Les énergies renouvelables    2

Présentation de l'atelier 3                                               

Objectifs pédagogiques  3                                                                                          

Déroulement de l'atelier           3                                     

Descriptif du matériel                                                   5

Infos+ : Les énergies renouvelables                            6                                                                                             Énergies renouvelables, énergies non renouvelables 6

Panorama des énergies renouvelables                6

La Bretagne et les énergies renouvelables 8

Stations en site isolé                         9                            

Ressources documentaires      10

Annexes        11

Présentation de l'atelier

Le développement durable devient  un  enjeu planétaire et  les énergies  renouvelables  sont une 

des pistes préconisées.

Dans le cadre de l'éducation au développement durable, l'atelier « Les énergies renouvelables » 

participe à sensibiliser les jeunes aux énergies renouvelables et plus particulièrement ici dans le 

domaine des télécoms.

Cet atelier pratique s'adresse aux élèves des classes de CM1 à la 5ème.

La salle est équipée de 13 ordinateurs multimédia et d'un tableau interactif.

Objectifs pédagogiques

­ Aborder la thématique des énergies renouvelables

­ Sensibiliser les élèves à la question de l'énergie (production, stockage, consommation)

­ Expérimenter et manipuler du matériel « grandeur nature » mis à leur disposition à la Cité des télécoms

­  Les  amener  à  comprendre  les  enjeux  de  l'utilisation  des  énergies  renouvelables,  notamment  dans  le 

domaine des télécoms (avantages et inconvénients).

Déroulement de l'atelier

L'atelier « Les énergies renouvelables » dure 90 min et se déroule en 4 parties :

­ Introduction : jeu de tri des énergies renouvelables et non renouvelables

­ « Tests énergie » : découverte des énergies solaire et éolienne par la démarche scientifique

­ « Opération énergie » : présentation de la mission et remise de l'équipement, 4 défis « Bonus énergie » à 

relever à l'extérieur ! Puis, jeu sur ordinateur : faire fonctionner virtuellement un site en toute autonomie.

­ Ouverture sur les projets télécoms en sites isolés. 

Les énergies renouvelables    3

Introduction 

Jeu de tri pour différencier les énergies renouvelables des énergies non renouvelables (jeu multimédia sur 

le tableau numérique interactif).

« Tests énergie » 

« Opération énergie » 

­ Préparatifs : 

Chaque groupe d’élèves, par équipe de 2, 3 ou 4, se voit remettre une fiche « Opération énergie ».

­ « Bonus énergie » : 

A  l’extérieur,  sur  l’esplanade,  chaque équipe part  relever des défis « Bonus énergie ». Elle  remplit  la  fiche 

« Opération énergie » en relevant la production d’énergie nécessaire à l'alimentation d'appareils de télécoms, 

en branchant son dictaphone pour écouter un message, etc.

­ Jeu sur ordinateur : 

A  leur  retour,  les  élèves  utilisent  un  jeu  applicatif  afin  de  faire  fonctionner  virtuellement  un  site  en  toute 

autonomie.

Conclusion 

Ouverture sur les projets réalisés par des opérateurs télécoms à l'étranger. 

Les énergies renouvelables    4

L’animateur  s’appuie  sur  la  démarche  scientifique  pour  faire  découvrir  les  énergies  renouvelables  en 

réalisant quelques expériences avec les élèves dans l'atelier.

Ces tests de matériel leur permettent de préparer leur future mission. 

L'animateur  interroge  les élèves : Comment produire de  l'électricité à partir 

de différentes sources d'énergie renouvelable ?   

Il invite les élèves à formuler des hypothèses pour répondre aux situations 

suivantes :

­ Comment un panneau solaire produit­il de l'électricité ?

­ Comment une éolienne produit­elle de l'électricité ?

­ Quel est le principe de fonctionnement d'un alternateur ?

Les  hypothèses  avancées  sont  vérifiées  et  des  éléments  de  réponses  sont  apportés  par des 

expérimentations avec l'animateur ou en binôme.

Les énergies renouvelables    5

Infos+ : Les énergies renouvelables

Énergies renouvelables et énergies non renouvelables

L'énergie se transforme...

L’énergie  se  transforme  et  se  transmet  de  différentes  manières,  elle  ne  disparaît  jamais…Par  exemple, 

l’énergie produite par le Soleil est captée par l’herbe. L’herbe est broutée par la vache, qui récupère ainsi son 

énergie chimique. En mangeant de la salade et de la viande, nous absorbons l’énergie chimique des plantes 

et celle stockée dans les muscles de la viande. Nos muscles transforment cette énergie chimique en énergie 

mécanique, pour faire du vélo. En pédalant, une partie de cette énergie est ensuite transformée en énergie 

électrique pour alimenter une dynamo et éclairer la route. L'énergie nous est utile pour toutes les tâches du 

quotidien,  en  fait,  nous  avons  besoin  d'énergie  pour  toute  action,  notamment  pour  nous  chauffer,  nous 

éclairer et nous déplacer.

