Comment
les énergies maritimes peuvent-elles
produire de l'énergie électrique ?
E-D.Gabriel
G-M.Julie
L.Elise
L.Romane
3°D
INTRODUCTION
Depuis la fin du XIXème siècle, la houle et les vagues constituent une source d'énergie dont la récupération occupe l'esprit de l'homme.
Dans l'ouvrage de Alphonse Berget "Vagues et marées", on peut déjà trouver quelques dispositifs proposés pour récupérer l'énergie cinétique représentée par le mouvement des vagues. Un premier engin, qui n'avait pas la forme du prototype final, fut testé dans le port de Doélan, en Bretagne, au printemps 1979.
Depuis lors, de nombreuses solutions ont été envisagées jusqu’à finalement arriver à l’invention révolutionnaire de l’hydrolienne. Il convient donc de se demander comment ce dispositif technologique est-il capable de capter l’énergie maritime pour la transformer en énergie électrique utilisable par l’Homme ?
1 - Quels éléments naturels constituent une source d'énergie ?
Les vagues et la houle constituent une source d'énergie naturels.
2 - Quelle est le type d'énergie produit par les vagues ?
Elles produisent de l'énergie électrique .
3 - Cette énergie utilisée est-elle polluante, gratuite, limitée, renouvelable, infinie ? (plusieurs réponses sont possibles)
Cette énergie et renouvelable mais à la fois limitée
UNE SOLUTION : L’HYDROLIENNE
- Les hydroliennes sont des sortes d’éoliennes subaquatiques dont les pales sont mises en mouvement par les courants marins.
- Elles comportent une roue à aubes ou une hélice constituée de pales montées sur un arbre dont la rotation entraîne une génératrice électrique. Leur diamètre est compris entre 10 et 20 mètres.
- Ces hydroliennes ont vocation à être immergés à 30 à 40 mètres de profondeur dans des zones de fort courant (supérieur à 4 ou 5 nœuds).
4 - Comparer une éolienne et une hydrolienne. Trouver 3 points communs au minimum
L'hydrolienne et l'éolienne fonctionne de la même manière et on a peu près la même structure qui s'adapte en fonction de leur milieu . Les deux sont assez grandes
ETUDE DE L’HYDROLIENNE
Pour utiliser l’énergie des courants marins, il faut utiliser des méthodes dérivées de celles qu’utilise l’énergie du vent (éoliennes). Ces machines s'appellent des hydroliennes.
Le principe consiste donc à faire tourner des hélices ou des turbines par les courants marins.
5 - Quelle est la fonction d'usage d'une hydrolienne ? (à quoi sert cet objet technique ?)
L'hydrolienne sert à récupérer l'énergie de la mer .
6 - Dans quel milieu naturel se placent les hydroliennes ? (2 réponses au minimum)
Dans les courants aquatique marins et d'eau douce .
7 - Quelle est l’élément entraîné par les courants marins ?
C'est la houle et les vagues .
DES HYDRAULIENNES DANS L'AUDE
8 - Combien d’hydroliennes sont en service dans l'Aude ? Dans quel village ?
Il y a 4 hydroliennes a Carcassonne
LES DIFFERENTS TYPES D’HYDROLIENNES
9 - Pourquoi sont-elles fixées au sol marin par un socle ?
Pour ne pas être emportées par les courant marins trop puissant .
LES DIFFERENTS TYPES D’HYDROLIENNES
10 - Quelle est l’élément entraîné par la houle ?
Les vagues sont entrainées par la houle .
11 - Ces hydroliennes sont-elles posées au fond de la mer ? Justifier
Non elles sont sur des orbes flottantes .
12 - Pourquoi sont-elles amarrées par des câbles au fond de la mer ?
Se sont des lignes de mouillages pour être reliées entre elles .
LES DIFFERENTS TYPES D’HYDROLIENNES
13 - Où sont placées ces hydroliennes ?
Gênent-elles la circulation des bateaux ?
Elles sont placées près de l'embouchure des fleuves et dans les fond marins , elle ne gêne donc pas la circulation marines .
14 - Pourquoi groupe-t-on plusieurs hydroliennes côte à côte ?
Pour recouvrir une grande surface de fonds marins .
ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE
A qui le produit rend-il service ?
Sur quoi agit le produit ?
Dans quel but ?
15 - Compléter le diagramme "bête à cornes"
Sur les fonds marins
A ceux qui utilise l'électricité
Pour générer de l'électricité
ETUDE DE L’HYDROLIENNE
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Une hydrolienne est une machine qui doit répondre aux critères suivants :
- Se maintenir en place et résister aux forces hydrodynamiques du courant
- Turbiner au mieux le flux d’eau pour produire de l’énergie mécanique
- Transformer l’énergie mécanique en énergie électrique
- Exporter la production électrique vers le réseau à terre
- Ne nécessiter qu’un minimum de maintenance
- Gêner au minimum la navigation et le milieu vivant
- Produire une énergie à un coût acceptable
ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE
16 - Retrouver les fonctions suivantes (la première réponse est donnée)
FP1 : Produire de l'énergie électrique à partir des courants marins
FC4 : Se maintenir en place et résister aux forces hydrodynamiques du courant marin
FC3 : Avertir les transports marins de la présence d'hydrolienne, gêner au minimum la navigation
FC2 : Résister à l'environnement
FC1 : nécessiter un entretien minimal, être accesible
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Chaque hydrolienne a une structure à peu près semblable : elle est composée d’une base qui permet de la fixer au sol et d’un rotor qui tourne avec l’énergie cinétique des courants marins.
Ce rotor entraîne alors un alternateur qui transforme l’énergie mécanique énergie électrique.
Enfin l’électricité produite est envoyée sur terre par des fils électriques posés au fond des océans.
SCHEMA FONCTIONNEL DE L'HYDRAULIENNE
capter l’énergie cinétique de l’eau et la transformer en énergie mécanique
Courant
marin
Accroître la vitesse
de rotation
et faire tourner l'alternateur
Transformer l'énergie mécanique
en énergie électrique
Electricité
Pâles
Engrenages
Rotor
Stator
17 - Compléter le schéma fonctionnel en déplaçant les blocs texte
La turbine de l’hydrolienne permet la transformation de l’énergie cinétique d’un courant d’eau en énergie mécanique , qui est quant à elle transformée en énergie électrique par un alternateur
.
ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE
18 - Compléter le schéma fonctionnel en déplaçant les 4 blocs texte
Analyse d'un graphique
19 - Quelle est la vitesse du courant à 5 m sous la surface ? 3m/s
20 - Quelle est la vitesse du courant à 35 m sous la surface ? 2,5 m/s
21 - Quelle est la vitesse du courant à ras de l'eau ? 3m/s
22 - Quelle serait la position idéale de l'hydrolienne pour avoir un bon rendement ?
L'idéal serait 20m sous l'eau .
23 - Quel serait l'inconvénient majeur ?
Ca serait que les m/s ne seront pas exact
Graphique de la vitesse de l’eau en fonction de la distance sous la surface
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By lr1981
