Comment
les énergies maritimes peuvent-elles
produire de l'énergie électrique ?
M. Lou
F.D Océane
M. Iman
3ème a
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 mécanique 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 - En quelle année, Alphonse Berget image-t-il un dispositif proposé pour récupérer l'énergie mécanique représentée par le mouvement des vagues ?
C'est dans le livre de 1923 qu'Alphonse Berget imagine des dispositifs pour récupérer l'énergie mécanique représentée par le mouvement des vagues.
2 - Insérer une image représentant l'hydrolienne imaginée par Alphonse Berget
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).
3 - Comparer une éolienne et une hydrolienne. Quel sont leurs points communs (2 réponses au minimum) Une éolienne et une hydrolienne ont le même mouvement de rotation et produisent de l'électricité.
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.
4 - Quelle est la fonction d'usage d'une hydrolienne ? (à quoi sert cet objet technique ?)
une hydrolienne est une turbine hydraulique (sous-marine ou à flots) qui utilise l'énergie cinétique des courants marins ou fluviaux, comme une éolienne utilise l'énergie cinétique du vent.
5 - Dans quel milieu naturel se place les hydroliennes ?
Les hydroliennes se placent dans l'eau
6 - Quelle est la partie entraînée par les courants marins ?
Les hélices sont entrainées par les courants marins.
7 - L'énergie utilisée est-elle payante, gratuite, limitée, renouvelable, infinie ?
L'énergie utilisée est renouvelable
DES HYDRAULIENNES DANS L'AUDE
8 - Combien d’hydroliennes sont en service dans l'Aude ?
4 hydroliennes vont être mises en service dans l'Aude.
LES DIFFERENTS TYPES D’HYDROLIENNES
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10 - Pourquoi sont-elles fixées au sol ?
Elles sont fixées au sol pour ne pas être emportées par le courant.
LES DIFFERENTS TYPES D’HYDROLIENNES
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12 - Citer 2 objets utilisant le même principe.
Le moulin à vent et les éoliennes.
13 - Ces hydroliennes sont-elles posées au fond de la mer ? JustifierLa turbine est totalement immergée, mais " tête en bas " sous une barge flottante.
14 - Pourquoi sont-elles amarrées par des câbles au fond de la mer ?L'hydrolienne est amarrée par des lignes de mouillage.
C'est une technologie exclusive et unique dans le panorama des énergies marines et fluviales. C'est:
- La plus facile à fabriquer, installer, déplacer, entretenir, réparer, neutraliser, démanteler.
Installation/Désinstallation: Un jour/Une personne
LES DIFFERENTS TYPES D’HYDROLIENNES
13 - Ces hydroliennes sont-elles flottantes ou posées au fond de la mer ?
D'après vous, pourquoi ? Ces hydroliennes sont posées au fond de la mer afin de ne pas gêner la navigation mais elles peuvent recouvrir une grande surface de fonds.
ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE
A qui le produit rend-il service ?
Sur quoi agit le produit ?
Dans quel but ?
produire de l'électricité.
sur le développement durable et sur les énergies renouvelables.
A l'environnement et à l'homme.
ETUDE DE L’HYDROLIENNE
DOCUMENT RESSOURCE POUR LA PAGE SUIVANTE
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
15 - Retrouver les fonctions suivantes en inscrivant l'abréviation à gauche des phrases ci-dessous
La première réponse est donné pour modèle
FC4 - résister à son environnent maritime (eau, sel de mer, etc.)
FC2 - nécessiter un entretien minimal
FC5- Être relié au réseau électrique (pour le transport de l'énergie)
FP- Transformer l'énergie hydrolienne de l'eau en énergie électrique
FC3- Gêner au minimum la navigation et le milieu vivant
FC6- Se maintenir en place et résister aux forces hydrodynamiques du courant marin
DOCUMENT RESSOURCE POUR LA PAGE SUIVANTE
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
16 - 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
17 - Compléter le schéma fonctionnel en déplaçant les 4 blocs texte
Analyse d'un graphique
18 - Quelle est la vitesse du courant à 5 m sous la surface ?a 5 mètres sous la surface la vitesse est de 3 mètres par secondes.
19 - Quelle est la vitesse du courant à 35 m sous la surface A 35 mètres sous la surface, la vitesse est de 2,5 mètres par seconde. ?
20 - Quelle est la vitesse du courant à ras de l'eau ? Au ras de l'eau la vitesse est de 3 mètres par seconde.
21 - Quelle serait la position idéale de l'hydrolienne pour avoir un bon rendement Il faudrait que lhydrolienne soit à la surface.
22 - Quel serait l'inconvénient majeur ? Cela gênerait probablement le trafic fluviale.
Graphique de la vitesse de l’eau en fonction de la distance sous la surface