Des énergies qui s'épuisent...

Certaines sources d'énergie se renouvellent continuellement, d'autres s'épuisent au fur et à mesure qu'on les 

utilise, c'est  le cas des énergies non  renouvelables :  l'énergie nucléaire  (l'uranium) et  les énergies  fossiles 

(charbon, gaz naturel, pétrole). A l'inverse, les énergies renouvelables sont presque inépuisables. 

Depuis  1950,  les  besoins  énergétiques  ont  quintuplé  en  raison  de  l'accroissement  de  la  population  et  de 

l'industrialisation. A ce  rythme,  toutes  les  réserves,  fossiles et nucléaires, sont appelées à disparaître dans 

les deux  siècles à  venir alors qu'elles  représentent aujourd'hui  l'essentiel de  l'énergie consommée dans  le 

monde.

Vers une consommation plus durable ?

Le  recours aux  énergies  renouvelables  s'inscrit  dans une  démarche plus  globale,  celle du  développement 

durable.  C'est  en  2002,  lors  du  sommet  de  la Terre  à  Johannesburg  que  ses  principes  ont  été  posés :  le 

développement  durable  est  un  modèle  économique  conciliant  croissance  économique,  protection  de 

l'environnement et progrès social. En matière d'énergie,  il s'agit de répondre équitablement aux besoins de 

tous,  tout  en préservant  les  ressources  de  la planète : maîtriser  la  consommation d'énergie,  privilégier  les 

énergies renouvelables ou énergies propres qui ne rejettent pas de gaz à effet de serre et sont inépuisables, 

permettre l'accès à l'électricité pour tous...

Panorama des énergies renouvelables : solaire et éolien

L'énergie solaire

L'énergie  solaire  est  basée  sur  la  conversion  des  rayons  lumineux  en  électricité.  Les  panneaux  solaires 

photovoltaïques  n'utilisent  pas  que  la  lumière  directe  disponible  par  temps  dégagé,  mais  aussi  ce  qu'on 

appelle le “rayonnement diffus” provenant des nuages. 

Les énergies renouvelables    6

© EDF

1/ Les panneaux solaires, composés de cellules, captent  la lumière du soleil. 2/ Sous l'effet de la lumière, le silicium contenu dans chaque cellule  libère des électrons pour créer un courant électrique continu. 3/ Un onduleur transforme ce courant en courant alternatif. 4/ L'électricité est consommée par les appareils électriques. Si l'installation est raccordée au réseau, l'électricité peut être ré­injectée dans le réseau. Sinon elle peut être stockée dans des batteries. 

Source: : http://jeunes.edf.com/article/Comment­fonctionne­une­installation­photovoltaique­individuelle­­,175

Le photovoltaïque en site isolé

Certains  sites  ne  peuvent  pas  être  reliés  au  réseau  public  de  distribution  car  il  est  techniquement  trop 

complexe d’étendre le réseau  jusqu’à eux (en zone montagneuse par exemple) ou parce que le coût d’une 

telle opération n’est pas justifié par rapport à d’autres solutions existantes. Ces installations, appelées « sites 

isolés », concernent particulièrement les lieux comme des bergeries, des habitations isolées, des phares et 

des balises, etc.

Ces  installations se  composent  d’un ou plusieurs modules photovoltaïques, d’un régulateur* de  charge,  de 

batteries d'accumulation pour fournir de l’énergie et éventuellement d’un onduleur**. 

En hiver, le soleil étant plus bas sur l'horizon mais les besoins d’électricité sur le site étant aussi importants 

qu’en été, si ce n’est davantage, les modules sont plus inclinés que dans les systèmes raccordés au réseau : 

idéalement à 45° avec l’horizontale. 

 

Le photovoltaïque raccordé au réseau 

Ce type de système, centralisé (centrale solaire photovoltaïque) ou décentralisé, est constitué d'un ensemble 

de modules solaires photovoltaïques reliés entre eux et branchés sur un ou plusieurs onduleur(s) eux­mêmes 

connecté(s) au réseau de distribution ou de transport d'électricité. 

Les modules photovoltaïques  sont  habituellement apposés sur un pan de  toiture  (habitations  individuelles, 

industrielles ou agricoles ou un mur antibruit exposés au sud.

L'énergie éolienne

Les éoliennes industrielles

Les éoliennes permettent de convertir la force du vent en électricité. Elles peuvent produire de l'énergie dès 

que les vents atteignent 15 km/h et jusqu'à 90 km/h, leur rendement devenant optimal à partir de 50 km/h. La 

puissance d'une éolienne peut atteindre jusqu'à 2 MW.

