Introduction.

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 A) Le besoin d'énergie grandissant dans le monde. 

Voici ce dont l'homme ne peut se passer,elle vous permet de vous chauffer,elle vous permet de voir la nuit,elle vous permet aussi de lire ces lignes,aujourd'hui,elle est présente dans tout ce qui nous entoure les exemples ne manquent pas : l'électricité est devenue une nécessité. Malheureusement elle ne tombe pas du ciel, et nous avons besoin de sources d'énergies pour la produire.


 «Il est plus urgent que jamais de freiner la croissance de la demande d’énergie fossile, de diversifier les sources d’approvisionnement et les combustibles, et de réduire les émissions qui déstabilisent le climat.»

L’Agence internationale de l’énergie (AIE) tire sur la sonnette d’alarme dans son dernier rapport sur l'énergie dans le monde. En effet nous sommes de très grands consommateurs d'énergie dans le monde. Celle-ci peut prendre de nombreuses formes diverses et variées qui peuvent être regroupées dans différentes catégories:

=>Les énergies renouvelables :

      -L'énergie solaire

      -L'énergie éolienne

      -L'énergie hydraulique

      -Biomasse

      -L'énergie géothermique

=>Les énergies fossiles:

     -Le pétrole et ses dérivés

     -Le gaz naturel

     -Le charbon

=>Autres énergies:

     -L'uranium et autres « combustibles » nucléaires

    L'Union européenne fait partie des trois régions du monde grandes consommatrices d'énergie. En 2005, la consommation d'énergie – tous types confondus – représentait 1 816 millions TEP. Si les États-Unis représentent encore plus de 20 % de la consommation mondiale, l'UE suit de près, avec environ 16 %. La Chine, dont la croissance économique fortement « énergivore » avoisine les 10 % annuels, a probablement dépassé l'Union européenne en 2008. Globalement, la consommation d'énergie varie en fonction du niveau de développement. Sa principale source d'énergie reste les hydrocarbures (67% en 2007). Le charbon quant à lui se décline autour des 17%,et est à peu près égalé par l'énergie nucléaire qui représente 14%. Malheureusement, les énergies renouvelables qui représentent l'avenir du monde ne concernent que 7% de la production globale.

 

 

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 Les différences de consommation entre les États européens rendent compte d’abord de la puissance de leurs économies. Des particularités apparaissent cependant en fonction des types d’énergie. L’utilisation du charbon est nettement plus marquée en Allemagne et en Pologne qu’en Europe de l’Ouest. La France consomme relativement moins de charbon ou de gaz : elle arrive en tête des pays consommateurs d'énergies renouvelables en raison de sa puissance hydroélectrique installée .

Le bilan de la consommation énergétique de l'Union Européenne fait donc apparaître une très forte consommation d'énergie, en même temps qu'une certaine dépendance toujours plus forte aux hydrocarbures.

 Evolution de la consommation d'énergie de L'Union Européenne en tonnes équivalent pétrole (tep) :

                          1tep=11 700 KW/h

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B)Qu'est-ce qu'une éolienne ?

       Les éoliennes sont les descendantes des moulins à vent. Ceux-ci sont apparus en Orient, plus particulièrement en Égypte ancienne et en Iran. Les Perses les utilisaient dès le VIIème siècle ! Ils ont ensuite fait leurs apparitions en Grande-Bretagne en 870 (abbaye de Croyland), puis au XIIème siècle dans le reste de l'Europe. On les trouvait généralement sur des élévations de terrain, soit isolés, soit groupés en série, ainsi que dans des lieux éloignés des cours d'eau. La première attestation de moulin à vent en France, en 1170, figure dans une charte de la ville d'Arles. Leur disparition vient du fait de la découverte de la roue éolienne à pales, nombreuses aux États-Unis.

     L'objectif des éoliennes est de transformer l'énergie du vent en énergie utilisable par l'homme : soit en énergie mécanique comme dans les moulins ou les éoliennes de pompage, soit en énergie électrique comme dans les éoliennes modernes. Elles sont composées :

    - d'une assise de béton, la fondation, qui permet de fixer de façon rigide l'ensemble de la structure de l'éolienne ;

    - d'un mât, qui place l'hélice dans une zone de vent plus fort et régulier et permet d'avoir une grande longueur de pale ;

    - d'une nacelle, dont les dimensions approchent celles d'un container, et qui contient toute la machinerie qui sert d'une part à transformer le mouvement des hélices en électricité, et d'autre part à orienter au mieux l'éolienne ou à la mettre en position de repos ;

    - d'une hélice, le plus souvent à 3 pales, parfois à 2 seulement ;

    - d'une cabine de dispersion qui réalise l'adaptation du courant électrique produit par la nacelle en un courant injectable sur le réseau électrique local.

Les éoliennes ont le plus souvent 3 pales, car il s'agit d'un compromis entre différents paramètres :

 - le nombre pair de pales entraîne des effets mécaniques indésirables (forces dites de « pression » trop élevées),

    - le rendement décroît si le nombre de pales augmente (une pale étant perturbée par la précédente).

Ainsi, le choix de 3 pales offre à la fois des contraintes mécaniques réduites et un rendement élevé.

