Production d'électricité sans combustion

Piles usuelles Les réactions d'oxydoréduction s'effectuent par transfert d'électrons d'un réactif à l'autre.
Les piles fonctionnent grâce à des réactions chimiques d'oxydoréduction impliquant le transfert d'électrons d'un réactif à l'autre. Dans une pile, les deux réactifs sont placés au sein de compartiments séparés empêchant ce transfert. Si l'on relie ces compartiments à l'aide d'un conducteur électrique, on permet le passage des électrons d'un réactif à l'autre : un courant électrique est généré. Les piles permettent ainsi de convertir l'énergie chimique en énergie électrique.

Pile à hydrogène Aussi appelée pile à combustible, il s'agit d'une pile dont les réactifs sont le dihydrogène \text{H}_2 et le dioxygène \text{O}_2 (provenant de l'air). Le seul produit est l'eau \text{H}_2\text{O}.

Centrales hydroélectriques Les centrales hydroélectriques sont associées à un barrage. Le barrage stocke une grande quantité d'eau, qui s'écoule pour mettre en mouvement la turbine de la centrale. L'énergie potentielle de pesanteur stockée par l'eau du barrage est convertie lors de cet écoulement en énergie cinétique, puis transférée à la turbine.

Éoliennes, hydroliennes
Le vent fait tourner des pales qui transmettent ce mouvement à une turbine reliée à un alternateur. Les éoliennes peuvent être placées sur terre comme en mer. Il existe même des hydroliennes, plongées dans l'eau, dont les pales tournent grâce aux courants marins.

Panneaux solaires thermiques Ces panneaux sont constitués de plateaux ou de tubes noirs, généralement en matière plastique ou en verre, qui absorbent le rayonnement et convertissent l'énergie radiative reçue en énergie thermique.
Cette énergie thermique est alors transférée à un fluide qui se déplace pour mettre en mouvement une turbine reliée à un alternateur afin de produire de l'électricité.

Panneaux photovoltaïques Les panneaux photovoltaïques fonctionnent grâce à l'effet photoélectrique. Leur surface, souvent constituée de silicium, reçoit des photons transportés par la lumière captée. Ces photons transfèrent leur énergie aux électrons présents dans le silicium, qui vont alors se mettre en mouvement et produire de l'électricité. En 2017, le photovoltaïque a produit 9,2 TW⋅h d'énergie électrique.

1. Doc. 2 et Doc. 3 Identifier un point commun et une différence entre les conversions directes et les conversions indirectes d'énergie mécanique.

2. Doc. 1

Expliquer la conversion d'énergie chimique en énergie électrique dans les piles.

3. Doc. 3 et Doc. 4 Comparer l'énergie électrique fournie en 2017 par le photovoltaïque à celle fournie par le nucléaire.

4. Réaliser les chaînes énergétiques associées à chaque dispositif présenté.