Les éoliennes domestiques en site isolé 

Le mât a une taille plus réduite (2 à 30 m) par rapport aux éoliennes industrielles et la puissance électrique 

est comprise entre 100 W et 36 kW.

Les installations domestiques en site relié à un réseau de distribution

En cas de vent insuffisant, la maison est alimentée par le réseau de distribution. Le surplus est vendu à EDF.

  

Les énergies renouvelables    7

1/ Sous l'effet du vent, l'hélice se met en marche. 2/ L'hélice entraîne un axe dans la nacelle, relié à un alternateur. L'alternateur produit de l'électricité. 3/ Un transformateur situé à l'intérieur du mât élève la tension du courant électrique produit par le générateur.

Source : 

http://jeunes.edf.com/article/Comment­fonctionne­une­eolienne­­,136

Info +L'alternateur 

Composé  d'une  bobine  de  cuivre  et  d'un  aimant, l'alternateur est un dispositif qui produit de l'électricité (un courant alternatif et une tension alternative). Ce sont les bornes  de  la  bobine  fixe  qui  fournissent  une  tension alternative lorsque l'aimant tourne. Source:

http://physique­chimie­college.fr/Definitions­fiches­science/alternateur.html

* régule les charges et les décharges de la batterie.

** dispositif permettant de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source de courant continu.

© EDF

La Bretagne et les énergies renouvelables

L'usine marémotrice de la Rance 

d’une consommation en électricité d’une ville comme Rennes, c’est­à­dire plus de 220 000 habitants.

Elle  était  la  seule  usine  au  monde  à  produire  de  l’électricité  de  façon  industrielle  jusqu’en  2011,  année 

pendant laquelle une usine marémotrice a été mise en service en Corée du Sud (254 MW). D’autres projets 

sont à l’étude en Inde, au Royaume­Uni, en Russie. 

Les éoliennes offshore en baie de Saint­Brieuc

Une  éolienne  “offshore”  est  une  éolienne  installée  en  mer  qui  fonctionne  de  la  même  manière  qu'une 

éolienne  terrestre.  Les  vents marins étant  plus  forts  et  plus  réguliers que  sur  terre,  les  éoliennes offshore 

produisent  en  moyenne  60%  d’électricité  de  plus  que  celles  sur  terre.                                                                           

Le  parc  éolien  offshore,  situé  à  une  trentaine  de  kilomètres  au  large  de  Saint­Brieuc,  comprendra  une 

soixantaine d’éoliennes. La puissance électrique totale sera de 500 MW, soit l’équivalent de la consommation 

moyenne de plus de 200 000 foyers (hors chauffage). Ce parc éolien sera mis en service à partir de 2020. 

Les hydroliennes au large de Bréhat

  

 

variable. Ce courant est ensuite  redressé grâce à un convertisseur offshore  immergé, puis  il est  transporté 

jusqu'à la côte par un câble de 15 km. Ce câble rejoint un poste situé à terre pour être raccordé au réseau de 

distribution d'électricité. D’une puissance de 2 MW, les hydroliennes alimenteront entre 2000 et 3000 foyers. 

En 2016, deux hydroliennes ont été mises en service et connectées au réseau.

Les énergies renouvelables    8

Une  usine  marémotrice  produit  de  l'électricité  grâce  aux  marées 

montantes  et  descendantes.  Ce  dispositif  consiste  à  créer  une 

retenue d'eau artificielle grâce à un barrage fonctionnant dans les 

deux sens. Le barrage crée alors une différence de hauteur d'eau 

et permet à l'eau d'être turbinée deux fois par marée (lors du flux et 

du reflux). 

Inaugurée en 1966, l’usine marémotrice de la Rance est implantée 

dans  le département d'Ille­et­Vilaine. La puissance de cette usine 

marémotrice est de 240 mégawatt (MW). Elle produit l’équivalent 

Les  hydroliennes  utilisent  les  courants  marins  pour  produire  de 

l'électricité. 

Le parc de Bréhat sera composé de 4 hydroliennes de 16 mètres de 

diamètre  et  de  850  tonnes  chacune.  Chaque  hydrolienne  est 

constituée d'une  turbine munie d'un  trou  central  (pour  laisser  passer 

les  animaux  marins).  Le  courant  des  marées  fait  tourner  la  turbine, 

cette rotation entraîne un alternateur qui produit un courant électrique 

Stations en site isolé

Les opérateurs télécoms

Les opérateurs de télécoms proposent des équipements utilisant des énergies renouvelables pour alimenter 

une station de téléphonie mobile en site  isolé.  Ils  implantent des stations mobiles à énergie solaire ou des 

stations hybrides fonctionnant à l’énergie solaire et éolienne.

