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Energie potentielle et pompage d'eau
Bonjour, je suis rest'e bloqu'e a un exercice de physique concernant les STEP ou "Stations de trasnfert par pompage"
On nous dis "Lors du pompage, l'eau du bassin avale est pompee vers l'eau amont et trasnforme l'energie electrique en energie potentielle de pesanteur. Le rendement du pompage est Rp = 88%. L'energie potentielle d'une masse m a une hauteur h est E=m.g.h ou g est la gravite terrestre"
On nous donne quelques donnees : Volume utile de la retenue = 10 millions de m3
hauteur de chute = 926m
8 groupes qui permettent de pomper jusqu'a 135m3/s
On en vient donc aux questions
1)En combien de temps les pompes peuvent-elles pomper le volume utile ? (resultats en secondes puis heures).
Pour celui la j'ai dit qu'on etiat capable de pomper 135m3 d'eau en une seconde, donc pour 10 millions de m3 d'eau il faudra 74074secondes soit 20h34
2) Quelle est l'energie potentielle stockee une fois le pompage entierement effectue ?
Ici, j'ai appliquee la formule E = m.g.h
j'ai dit que Vutile = 10 millions de m3 = 10 milliard de litre = 10 milliard de kg (m)
donc E = 10*10^10 * 9081 * 926 = 9.1*10^13 Joule
On a un rendement de 88% donc E= (88 * 901*10^13) / 100 = 8.0 * 10^13 J
3) Faire un diagramme energetique
Pour celle la je suppose qu'on met l'energie qui rentre, l'energie qui sort et enfin les pertes (soit 1.1 * 10^13
4) Montrer que l'energie electrique necessaire au pompage est Eel = 1.0* 10^14
Pour celle la je pensais que l'energie necessaire etait les pertes mais ce n'est pas les memes resultats donc ca ne marche pas et je ne sias pas comment faire
5) Determiner la puissance des pompes
Pour celle la je ne connais pas la formule ...
Merci de bien vouloir m'aider ceci m'aide beaucoup !
Bonjour,
1. TB
2. Ton raisonnement est correct, sauf pour l'utilisation du rendement qui concerne les pompes et non le bassin de stockage.
3. Il faut préciser quelle est la nature de l'énergie entrante, sortante, etc.
4. Si le rendement du système de pompage est de 88% cela signifie qu'il lui faut une énergie électrique supérieure à celle calculée précédemment pour atteindre l'énergie potentielle de pesanteur stockée dans le bassin.
Par définition du rendement : r = énergie utile / énergie coûteuse
r = énergie potentielle de pesanteur stockée dans le bassin / énergie électrique nécessaire au pompage
r = E / Eélec
soit Eélec = E/r = ... J
5. Quelle relation lie une énergie à une puissance électrique ?
Donc pour la 2 ) on garde le résultat de 9.1*10^13 J ?
3) soit, Energie électrique qui rentre dans le pompage, en ressort de l'énergie potentielle ?
Donc pour la 2 ) on garde le résultat de 9.1*10^13 J ? Oui c'est ça
3) soit, Energie électrique qui rentre dans le pompage, en ressort de l'énergie potentielle ? C'est un peu plus complexe en réalité mais dans ton exercice OK
Pour la 4) On a donc E / r = 9.1*10^13 / 0.88 = 1.0 * 10^14 Un résultat sans unité est considéré comme faux
5) E = P * t ? Tout à fait !
Pour la 3) on a besoin de mettre des valeurs ?
4) Excusez moi, c'est 1.0*10^14 J
Pour la 5) E = P * t donc P = E/t. soit P = 1.0*10^14 / 74074 = 1.35 * 10^ 9 W ?
Pour la 3) on a besoin de mettre des valeurs ?
Pas forcément, d'autant plus que c'est à la question d'après qu'on te donne toutes les infos chiffrées
4) Excusez moi, c'est 1.0*10^14 J OK
Pour la 5) E = P * t donc P = E/t. soit P = 1.0*10^14 / 74074 = 1.35 * 10^ 9 W ?
Le raisonnement est correct mais tu vois que c'est une puissance colossale ! 1350 MW, c'est la puissance d'un réacteur nucléaire ... Autant dire qu'on n'aura jamais à remplir entièrement le bassin en une seule fois, ça ne serait pas possible d'avoir des pompes aussi puissantes (s'il y en a 8, cela fait une puissance par groupe de près de 169 MW). Il faut savoir qu'une pompe principale du circuit d'un réacteur de type EPR (1650 MW) avoisine les 10 MW ...
