Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Energie hydroélectrique
Bonjour à tous, j'ai un dm pour les vacances et je ne sais pas comment procéder, pouvez vous m'aider, s'il vous plait?
alors le voici:
Les barrages hydroélectrique sont une source d'énergie renouvelable. ils utilisent l'énergie de l'eau donc on provoque la chute depuis une certaine hauteur pour entraîner une turbine située en contrebas, celle-ci communiquant son énergie à un alternateur qui produit de l'électricité.
La transformation énergétiques à l'oeuvre dans une telle installation peuvent se traduite par le diagramme suivant:
Un exemple de barrage français: Grandval dans le massif central.
-Type de barrage: à voûtes multiples
-Hauteur de chute de l'eau: 73 m
-Surface du lac de retenue: 11,0 km²
-Production annuelle moyenne: 144 GWh
Problématique: quelle quantité d'énergie électrique peu-on produire en faisant baisser de 1 mètre la surface du lac de retenue du barrage de Grandval?
En faisant l'analogie entre la chute d'une bille et une "chute d'eau":
1) Répondre à la problématique présentée en début d'énoncé.
Données et hypothèses:
-Une quantité d'énergie électrique s'exprime habituellement en kWh: 1 kWh= 3,60.106J
-On supposera:
--que la vitesse de l'eau est négligeable en début de chute(eau initialement immobile)
--que la chute d'eau se fait sans frottements
--que le rendement du turboalternateur est de 90% (90% de l'énergie cinétique de l'eau en bas de chute est convertie en énergie électrique par le turboalternateur)
2) pour comparer l'énergie produite dans ces conditions par le barrage à celle produite par une centrale nucléaire, déterminer la durée de fonctionnement nécessaire d'un réacteur nucléaire pour qu'il fournisse la même énergie.
Donné: un réacteur nucléaire de 900MW (par exemple un de ceux de Gravelines) produit 900.103 kWh en une heure.
3) En combien de temps la hauteur initiale d'eau doit-elle être reconstituée pour assurer la production annuelle de cette centrale avec la même hauteur de chute? En déduire le débit minimal(exprimé en m3/s) que doivent avoir l'ensemble des rivières et ruisseaux qui l'alimentent pour assurer cette production.
Bonjour,
Tu n'es pas nouvelle sur le forum, tu sais qu'il faut proposer ses pistes, essayer de faire le lien avec le cours : qu'as-tu fait ? Où bloques-tu ?
gbm
j'ai essayé de comprendre pour la 1) en faisant un schéma mais je ne trouve pas le lien entre la hauteur de chute de l'eau et la surface du lac de retenue
Si tu lâches un pierre d'une hauteur de 1 m et d'une hauteur de 10 m, quelle sera la conséquence sur la vitesse de cette pierre ? Quelle incidence sur son énergie cinétique ?
gbm
La pierre sera plus vite au sol si elle se trouve à 1m qu'a 10m et donc il y a plus d'energie cinétique
Horreur ...
L'énergie potentielle de pesanteur (en supposant que l'eau n'est soumise qu'à son propre poids) vaut Epp = m x g x z
m la masse d'eau déversée sur la turbine (qui fait tourner l'alternateur)
g l'intensité de la pesanteur
z altitude de l'eau stockée dans le barrage.
L'énergie cinétique de l'eau est Ec = 1/2 x m x v², si v est la vitesse d'écoulement de l'eau.
Le poids de l'eau étant une force conservative tu as dû (ou tu vas voir) que l'énergie mécanique Em se conserve :
Emf - Emi = 0 <=> Eppf - Eppi = - (Ecf - Eci) : plus simplement, si l'eau n'est soumise qu'à son poids, son énergie potentielle de pesanteur est entièrement convertie en énergie cinétique au cours du temps.
Et comme Epp dépend de l'altitude z, plus z est haut à l'état initial et plus l'énergie cinétique sera importante à l'état final.
gbm
Donc plus là où est conservée l'eau est en hauteur plus l'énergie cinétique est importante donc ici l'énergie cinétique est moins importante
Oui si si l'énergie cinétique transmise à la turbine est moins importante, tu vas donc avoir moins d'énergie mécanique qui va faire tourner l'alternateur et donc moins d'énergie électrique produite par ce dernier.
Problématique: quelle quantité d'énergie électrique peu-on produire en faisant baisser de 1 mètre la surface du lac de retenue du barrage de Grandval?
Et si tu commençais par calculer l'énergie potentielle de cette masse d'eau ?
Tu as tout dans l'énoncé pour le faire.
Je te conseille d'éviter de te disperser entre l'île maths et l'île physique pour y parvenir.
Il faudrait que tu détailles davantage tes calculs la prochaine fois, car tu ne facilites pas le travail des bénévoles :
Je calcule le volume d'eau déversé si on abaisse le niveau d'eau d'1 m :
V = S * h
S = 11,0 km² = 11,0*106 m²
h = 1 m
donc V = 11,0*106 m3
L'énergie potentielle de pesanteur vaut par définition : Epp = m*g*H = µ(eau)*V*g*H
µ(eau) = 1000 kg/m3
g = 9,81 N/kg
H = 73 - 1 = 72 m
V = 11,0*106 m3
soit Epp = 1000*11,0*106*9,81*72 = 7,77*1012 J
Soit après une conversion Epp = 7,77*1012 / 3,6*106 = 2,16*106 kWh
or 1 GWh = 103 MWh = 106 kWh
finalement Epp = 2,16 GWh
Etant donné que l'eau est supposée n'être soumise qu'à son propre poids, l'énergie mécanique se conserve, donc toute l'énergie potentielle de pesanteur est convertie en énergie cinétique.
Et connaissant le rendement du turboalternateur, tu peux en déduire l'énergie électrique produite grâce à cette masse d'eau.
0,9=1,944
Un rendement par définition est µ = énergie utile / énergie coûteuse, il n'a donc pas d'unité.
Conclusion ?
gbm
Donc en faisant baisser de 1mla surface du lac retenue du barrage de Grandval la quantité d'énergie est de 1,944?
C'est beaucoup trop vague ce que tu écris, ce qui laisserait supposer que tu n'as pas compris :
- quelle énergie ?
- quelle unité au résultat ? Attention au nombre de chiffres significatifs.
Non 
, il s'agit de l'énergie électrique produite suite à une baisse d'1 m d'eau dans le barrage.
L'énergie potentielle de pesanteur est intégralement convertie en énergie cinétique, qui permet de faire tourner la turbine et cette énergie mécanique transmise par l'arbre de la turbine à l'alternateur permet de produire de l'énergie électrique.
Tu n'as pas répondu à ma question sur l'unité
la FAQ du forum
Annuler
connectez vous