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Résumé

L'année dernière nous avons entendu parler des fameuses Olympiades de Physique. Étant des amies proches toutes autant intéressées par la physique nous avons commencé à réfléchir à un sujet. Dès lors l'idée de faire un sujet en rapport avec l'actualité nous est venue. En effet, un chercheur, que ce soit en physique, en neurochimie ou même en agrologie, a comme priorité de rechercher des solutions aux problèmes qui lui sont contemporains.

Aujourd'hui peu de problèmes relèvent d'une importance aussi grande et pressante que la recherche d'énergies qui pourront remplacer les énergies fossiles. Immédiatement l'énergie hydroélectrique s'est imposée à nous. Nous nous sommes donc documentées et avons commencé à construire notre maquette dans une démarche de recherche. Évidemment nous avons rencontré des problèmes (voir en annexe), mais nous sommes parvenues à les surmonter.

Nous nous sommes axées sur l'optimisation du rendement d'une centrale hydraulique. Dans un système idéal la centrale hydraulique aurait un rendement de 100%. Or, dans des conditions normales, les pertes sont nombreuses et parfois assez importantes pour poser des problèmes. Les pertes principales sont dues aux forces de frottement (les frottements de l’eau avec le tuyau pendant la chute, celle de l’eau avec les hélices de la turbine, et bien d’autres). On ne peut pas vraiment minimiser ces pertes-là. En revanche, nous pouvons choisir le matériel des spires des bobines afin de minimiser la résistance, nous pouvons aussi minimiser l’intensité du courant en augmentant la tension afin d’avoir des pertes minimales pendant la transportation et la distribution de l'énergie.

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SOMMAIRE

Introduction ......................................................... 4

I. Fonctionnement ......................................................... 5

a) L’eau, source d’énergie ..................................................................... 5

b) Groupe turbine/alternateur .............................................................. 8

c) Maquette d’une centrale hydroélectrique........................................ 9

II. Les pertes d’énergie ..................................................13

a) Les pertes de la chute d’eau ........................................................... 13

b) Les pertes de la turbine .................................................................. 15

III. Quel avenir pour l’énergie hydraulique ? ..................19

a) Des inconvénients sociaux .............................................................. 19

b) Une énergie de pointe nécessaire .................................................. 19

c) Une énergie durable ........................................................................ 21

Conclusion .............................................................23

Annexe ..................................................................24

Bibliographie .........................................................25

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Introduction

De nombreuses civilisations se sont servies de la force de l’eau, qui représentait une des sources d’énergie les plus importantes avant l’ère de l’électricité. En effet, depuis l’Antiquité, les hommes ont essayé de contrôler cette force.

Ce fut tout d’abord en 260, près d’Arles qui comportait une succession de moulin à eau, qu’un aqueduc de 10 km et une chute de 18 mètres fut créée.

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Entre les deux Guerres Mondiales, l’hydroélectricité connait un développement spectaculaire avec plus de 50 barrages bâtis entre 1920 et 1940. Puis, en 1962, la moitié de la production française de l’électricité est d’origine hydraulique.

Les centrales hydrauliques sont une solution mise en œuvre dans la production d’électricité car elle utilise une énergie renouvelable, et est, par ailleurs, considérée comme une énergie propre.

A partir de là, une question est soulevée : comment peut-on l’utiliser comme une source de l’avenir?

Pour répondre à cela, nous allons, à l’aide de la création d’une micro-centrale hydraulique, présenter le fonctionnement des centrales hydrauliques. Dans un second temps, nous étudierons les pertes d’énergie engendrées qui peuvent être minimisées, puis nous parlerons de l’avenir de cette énergie.

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I. Fonctionnement a) L’eau, source d’énergie

L’énergie hydroélectrique nécessite un cours d’eau ou une retenue d’eau. La centrale exploite l’énergie potentielle créée par le dénivelé de la chute d’eau.

Source image : http://france.edf.com

La centrale se compose d’un réservoir (1), d’une chute d’eau caractérisée par sa hauteur.