Les petites éoliennes ont toutefois des rotors qui comportent parfois deux pales. Celles-ci sont en effet suffisamment petites pour supporter les contraintes de pression elles peuvent ainsi profiter du meilleur rendement possible, et sont beaucoup plus facile à construire que celles à trois pâles.

Mais dans certaines zones les vents sont beaucoup plus violents que dans d'autres. C'est pourquoi les éoliennes n'ont pas toujours une géométrie constante : cette résistance aux vents violents peut-être obtenue par une modification de la forme du rotor :

        - Sur certains modèles, les pales peuvent tourner le long de leur axe principal, ce qui permet d'adapter la géométrie du rotor à la force du vent pour obtenir le meilleur rendement et réduire l'effort axial, cela a également pour conséquence la diminution des contraintes mécaniques.

    - D'autres possèdent des "volets" qui sont situés à l'extrémité des pales et sont capables de pivoter sur eux-même. Ils peuvent ainsi opposer une force à celle du vent sur le reste de la pale : le rendement en est encore meilleur !

       Le vent est un mouvement de l’atmosphère. Il peut apparaître sur n’importe quelle planète disposant d’une atmosphère. Ces mouvements de masses d’air sont provoqués par deux phénomènes qui se produisent simultanément: un réchauffement inégalement réparti de la surface de la planète par l’énergie solaire et la rotation de la planète. Le vent est une source d'énergie naturelle et renouvelable : elle correspond donc au cahier des charges que les scientifiques doivent respecter. Sa vitesse est mesurée avec un anémomètre mais peut être estimée par un manche à air, un drapeau, etc.

 

 

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C) Qu'est-ce qu'une hydrolienne ?

       Le principe de l'hydrolienne provient de celui des moulins à eau qui sont apparus en Europe lors de l'Antiquité. Ils sont plus vieux que les moulins à vent ! Leur développement fut parallèle à la disparition de l'esclavage : leur utilisation réduit la force humaine et/ou animale nécessaire. De plus, ils permirent de produire beaucoup plus de farine : chaque meule pouvait remplacer le travail de 40 esclaves ! Les moulins à eau sont des installations destinées à utiliser l'énergie mécanique produite par le courant d'un cours d'eau qui est amenée au moulin par un canal en pente créé afin d'acheminer l'eau en un lieu précis : un bief. Dans les régions côtières, les mouvements de marée ont aussi été mis à contribution pour faire fonctionner les moulins à eau.

Les moulins à eau ont finalement été remplacés, tout comme les moulins à vent, par la machine à vapeur et le moteur électrique. Par exemple, Thomas Newcomen a mis au point en 1712 une machine à vapeur capable de remonter d'un puits de mine 1140 tonnes d'eau par jour, soit 3,7 fois plus que le moulin à eau !

      L'objectif des hydroliennes est de transformer l'énergie produite par les courants marins en énergie électrique utilisable par l'homme. Leur fonctionnement est sensiblement le même que celui d'une éolienne :

      Un rotor fournissant de l'énergie mécanique est relié à plusieurs pales (entre 2 et dix), qui transforment l'énergie mécanique de translation de la houle en énergie mécanique de rotation. Le rotor a été développé de manière à ce qu'il tourne toujours dans le même sens, que la houle le soulève ou le rabaisse. L'énergie qu'il produit est ensuite transmise à l'alternateur qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Enfin, un câble parcourt les fonds marins et est relié à la terre ferme pour transmettre l'énergie. Les capacités de production de l'hydrolienne sont réglées grâce aux stabilisateurs (qui orientent les pales de façon à ce qu'elles soient toujours en opposition), et aux flotteurs équipés de ballastes (qui permettent de régler la hauteur de l'hydrolienne dans l'eau). Ainsi, son rendement est maximum et constant, au cours du temps.

 

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      Les principales causes des courants sont le rayonnement solaire, les vents et la pesanteur. Les flux des courants océaniques sont mesurés en Sverdrup.
Tout les courants dits de surface pourraient être exploités, toutefois ils ne concernent qu'environ 10% de l'eau des océans, puisqu'ils se limitent généralement aux 300 premiers mètres de l'océan. Quant à eux, les courants marins pourraient être exploitables partout dans le monde : ils constituent, pour l'instant, le domaine d'application préférentiel de ce type de technologie. Ils présentent en effet, par rapport aux courants généraux (comme le Gulf Stream), des caractéristiques particulièrement favorables :
-une intensité importante, dans certaines zones ils peuvent atteindre ou dépasser 10 noeuds, soit 5 m/s, alors que les courants généraux dépassent rarement 2 noeuds.

-Proximité de la côte : les veines de courant intense apparaissent dans des zones de faibles profondeurs situées à proximité de la côte, ce qui en facilite l'exploitation.
-une direction stable : les courants de marée sont généralement alternatifs, ce qui simplifie le dispositif de captage.
-une grande précision : les courants de marée sont parfaitement prévisibles, puisqu'ils ne dépendent que de la postion relative des astres générateurs -Lune et Soleil - et de la topographie locale.

 

 

 

 

 

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