3) D'accord c'est bien ce que je me suis dit, merci
5) Donc je ne comprend pas bien quelles sont les valeurs que je devrais utiliser...
Pour la 5, tu n'y es pour rien, c'est l'énoncé qui est construit de la sorte ; je te donne juste quelques ordre de grandeur pour développer ton esprit critique.
J'ai continué les exercices (La deuxième partie qui est sur le turbinage cette fois-ci qui est cependant très semblable au premier)
Lors du turbinage, l'eau du bassin en amont est turbinée dans le bassin avale, l'énergie potentielle est restituée sous forme d'énergie électrique avec un rendement Rturb = 92%
(Cette fois ci on a les mêmes valeurs qu'au début, mais on a également "12 groupes qui permettent de turbiner jusqu'à 217m3/s)
1- En combien de temps le volume utile peut être turbinée ?
Ici j'ai fait la même démarche que dans la première partie : 217m3/s donc pour le volume utile on le fait en 46082 sec soit 12h48
2) En vous appuyant sur le résultat de la question 2 (première partie) montrer que l'énergie électrique restituée est 8.3*10^13 J
Ici j'ai dit qu'on avait un rendement de 92%, donc j'ai fait une règle de trois et j'ai dit : 92*(9.1*10^13)/100 = 8.3*10^13 J
Cependant je ne sais pas si on peut utiliser le rendement comme je l'ai fait....
4) Déterminer la puissance des turbines
Ici même formule soit E=P*t donc P=E/t
P=8.3*10^13/46082 = 1.80*10^9 W
Je ne suis pas sur de ce résultat car je ne pense pas qu'on doit utiliser 8.3*10^13 J dedans..
5)Montrer que le rendement globale est 83%
Je répondrais a celle la lorsque j'aurais toutes les valeurs
merci encore pour votre attention et précieuse aide !
Alors, pour la suite :
1. OK, je ne vérifie pas le calcul mais le raisonnement est compris
2. OK, c'est correct, mais l'énoncé simplifie un peu trop la réalité : une turbine seule ne produit pas d'électricité, il faut aussi un alternateur : énergie potentielle de pesanteur => énergie cinétique => énergie mécanique => énergie électrique.
En réalité, ce rendement concerne tout le barrage hydroélectrique :
r' = énergie utile / énergie coûteuse = énergie électrique / énergie potentielle de pesanteur.
3. Pas de question 3 ?
4. Attention, on a déjà utilisé les notations "E", "P" et "t" pour la première partie, il ne faut pas utiliser les mêmes : E' = P'/t' par exemple
Mais oui, c'est loin d'être clair puisque la puissance restituée en réalité par une turbine est mécanique ...
5. Essaie d'aller au bout de ta logique.
je n'ai pas mis la question 3 car je pense que le prof s'est trompé en mettant 2 fois la même.
Je n'ai pas compris pourquoi le rendement qu'on nous donne cette fois ci (r' comme vous l'avez mis) représente le rendement de tout le barrage hydroélectrique ?
J'ai essayé la 5 de plusieurs manières mais je n'arrive vraiment pas a trouver 83% comme rendement global...
Je pense que pour la 5 c'est bon !
J'ai fait rendement = energie electrique turbine / energie electrique pompage = 8.3*10^13 / 1.0*10^14 = 0.83 soit 83 %
je n'ai pas mis la question 3 car je pense que le prof s'est trompé en mettant 2 fois la même.
Je n'ai pas compris pourquoi le rendement qu'on nous donne cette fois ci (r' comme vous l'avez mis) représente le rendement de tout le barrage hydroélectrique ?
OK
Parce que l'énoncé te demande de lier une énergie électrique à l'énergie potentielle de pesanteur via le rendement de la turbine, ce qui n'est pas correct comme expliqué plus haut. C'est un raccourci qu'il prend.
Je pense que pour la 5 c'est bon !
J'ai fait rendement = energie electrique turbine / energie electrique pompage = 8.3*10^13 / 1.0*10^14 = 0.83 soit 83 %
Oui c'est cela : énergie utile / énergie coûteuse.
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