Les forces de frottements étant négligeables dans le tuyau, nous pouvons appliquer la loi de conservation d'énergie. Ainsi :

Em1 = Em2

Epp1 + Ec1 = Epp2 + Ec2

Epp1 = Ec2

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En effet, la vitesse de l'eau à la position (1) est nulle, en choisissant comme référence d'énergie potentielle le niveau (2) on aboutit à Ec1 = Epp2 = 0.

Ainsi donc, l'énergie disponible est Epp1 = m.g.h

avec :

m : la masse d'eau (kg) h : la hauteur de chute (m)

g : l'accélération de la pesanteur (9,81 m.s-2)

On définit la puissance comme étant :

P = dE/dt

Avec

P : puissance utile de la chute d'eau (W)

E : l'énergie disponible (J)

t : le temps (s)

On peut alors calculer la puissance de la chute d'eau en fonction de sa hauteur, sachant que, d'après la définition de la masse volumique m=V*ρ

P = d(V*ρ*g*h)/dt

Avec

ρ : masse volumique de l'eau en kg.m3

V : volume d'eau en m3

ρ,g et h étant des constantes, on fait apparaître l'expression du débit volumique Q=dV/dt

Il en résulte :

P = Q*ρ*g*h

La puissance disponible dans la turbine résulte de la conjonction de deux facteurs:

- la hauteur de la chute;

- le débit de la chute.

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On se ramène donc à mesurer le débit de la chute.

Expérience :

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On remplit la cuve de 0,47 m de longueur et 0,39 m de largeur. On remplit la cuve de 13 cm d'eau de hauteur, on mesure en combien de temps (en secondes) l'eau arrive à 9 cm de hauteur. On obtient un temps de 7,90 secondes. En sachant que le volume de 4 centimètres de hauteur d'eau dans notre cuve est de 7,33.10^-3 m3, on calcule le débit d'eau :

7,33.10^-3/7,90= 9,28.10^-4 m3/s

Le débit est de 9.10^-4 m3/s.

On ne garde qu'un chiffre significatif car cette mesure n'est pas très précise. En effet, on considère que la cuve est un pavé droit, ce qui n'est pas le cas. De plus, il est difficile de faire des mesures précises au dixième de seconde.

b) Groupe turbine/alternateur

On utilise dans le cas de notre projet une turbine «PELTON» (que l'on a réalisé) qui se constitue d'une roue à augets. L'alternateur est en prolongement de la turbine, sa vitesse est donc celle de la turbine (solidarité mécanique). On utilise l'eau pour actionner la turbine, qui elle va mettre en mouvement les aimants placés en face de bobines fixes. On crée ainsi du courant induit.

Afin de mettre en évidence l'induction magnétique, nous avons fait une expérience manuelle.

Expérience : On a utilisé pour cela un aimant droit, une bobine branchée à un oscilloscope. On a ensuite comparé l'intensité obtenue quand l'aimant est immobile par rapport à la bobine, lorsque l'on rapproche l'aimant, enfin lorsqu'on l'éloigne. On a utilisé le logiciel Synchronie afin d'obtenir la courbe suivante :

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On constate que le va-et-vient d'un aimant devant une bobine produit un courant alternatif. En effet le déplacement de l'aimant entraine une variation de champ magnétique au voisinage de la bobine. Il s'en suit une mise en mouvement des électrons au sein du conducteur, un courant électrique. En effet, s'il n'y a pas de variation de champ électrique, alors il n'y a pas de production de courant.

Physiquement le flux magnétique Φ du champ à travers la bobine varie. La loi de Lenz précise que, si une variation de flux Φ(t) apparaît dans un cadre constitué d'un conducteur électrique, une force électromotrice e(t) apparaîtra aux bornes de ce cadre : e = -dΦ/dt

La bobine devient ainsi une «pile» ce qui entraine la production de courant en son sein. (On peut alors fournir du courant alternatif.)

c) Maquette d'une centrale hydroélectrique :

Après avoir étudié le fonctionnement d'une centrale hydroélectrique dans son ensemble, nous avons décidé de fabriquer une maquette à échelle très réduite.

