Enseignement scientifique Terminale - 2024
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Sciences, climat et société
Ch. 1
L’atmosphère terrestre et la vie
Ch. 2
La complexité du système climatique
Ch. 3
Le climat du futur
Se préparer à l'évaluation - Thème 1
Le futur des énergies
Ch. 4
Deux siècles d’énergie électrique
Ch. 5
Conversion et transport de l’énergie électrique
Ch. 6
Énergie, développement et futur climatique
Se préparer à l'évaluation - Thème 2
Une histoire du vivant
Ch. 7
La biodiversité et son évolution
Ch. 8
L’évolution comme grille de lecture du monde
Ch. 9
L’évolution humaine
Ch. 10
Les modèles démographiques
Ch. 11
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Se préparer à l'évaluation - Thème 3
Livret maths
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Esprit critique et scientifique
Améliorer ses compétences
Fiches histoire
Annexes
Ch. 6
Activité 7 - documentaire
Village d'Eklaugy
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Introduction
Eklaugy est une commune fictive d'environ 2 000 habitants. Devant les enjeux environnementaux et humains, la maire et ses administrés souhaitent se tourner vers un développement fondé sur un régime durable de conversion et d'utilisation de l'énergie.
Problématique
Quel mix énergétique renouvelable peut être envisagé pour cette commune ?
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- Fonctionnement des centrales nucléaire, hydraulique et thermique classique
- Chaîne énergétique
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Documents
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Doc. 1 Village d'Eklaugy
De l'automne au printemps, une bonne partie du village d'Eklaugy est à l'ombre des montagnes la majeure partie de la journée. Le vent souffle régulièrement dans la vallée.
Eklaugy est un territoire essentiellement rural : il comprend une surface agricole importante et de nombreux élevages qui profitent des pâturages sur les versants des montagnes à proximité.
Eklaugy est un territoire essentiellement rural : il comprend une surface agricole importante et de nombreux élevages qui profitent des pâturages sur les versants des montagnes à proximité.
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Doc. 2 Émissions des gaz à effet de serre selon la ressource en énergie utilisée pour produire de l'électricité
Le tableau suivant indique les émissions moyennes de gaz à effet de serre en équivalent dioxyde de carbone \mathrm{CO}_2 pour produire 1 kW·h d'énergie électrique. Les valeurs tiennent compte de la fabrication des dispositifs d'exploitation et de l'utilisation des ressources.
Source : rapport du GIEC, 2018, chapitre 7, page 539
Ressource en énergie | Émission en masse de dioxyde de carbone ou équivalent |
|---|---|
| Charbon | 1 033 g |
| Gaz naturel | 597 g |
| Biomasse (résidus de l'agriculture) | 227 g |
| Hydraulique | 24 g |
| Nucléaire | 14 g |
| Photovoltaïque | 45 g |
| Éolien | 14 g |
Source : rapport du GIEC, 2018, chapitre 7, page 539
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Doc. 3 Éolienne
Une éolienne est un dispositif de 20 à 120 m de haut qui convertit l'énergie mécanique du vent en énergie électrique.
Le vent transfère de l'énergie aux pales de l'éolienne qui mettent en rotation l'axe sur lequel elles sont fixées. Celui-ci, relié à un multiplicateur, permet d'augmenter la vitesse de rotation du rotor de l'alternateur, constitué d'un aimant et d'une bobine. En tournant, le rotor crée un courant électrique alternatif dans le stator par induction électromagnétique.
Chaîne énergétique de l'éolienne
Le vent transfère de l'énergie aux pales de l'éolienne qui mettent en rotation l'axe sur lequel elles sont fixées. Celui-ci, relié à un multiplicateur, permet d'augmenter la vitesse de rotation du rotor de l'alternateur, constitué d'un aimant et d'une bobine. En tournant, le rotor crée un courant électrique alternatif dans le stator par induction électromagnétique.
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Doc. 4 Panneau solaire
Le panneau solaire est un dispositif qui capte l'énergie radiative provenant du Soleil et la transforme en énergie thermique et/ou électrique. Il existe trois types de panneaux solaires :
- thermiques : ils transforment l'énergie radiative en énergie thermique pour chauffer l'eau sanitaire ;
- photovoltaïques : ils transforment une partie de l'énergie radiative en énergie électrique ;
- hybrides : ils transforment l'énergie radiative en énergie thermique et en énergie électrique.
Schéma animé
Schéma statique
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Doc. 5 Méthaniseur
Un méthaniseur est un dispositif qui transforme la matière organique en biogaz composé essentiellement de méthane \mathrm{CH}_4 (de 50 à 70 %), de dioxyde de carbone \mathrm{CO}_2 et en compost, appelé digestat, pouvant être utilisé comme fertilisant.
Schéma du principe d'un méthaniseur
L'énergie chimique du méthane produit peut être convertie par combustion :
L'énergie chimique du méthane produit peut être convertie par combustion :
- en énergie thermique et ainsi chauffer des circuits d'eau ;
- en énergie mécanique dans le moteur thermique d'un véhicule ;
- en énergie électrique si l'énergie mécanique issue de la combustion est convertie grâce à un moteur thermique et un alternateur.
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Questions
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1. Doc. 3 et Doc. 4 Lister quelques inconvénients à l'installation et l'utilisation d'éoliennes et de panneaux solaires.
2. Doc. 2 Comparer les émissions de gaz à effet de serre de ces installations avec celles des centrales thermiques fossiles (charbon et gaz naturel). Conclure quant aux avantages de l'éolien et du solaire.
3. Doc. 5 Expliquer pourquoi l'utilisation de biogaz issu de la méthanisation présente une empreinte carbone moins importante que celle du gaz naturel.
4. Doc. 3 , Doc. 4 et Doc. 5 Élaborer les chaînes énergétiques du panneau solaire et du méthaniseur.
5. Doc. 1 Identifier les deux ressources en énergie à privilégier par le village d'Eklaugy pour élaborer son mix énergétique renouvelable.
6. Doc. 2 Parmi ces deux ressources, identifier celle qui présente un plus grand intérêt en termes d'émissions de gaz à effet de serre. Expliquer d'où proviennent néanmoins les émissions de gaz à effet de serre estimées.
7. Doc. 1 , Doc. 2 , Doc. 3 , Doc. 4 et Doc. 5 Sous la forme d'un poster à présenter au conseil municipal, proposer un mix énergétique adapté au village d'Eklaugy qui limiterait au maximum les émissions de gaz à effet de serre.
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5. Doc. 1 Identifier les deux ressources en énergie à privilégier par le village d'Eklaugy pour élaborer son mix énergétique renouvelable.
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