DNB 2017PondichéryCorrigé complet

Énergies renouvelables : chaîne énergétique de l'éolienne, Ec, rendement

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences6 questions

Notions BO couvertes

T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)

Dans certaines zones venteuses du Sud, on observe des champs d'éoliennes. On étudie pourquoi l'éolien seul ne peut pas suffire à la consommation française.

1.Partie 1, Sources d'énergie renouvelables (4 pts)

Pictogrammes représentant les principales énergies renouvelables : solaire, éolienne, hydraulique, biomasse, géothermie — Document, Énergies renouvelables.

Question 1

4 pts

T3.5

Dans l'image ci-dessus, on recense différents types d'énergies renouvelables. Les nommer et associer à chacun une source d'énergie.

2.Partie 2, Chaîne énergétique de l'éolienne (4 pts)

Chaîne énergétique d'une éolienne : pales → alternateur → réseau électrique — Schéma, Chaîne énergétique d'une éolienne.

Question 2

4 pts

T3.5

Compléter la chaîne énergétique (vent → ... → alternateur → ... → réseau) avec : énergie cinétique, mécanique, électrique, thermique.

3.Partie 3, Étude énergétique d'une éolienne (10 pts)

Données pour une éolienne (par an)

Énergie cinétique du vent : 17 530 MW·h
Énergie mécanique produite : 10 510 MW·h
Énergie électrique produite : 4 030 MW·h

Question 3a

4 pts

T3.5

On considère une masse d'air de 1 kg, dont la vitesse passe de la valeur 3 m/s à 9 m/s. En s'appuyant sur un calcul, dire si l'énergie cinétique de la masse d'air :

a. reste la même ;
b. est multipliée par 3 ;
c. est multipliée par 9.

Question 3b

6 pts

T3.5

Le physicien allemand Albert Betz affirme que 60 % seulement de l'énergie cinétique du vent est transformée en énergie mécanique au niveau des pales. Vérifier par un calcul l'affirmation du physicien allemand Betz.

4.Partie 4, Faisabilité d'un parc 100 % éolien (7 pts)

Données

Consommation française annuelle : 478 200 GW·h
Production d'une éolienne : 4 030 MW·h/an
Surface minimale par éolienne : 24 hectares
1 GW·h = 1 000 MW·h
Surface d'un département : ≈ 2 850 000 hectares

Question 4a

4 pts

T3.5

Sachant que la production électrique annuelle d'une éolienne est de 4 030 MW·h et que la surface minimale nécessaire à son installation est de 24 hectares, évaluer par un calcul la surface qu'occuperait un parc éolien répondant aux besoins de la consommation française.

Question 4b

3 pts

T3.5

Expliciter, en apportant au moins deux arguments, pourquoi l'énergie éolienne ne peut pas être le seul choix pour répondre aux besoins croissants en électricité.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.