EXPERIENCE : Nous avons utilisé trois bacs en plastiques, un tuyau en cuivre de 2 cm de diamètre, du polystyrène, des cuillères et une «baguette» en plastique, quatre aimants, du fil de cuivre isolé de plusieurs dizaine de mètre, des fils conducteurs.

Après avoir créé un couple turbine/alternateur, que nous avons placé dans un des bacs en plastique, nous avons relié à l'aide du tuyau le bassin rempli d'eau au bac contenant la turbine, et la LED à l'alternateur (par des fils électriques).

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Nous faisons l'expérience de la conversion de l'énergie potentielle en électricité grâce à la maquette.

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Nous enregistrons les courbes qui nous permettent d'analyser les résultats que nous avons obtenu :

On remarque que l'on produit 0,27 Volt et que la période est T= 0,11 seconde.

Donc la fréquence f= 1/T = 1/ 0,11 = 9,1 Hertz.

De plus, la résistance de la bobine est de 22,5 Ω, l'intensité du courant est donc, d'après la formule U = R.I: I= U/R= 0,27/22,5= 0,012 Ampères, ce qui équivaut environ à : 12 mA.

Enfin, la puissance est, d'après la formule: P = R.I^2= 22,5*0,012^2, de 3,24 mW.

Avec un débit de 9.10^-4, on produit 9mW. On suppose que si on veut une plus grande puissance, il est nécessaire d'avoir un débit plus important.

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On remarque par ailleurs ceci:

On peut expliquer cette petite chute de tension à cause de l'imperfection du montage de l'alternateur. En effet, le rotor n'est pas exactement aligné avec le stator. Par conséquent, le maximum de tension produite par chaque bobine est en décalage par rapport à celui des autres.

Voyons l'influence du débit sur la tension produite. Pour cela, nous relions un tuyau au robinet et nous réglons le débit d'eau. Pour connaître le débit, on mesure le temps nécessaire pour remplir une éprouvette graduée de 125mL (encore une fois, à cause de la courte durée de cette action, les mesures ne sont pas très précises).

Première expérience : il faut 3,2 secondes pour remplir l'éprouvette. Le débit est donc de 0,125/3,2 = 0,04L/s = 4e-9 m^3/s. La tension maximale est alors de 0,1V

Deuxième expérience : il faut maintenant 1,3 secondes pour remplir l'éprouvette. Le débit est de 1e-8 m^3/s. La tension maximale est alors de 0,2V.

Nous en concluons que plus le débit est grand, plus la tension produite est grande.

Nous avons étudié dans cette partie, le mécanisme d'une centrale hydroélectrique. Grâce à cette étude, nous avons pu réaliser notre propre maquette et produire de l'électricité. Cependant, nous avons remarqué que lors de la production d'électricité, les pertes ne sont pas négligeables.

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II) Les pertes d’énergie On utilise l’énergie potentielle de pesanteur de l’eau afin de créer de l’énergie électrique.

Source image : http://france.edf.com Dans des conditions idéales, ou les forces de frottement sont négligées et il n’y a pas de pertes dans la turbine, avec Em1 énergie mécanique au point 1 (voir schéma) Em2 énergie mécanique au point 2 (voir schéma) Em3 énergie mécanique au point 3 (voir schéma) Eel3 énergie électrique qui sort du transformateur au point 3 (voir schéma) Eel4 énergie électrique distribuée aux consommateurs (voir schéma) Mais ce n’est pas le cas. En effet, il y a des pertes importantes dans le processus de la transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique.

a) Les pertes de la chute d’eau L’eau tombe d’une grande hauteur. La vitesse du débit est donc très grande. Nous pouvons négliger les turbulences des lignes de l’eau car elles sont très faibles. Dans cette partie on considère donc que l’eau est un fluide parfait. Ainsi, les lignes du débit sont parallèles.

