UF3.2-M1-Energie

Energie et puissanceLes ressources , La puissance, L’énergie , Le rendement

Conversion d’énergie La Production , La conversion, Le stockage

Energie thermiqueLe Transfert Thermique , La calorimétrie, les machines thermiques

18h – 1 ECTS – 10 UF

http://www.worldometers.info/fr/

Energie

369 202 311 Energie employée aujourd'hui dans le monde entier (MWh), dont:

299 052 246 - provenant de sources non-renouvelables (MWh)

70 150 065 - provenant de sources renouvelables (MWh)

2 756 569 232 038 Energie solaire atteignant la Terre aujourd'hui (MWh)

79 010 270 Pétrole pompé aujourd'hui (barils)

1 274 115 270 165 Pétrole restant (barils)

15 168 Jours restants jusqu'à la fin du pétrole

1 151 293 579 667 Gaz restant (boe)

60 594 Jours restants jusqu'à la fin du gaz

4 401 175 648 946 Charbon restant (boe)

151 765 Jours restants jusqu'à la fin du charbon

http://www.worldometers.info/fr/

TWh / an 2003 2010 2020 2030 2040 2050

Production totale 16 662 20 030 25 617 31 589 38 245 46 501

Energies fossiles 11 015 13 226 17 778 22 741 28 574 36 206

Nucléaire 2 641 2 984 2 975 2 867 2 797 2 730

Energies renouvelables 3 007 3 821 4 864 5 981 6 875 7 564

Consommation finale d'énergie 13 675 16 568 21 279 26 282 31 951 39 008

1.2 : Production de l'énergie électrique :Production d'électricité dans le monde de 2010 à 2050 

Scénario de référence de l'AIE - selon WEO 2004 (extrapolé pour 2040 et 2050) En TWh / an - téraWatt heures par an 

AIE : Agence Internationale de l'Energie (IEA : International Energy Agency) WEO : World Energy Outlook (Perspective de l'énergie mondiale) 

Qu'est ce qui relie puissance et énergie :exemple avec une ampoule à incandescence de 100W puis avec une ampoule à économie d'énergie de 20 W qui produit le même éclairement. Pour une durée de 5h/jour , pour une jour, une semaine, un mois , un an .

Consommation énergétique industrielle : exemple usine ..

Définir la chaîne énergétique d'un système : dans l'exemple de l'ampoule alimentée par un panneau solaire en déduire le rendement du système et faire la généralisation avec le principe de la conservation de l'énergie. le système absorbe une puissance de 1020W et restitue une puissance de 15W , le rendement du système est donc :

rendement du système complet = Psortie / Pentrée = 15 / 1020 = 1,47 %

mais où est donc la différence entre 1020w et 15w ?la puissance n'a pas disparue mais elle a été dissipé sous forme de chaleur !!!!

le rendement de la lampe seule est de : 15 / 100 = 15%

1.3 : La conversion et l’utilisation de l'énergie :

les convertisseurs statiques : source électrique continue : hacheurs – onduleurssource électrique alternative : redressement – transformateurs

les convertisseurs électromécaniques :source continue : machine à courant continu source alternative : machine synchrone et asynchrone

intérêt pour l'utilisation et le stockage : voiture électrique , ...

il peut y avoir plusieurs convertisseurs dans une chaîne : exemple voiture

stockage d'énergie:Le stockage d'énergie consiste en un transfert d'énergie immédiate, en énergie potentiellement transposable en un travail exécutable, à un moment voulu.

La capacité énergétiqueLa capacité énergétique, en wattheures ou en joules, est supérieure à l'énergie effectivement exploitable (attendu que le temps du transfert de stockage et déstockage en limitera le bilan).

La puissance maximaleLe débit maximal d'énergie par unité de temps, transféré entre deux systèmes (durant la charge ou la décharge). Plus spécifiquement, le stockage est caractérisé par son régime de transition, soit la constante de temps.

Le rendement:Le rendement est le rapport entre l'énergie utilisable à la "décharge" et l'énergie fournie au stockage, contenu d'un modèle accumulateur/application, en fonctionnement.

La cyclabilité:La phase complète d'un cycle se déroule, de la charge de l'accumulateur à sa décharge.Sa cyclabilité est l'évaluation du nombre maximale de cycles réalisables, sachant que des détériorations spécifiques au cours du cycle interviendront sur chaque catégorie de stockage et de son "régime d'utilisation".

1.4 : Stockage de l'énergie :

1.5 : Les transferts thermiques : Conduction – convection – rayonnement

conduction : solide , agitation réseau cristallin depuis la zone chaude vers la zone froide

convection : fluides , la dilatation ( agitation) due à la chaleur « rend » plus léger la portion de fluide chauffée ( grâce à la poussée d'Archimède ( poussée proportionnelle au volume occupé) ), laissant la place pour un fluide plus lourd donc plus froid . ( ce phénomène est plus important que la conduction pour les fluides )

Rayonnement : émission de rayonnement électromagnétiques par le corps chaud , propagation même dans le vide . Dans les solides le rayonnement est rapidement amorti par les solides , l'énergie est déposée à l'entrée du solide .( puis conduction )Sensation de froid dans une maison : les mur sont plus froid que le corps , c'est le corps humain qui rayonne le plus et chauffe les mur , sensation de froid même si la température de la pièce est convenable .Quand les murs sont chaud , ils rayonnent plus que le corps humain et donc on a une sensation de chaleur pour la même température ambiante

Séparation de milieux par un « isolant » :

La résistance thermique , c'est la capacité d'un milieu à résister au passage d'un flux de chaleur .

Rth . =

Rth : résistance thermique du matériau pour une épaisseur donnée (K.m2 / W ) : flux thermique ( W / m2 ) : différence de température entre les 2 faces du matériau ( K ou °C )

Pour déterminer le Flux thermique : c'est la puissance / unité de surface

= P / S

On donne aussi le conductivité du matériau , car cela permet de déterminer la résistance thermique pour une épaisseur quelconque et aussi cela permet la comparaison de matériau entre eux .

= e / Rth

avec e : épaisseur du matériau utilisé lors de la mesure pour déterminer Rth (m) : conductivité thermique du matériau ( W . K-1 . m-1 )

TP : échange thermique matériau ( STI2D) ; TP : calorimètre standard (STI 2D)

isolant avec réflecteur aluminium : ils agissent sur les rayonnement et ont un effet miroir dessus . Par contre ils sont peu efficace pour la conduction ou la convection

la laine de verre est efficace contre la conduction et le rayonnement.

Double vitrage : efficace contre la convection et la conduction , moyen pour le rayonnement

1.6 : les machines thermiques et leurs utilisations :

de la machine à vapeur à la pompe à chaleur