-nonmerci.net
• http//fr.ekopedia.org