Em1=Em2=Em3=Eel3=Eel4

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On peut donc appliquer l’équation: avec s1 superficie de a coupe verticale du tuyau à l’entrée de l’eau s2 superficie de a coupe verticale du tuyau à la sortie de l’eau v1 vitesse initiale de l’eau v2 vitesse de l’eau quand il sort du tuyau Il n’y a donc, dans des conditions idéales, pas de pertes importantes. De plus, comme le diamètre du tube ne change pas dans sa longueur dans notre maquette, on peut conclure que la vitesse de l’eau en sortant du tuyau est égale à la vitesse initiale de l’eau. Or, dans des conditions normales, ou les forces de frottement sont assez importantes, les pertes pendant la chute de l’eau ne sont pas négligeables. En effet, l’eau ne sort pas avec la même vitesse que celle du début de la chute. Le frottement de l’eau avec le tuyau entraine une augmentation de la température de l’eau. De plus, l’eau est freinée. Il y a donc une variation de l’énergie cinétique pendant le mouvement de l’eau. On exprime le travail des forces de frottements en fonction de la variation de l’énergie cinétique de l’eau. avec Ec2-Ec1 variation de l’énergie cinétique du point ou l’eau commence la chute au point où elle met en mouvement la turbine. On exprime la partie de l’énergie initiale de l’eau qui se transforme en chaleur par la formule:

W(f)=Ec3-Ec1

v1=v2

Q=mc(T2-T1)

s1v1=s2v2

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avec Q chaleur dégagée m masse de l’eau qui tombe T2-T1 variation de la température de l’eau pendant la chute c coefficient (ceau=4180 en unité SI) Nous pouvons schématiser les transformations et les pertes d’énergie :

Ainsi, l’énergie mécanique que possède l’eau dans les barrages est égale à l’énergie potentielle de pesanteur avec m masse de l’eau g = 9,81 m/s2 H hauteur de l’eau Cette énergie se transforme pendant la chute de l’eau. Une partie est perdue sous la forme de chaleur Q, l’autre partie est le travail de la chute d’eau qui est égale à l’énergie cinétique de l’eau dans la turbine car son énergie cinétique dans le barrage est nulle.

b) Les pertes dans la turbine

Il va également y avoir des pertes importantes pendant la production et le transport de l’électricité. C’est dans cette partie de la centrale hydraulique que l’énergie cinétique de l’eau est convertie en énergie électrique. La conversion opérée, appelée conversion électromagnétique statique, se fait dans les transformateurs qui permettent entre autres choses, d’alimenter une charge sous une tension différente de celle de la source. Ces transformateurs permettent plus généralement de transférer, en régime alternatif, de la puissance électrique d’une source placée à l’entrée du transformateur (circuit dit primaire) à une charge placée à sa sortie (circuit dit secondaire). Un transformateur est constitué d’un circuit magnétique fermé sur lequel sont réalisés deux enroulements conducteurs (fil de cuivre bobiné) électriquement indépendants: le Stator Disc (conducteurs, spires) et le Rotor Disc (les aimants). C’est ici que commencent les problèmes car seulement une partie de l’énergie mécanique (mouvement des électrons dans la turbine) est transformée en énergie électrique.

Q=mc(T2-T1) W=Ec3

Em1=Epp1

Epp=mgH

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Nous devons prendre en compte le fait qu’une faible partie des lignes de champ traversant le circuit n’est pas parfaitement canalisée par le circuit magnétique et ne traverse donc pas le circuit secondaire. Ces pertes sont incalculables et de plus elles sont négligeables. Il y a ainsi la formation des courants Foucault (courants qui naissent dans un conducteur en mouvement dans un champ magnétique) dans le transformateur. Les parties métalliques dégagent de l’énergie, il y a donc des pertes. Afin d’éliminer ces pertes on produit la partie métallique dans des plaquettes fines séparées par une substance isolante. Ce n’est pas totalement efficace, il y a des alternations de la tension dans le transformateur et le courant induit est accompagné par un effet thermique. La chaleur dégagée est traduite par la formule: avec Q chaleur dégagée I intensité du courant R résistance dans le circuit T temps Pour minimiser les pertes, il faut changer la résistance. Le fil utilisé pour faire le bobinage possède une résistivité. avec R résistance l longueur s section ρ constante qui dépend de la résistance spécifique du matériel du tuyau La résistance des bobinages est la première cause de dissipation de puissance dans un transformateur. Les pertes correspondantes sont les pertes liées à l’Effet Joule.