Station solaire

Dans  le  but  de  réduire  sa  consommation  d’énergie  de  15%  et  ses  émissions  de  CO2  de  20%  d’ici  2020, 

Orange installe en Afrique, depuis 2006, des stations mobiles à énergie solaire appelées “stations Oryx”. Ce 

type  de  station  a  pour  but  de  remplacer  les  relais  mobiles  implantés  dans  les  zones  rurales  jusqu’alors 

alimentés par un groupe électrogène au fuel, très polluants et très consommateurs en énergie.

Dans les stations solaires, les panneaux photovoltaïques transforment les rayons lumineux en électricité. Une 

batterie permet de stocker le surplus d’énergie pour le redistribuer la nuit.

La  production  annuelle  d’un  surplus  d’énergie  de  25  %  a  été  redistribué  aux  villages  environnants 

(alimentation des écoles, des hôpitaux, éclairage public).

Station hybride : solaire et éolien 

En France

L'utilisation  de  l'énergie  solaire  et/ou  éolienne  n'est  pas  réservée  au  seul  domaine  des  télécoms  mais 

concerne tous les sites dits « isolés », c'est­à­dire non raccordés au réseau électrique (bergeries isolées, 

refuges de montagne, habitations  isolées, phares et  balises, etc.). En France, environ 600  lieux sont ainsi 

équipés en solaire.

  

Les énergies renouvelables    9

Alcatel­Lucent  a  collaboré  avec  Vodafone  dans  l'installation  de 

stations hybrides au Quatar. Près de 3100 sites, notamment en Inde, 

ont déjà remplacé leurs générateurs diesel par des systèmes hybrides 

fonctionnant  à  l'énergie  solaire  et  éolienne.  Cette  démarche  a  déjà 

permis de réduire de 70 % l'utilisation de diesel. L’éolienne du site du 

Qatar a été  installée au sommet d’un mât existant afin de profiter de 

vents plus forts. Le contrôleur d’énergie assure un contrôle intelligent 

afin  d’utiliser  simultanément  l’énergie  des  panneaux  photovoltaïques 

et celle de  l’éolienne, selon  l’intensité du soleil et  la vitesse du vent. 

Ainsi,  chaque  seconde,  les  deux  sources  sont  exploitées  au 

maximum. Le surplus d'énergie est redistribué pour alimenter le centre 

informatique d'une école et une pompe à eau.

Ressources documentaires

Sites Internet

­ Ministère de l'Ecologie, du Développement durable et de l'Energie :

 http://www.developpement­durable.gouv.fr/

 ­ Education Nationale sur le développement durable :

http://www.education­developpement­durable.fr/ 

http://www.education­developpement­durable­primaire.fr/ 

­ France TV Education sur le développement durable :

http://education.francetv.fr/developpement­durable 

­ EDF Espace enseignant :

http://enseignants.edf.com/ 

­ L'école de l'énergie (EDF) : 

http://www.edf.com/html/ecole_energie/index.php?jeu=jeu03 

­ CEA : Espace jeunes :

http://www.cea.fr/jeunes

http://www.cea.fr/jeunes/themes/les­energies­renouvelables

http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations­flash/energies

 ­ Futura sciences :

http://www.futura­sciences.com/fr/definition/t/developpement­durable­2/d/energie­renouvelable_6634/ 

­ Minisite Orange sur les énergies renouvelables :

http://www.orange.com/sirius/dossiers_anim/orangegreen/

­ Planète énergies :

http://www.planete­energies.com/ 

­ Emission C'est pas sorcier " Nouvelles énergies : la planète carbure au vert "

http://c­est­pas­sorcier.france3.fr/?page=emission&id_article=265

­ Installations en site isolé :

http://www.photovoltaique.info/Site­isole.html 

Liens avec le programme scolaire

­ Cycle 3 : Sciences et technologie

­ Cycle 4 : technologie, physique

­ Socle commun de connaissances de compétences et de culture : 2, 3 et 4

  

Les énergies renouvelables    10

Annexes

Les  fiches  proposées  dans  cette  rubrique,  permettront  à  l'enseignant  de  récapituler  et  d'approfondir 

les notions vues lors de l'expérimentation avec l'alternateur : 

Fiche « Alternateur » pour les élèves de CM

Fiche « Alternateur » pour les élèves de 6ème ­ 5ème 

Les énergies renouvelables    11

CM

Alternateur

Nom :

A quoi sert un alternateur ?

A faire tourner une éolienne

A produire de l'électricité

A faire fonctionner des panneaux solaires

65

Alternateur

Nom :

A quoi sert un alternateur ?…........................................................................................…........................................................................................

Ce dossier a été réalisépar l'équipe de médiationde la Cité des télécomsde Pleumeur­Bodou / 2016­2017

Pour toute information pédagogique,vous pouvez joindre l'équipe de médiationau 02 96 46 68 50