Au programme de ce chapitre
- I. Des sources d'énergie d'origines diverses
- II. Puissance, énergie et rendement d'une installation
- III. Un enjeu de transition énergétique
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Une source d'énergie est un réservoir naturel dans lequel on peut prélever de l'énergie pour la convertir sous une forme utilisable. La plupart des sources d'énergie exploitées sur Terre proviennent, directement ou indirectement, du rayonnement solaire : l'énergie solaire elle-même, mais aussi l'énergie éolienne (due aux différences de température qui créent les vents), l'énergie hydraulique (cycle de l'eau alimenté par l'évaporation solaire) et les combustibles fossiles (photosynthèse ancienne, voir chapitre 6). Seules l'énergie géothermique (chaleur interne de la Terre), l'énergie marémotrice (attraction gravitationnelle Lune-Soleil) et l'énergie nucléaire (fission de l'uranium) échappent à cette origine solaire.
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Un exemple corrigé
Exemple traité Un panneau photovoltaïque de surface S = 1,6 m² a un rendement de conversion η = 20 %. Dans les conditions de test standard, l'éclairement énergétique reçu est E0 = 1 000 W·m⁻².
Puissance lumineuse reçue : Preçue = E0 × S = 1 000 × 1,6 = 1 600 W.
Puissance électrique utile : Putile = η × Preçue = 0,20 × 1 600 = 320 W — c'est la « puissance crête » indiquée sur les panneaux vendus dans le commerce.
En 3,0 h d'ensoleillement équivalent plein soleil, l'énergie électrique produite serait E = 320 × 3,0 × 3 600 = 3,46 × 10⁶ J, soit environ 0,96 kWh.
Puissance lumineuse reçue : Preçue = E0 × S = 1 000 × 1,6 = 1 600 W.
Puissance électrique utile : Putile = η × Preçue = 0,20 × 1 600 = 320 W — c'est la « puissance crête » indiquée sur les panneaux vendus dans le commerce.
En 3,0 h d'ensoleillement équivalent plein soleil, l'énergie électrique produite serait E = 320 × 3,0 × 3 600 = 3,46 × 10⁶ J, soit environ 0,96 kWh.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. Nucléaire n'est pas « renouvelable » : l'uranium est une ressource limitée, même si le nucléaire émet peu de CO₂.
Attention La puissance « crête » indiquée sur un panneau solaire correspond à des conditions d'ensoleillement idéales (plein soleil, incidence perpendiculaire) qui ne sont réalisées qu'une petite partie de l'année : la production réelle moyenne sur une année, en France métropolitaine, correspond seulement à 900 à 1 400 « heures équivalent pleine puissance » par an, bien loin des 8 760 heures que compte une année.
L'astuce du prof
Astuce Comparer des sources d'énergie suppose de raisonner sur plusieurs critères à la fois : la puissance disponible, le rendement de conversion, le caractère renouvelable ou non, l'impact environnemental de l'extraction et de l'usage, et l'intermittence (le soleil ne brille pas la nuit, le vent ne souffle pas en permanence) — aucune source unique ne réunit tous les avantages.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Classe ces sources : solaire, charbon, éolien.
Voir la correction
Renouvelables : solaire, éolien ; non renouvelable : charbon.
Exercice 2
Qu'est-ce qu'une énergie renouvelable ?
Voir la correction
Une source qui se reconstitue à l'échelle humaine (soleil, vent, eau), contrairement aux fossiles.