Q=I2RT

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Afin de minimaliser les pertes, on ne peut que faire varier la résistance spécifique. On varie ainsi la matière du fil. On compare trois métaux, le fer, l’argent et le cuivre. On se rend compte très vite que l’argent est le métal adéquate pour avoir des pertes minimales, car avec ρAg résistance spécifique de l’argent en SI

ρCu résistance spécifique de l’argent en SI

ρFe résistance spécifique de l’argent en SI

Or, l’argent est beaucoup trop cher pour être utilisé dans des centrales hydrauliques, le deuxième métal qui peut minimaliser les pertes est donc le cuivre. Finalement, la puissance du courant produit par le générateur est: avec P puissance du générateur g constante gravitationnelle Q la quantité de l’eau H hauteur de la chute d’eau k coefficient Nous nous intéresserons aussi à la conversion de puissance qui s’opère entre les lignes hautes tensions et l’utilisateur. L’énergie électrique est en effet transportée sous hautes tensions (typiquement 200 à 400 kV) : à puissance donnée, plus la tension est élevée, plus le courant (et donc les pertes par effet Joule) sont faibles. La distribution se fait, quant à elle, sous des tensions beaucoup plus basses (220 V). Enfin, nous pouvons conclure avec un schéma des pertes d’énergie dans ce processus.

P=g Q H k

ρAg < ρCu < ρFe

car 0,oo38 < 0,0039< 0,005

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Epeau

Courant transformateur

Eceau Q=mcΔT

Eturbine=Erotor Pertesfrottement

Eélectrique(courant induit) Pertes des courants Foucault

Q=I2RT

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III. Quel futur pour l’énergie hydraulique ?

Dans cette partie, nous nous intéresserons particulièrement aux barrages

hydrauliques. Nous étudierons les avantages et les inconvénients de cette énergie

renouvelable pour faire des hypothèses sur son avenir.

a) Des inconvénients sociaux

Les barrages hydroélectriques peuvent présenter un danger pour les populations. En

effet, les barrages peuvent céder sous l’effet du poids, de la pression de l’eau ou des

variations de températures. Les conséquences d’un tel accident sur un barrage de grande

taille seraient dévastatrices pour les installations en aval.

Les risques les plus grands concernent l’appui du barrage sur la fondation, le risque de glissement de terrain, le risque de dégradation du barrage et d’érosion interne.

Les barrages nécessitent donc un contrôle permanent et exhaustif. Les risques étant très grands, la surveillance est très stricte et les accidents sont donc très peu probables.

Un autre inconvénient est le déplacement des populations. Les principales zones de peuplement se trouvent près des cours d’eau, souvent, ce sont donc les zones habitables ou cultivables qui sont transformées en bassins de retenue.

Les populations locales peuvent donc être contre la construction d’un barrage hydraulique qui présente des risques et des inconvénients pour eux, mais c’est le seul argument qui s’oppose à l’hydroélectricité.

b) Une énergie de pointe nécessaire

Un des principaux avantages de l’énergie hydraulique est qu’elle est très économique.

En effet, seuls les frais de construction et de maintenance de la centrale hydraulique sont

importants. Son fonctionnement ne nécessite aucun apport énergétique extérieur,

contrairement aux centrales nucléaires.

De plus, l’énergie hydraulique est la seule énergie renouvelable qui peut être stockée, en

emmagasinant l’énergie potentielle au moyen des barrages. Lorsqu’on relâche l’eau, le débit

maximal est atteint presque immédiatement, et elle fait donc rapidement tourner les

turbines : la puissance maximale est donc atteinte en quelques minutes (à titre de

comparaison, il faut une quarantaine d’heures pour qu’une centrale nucléaire atteigne sa

puissance maximale).

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Expérience : avec notre maquette évoquée dans la première partie, on réalise

l’enregistrement de la tension produite en fonction du temps au cours du lancement et de

l’arrêt de notre centrale en débouchant puis rebouchant la sortie d’eau.

Nous observons qu’au bout de 2,5 secondes, la turbine produit sa tension maximale

de 2,7 V. Le lancement d’une centrale est donc effectivement rapide.

Par conséquent, l’énergie hydraulique peut-être une énergie de pointe. Elle permet

d’ajuster la production d’électricité assurée principalement par les centrales nucléaires

lors des pics de consommation : heures de pointes, grands froids, incidents sur le réseau.

Certaines centrales, les stations de

transfert d'énergie par pompage (STEP), sont

particulièrement adaptées à cela. Pour éviter

le gaspillage d’énergie en heures creuses, le

surplus d’électricité est utilisé pour pomper

l’eau du bassin inférieur vers le bassin

supérieur. Le pompage nécessitant moins

d’énergie que celle produite par la centrale,

les pertes ne sont que de 15 à 30% environ.

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L’énergie hydraulique présente donc des avantages pratiques et économiques. Elle

pourra servir, dans le futur, de soutien aux autres formes de production d’énergie. Mais

pourra-t-elle les remplacer ?

c) Les centrales hydrauliques : une énergie durable

Un des objectifs des chercheurs est de tenter de trouver des solutions aux problèmes qui se posent à leurs contemporains. Dans le contexte énergétique mondial actuel, une des priorités de tous les gouvernements est de trouver des nouvelles énergies peu ou très peu polluantes et renouvelables. Il apparaît clairement que l'hydroélectricité est la première des énergies renouvelables.

Elle possède de nombreux avantages :

Les centrales ne produisent aucun dégagement de CO2 ou gaz à effet de serre. Chose que l'on peut aisément vérifier à l'aide d'eau de chaux. Considérant le contexte actuel et les lignes de conduite écologiques que doivent suivre les États, c'est un avantage indéniable sur toutes les sources d'énergie fossile. C'est pourquoi cette énergie trouvera un développement considérable dans les années à venir.

Elle ne consomme pas d'énergie ou de matières premières. En effet, l'eau qui sert à faire tourner les turbines n'est pas altérée. Toute la quantité d'eau qui pénètre dans la centrale en ressort en même quantité et sans s'être imprégnée de différentes matières toxiques et polluantes. L'eau est une ressource qui appartient à tous : elle peut utiliser sans soucis aussi bien dans l'irrigation, que dans les besoins en eau potable, l'industrie mais aussi le tourisme. Les centrales hydrauliques s'intègrent dans le cycle naturel de l'eau. Cette énergie peut donc être utilisée indéfiniment, contrairement à la source d'énergie principale aujourd'hui : les combustibles fossiles.

Aucun déchet n'est rejeté par ces centrales contrairement aux centrales nucléaires qui produisent non seulement des déchets, mais en plus des déchets non recyclables (à l'heure actuelle). Donc, de ce point de vue là, aucun problème à moyen ou long terme n'est présent.

Le potentiel hydroélectrique n'est exploité qu'à 10% seulement. Il est possible de construire de nombreuses centrales, notamment en France où le relief et le nombre de ruisseaux, rivières et autres nous oblige à nous tourner vers l'énergie hydroélectrique.

Mais, malgré tous ces avantages, elle possède quelques défauts de ce même point de vue écologique.

Modification des écosystèmes présents auparavant. En effet, la création d'un barrage n'est pas sans conséquence sur la faune et la flore présentes. La création du bassin de rétention inonde toute une plaine détruisant tout un écosystème. De plus, les

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centrales modifient le cycle des rivières notamment celui du limon déposé sur les rives après une crue qui est un engrais très usité. Pour compenser ces pertes, les agriculteurs sont parfois contraints de se tourner vers l'utilisation d'engrais synthétiques qui ont bien souvent des conséquences désastreuses sur l'environnement.

Il n'est pas tout à fait exact qu'il n'y a aucun dégagement de gaz à effet de serre par ces centrales. En effet, dans les zones tropicales, tous les végétaux qui pourrissent après inondation d'une plaine vont dégager des gaz notamment du méthane. On peut cependant noter que le méthane, comparé au dioxyde de carbone a une durée de vie plus courte.

Contrairement aux autres formes d’énergie renouvelables ou non, l’énergie hydraulique

est propre. On peut donc imaginer que son importance s’accroitra dans le futur. C’est pour

cela qu’il faut chercher à améliorer les techniques.

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Conclusion

Les centrales hydroélectriques sont un moyen efficace, économique et écologique d’obtenir de l’électricité. Nous nous y sommes intéressées et nous avons entrepris de fabriquer nous-mêmes une mini-centrale hydroélectrique. Nous avons créé une maquette et cherché le meilleur moyen de minimiser les pertes.

Nos expériences variées nous ont permis de mieux comprendre le mécanisme général des centrales hydroélectriques. Les difficultés rencontrées nous ont obligé à travailler toujours plus en profondeur le sujet.

Cette expérience a été très enrichissante. Elle a permis au groupe d’étudier des phénomènes physiques assez poussés et de repousser en même temps nos propres limites. Les Olympiades de Physique nous ont permis d’entreprendre une démarche de recherche et de faire de la physique autrement que dans le cadre des cours.

Nous tenons à remercier M. Faye, Mlle De Reguardati, M. Kosciusko, Mme Charpentier et Mme Lutaj pour l’aide qu’ils nous ont apportée tout au long de notre projet.

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Annexe

Récit de nos aventures

Pour commencer, nous nous sommes rendues dans un magasin de bricolage pour trouver tout le matériel nécessaire. Après deux heures de recherche dans ce magasin, nous sommes sorties du magasin avec :

un tube de cuivre. Longueur 1m Largeur 1,8cm une grande caisse en plastique pour faire notre réservoir du bas une grande caisse de même contenance que la précédente mais plus haute que

étendue deux petites caisses pour y construire la turbine car nous hésitions quant à la plus

pratique deux bobines de 50m de cuivre non isolé 4 aimants ronds de moyenne puissance une colle tout matériaux et un joint silicone des cuillères en plastiques pour notre turbine du scotch isolant une aiguille à tricoter une mousse solide et étanche

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Nous nous sommes ensuite attelées à la construction de notre maquette. Certaines réalisant la turbine, d'autres les bobines et aussi au perçage des différentes cuves.

Réalisation des bobines Bobines terminées

Une fois notre maquette réalisée, un premier problème nous est apparu : comment rendre étanche la cuve supérieure ? Nous avons alors réalisé différents procédés afin de trouver celui qui convient.

Nous avons alors essayé pour la première fois notre turbine finie. Malheureusement, un autre problème nous est apparu : nous ne produisions que des millivolts !

Notre turbine Notre production d'électricité

En effet, nous avions pris un fil non isolé. Les spires étaient donc en contact direct. Cela ne pouvait produire un courant important. Nous avons donc ajouté à la liste de matériel du fil de cuivre isolé. Et pour être certaines d'augmenter notre production d'énergie, nous avons décidé de chercher d'autres aimants plus efficaces.

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Après avoir recherché le fil adapté pendant toute une après-midi dans tout Paris, nous avons finalement trouvé du fil qui correspond ! C'était du fil d'aluminium (métal très conducteur) gainé et très fin. Nous en avons acheté 100m. Ici, nous avons encore rencontré un problème : il n'existait pas de bobines de 100m, donc nous en avons acheté à la coupe. Mais nous n'avons pas été assez rapides pour enrouler le fil autour de notre bobine par rapport à la vitesse du vendeur. Le résultat de cette maladresse a été près de 100m de nœuds. Nous avons donc passé deux heures à démêler ce fil tant recherché ! Mais nous n'avons pas abandonné.

²

Une fois notre bobine de fil démêlée et nos quatre nouveaux aimants très puissants, nous avons pu reconstruire notre turbine et ainsi réaliser toutes les expériences que nous voulions !

Notre montage final !

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Bibliographie

Dictionnaire Encyclopédique Quillet

http://energie.edf.com

http://www.developpement-durable.gouv.fr/

http://medias.edf.com

http://www.ecosources.info

http://services-techniques.met.wallonie.be

http://generationsfutures.chez-alice.fr

http://enrj.renouvelables.free.fr

http://www.energies-renouvelables.org

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http://greenlearning.ca

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http://www.planete-energies.com

http://energies2demain.com

http://www.hydroroues.fr

http://www.connaissancedesenergies.org