Des centrales solaires photovoltaïque ou thermique

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re L - 1re ES | Thème(s) : Activités humaines et besoins en énergie
Type : Partie 2 | Année : 2011 | Académie : Inédit
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet & Corrigé
 
Des centrales solaires photovoltaïque ou thermique

Le défi énergétique

Physique-chimie

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Sujet inédit

Le défi énergétique • 6 points

Document 1

Une centrale photovoltaïque produit de l’électricité grâce à la lumière du Soleil. Les panneaux solaires installés en rangées et reliés entre eux captent la lumière du Soleil. Sous l’effet de la lumière, le silicium, un matériau conducteur contenu dans chaque cellule, libère des électrons pour créer un courant électrique continu. Un ondulateur transforme ce courant en courant alternatif pour qu’il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à moyenne tension du réseau.

Ces centrales ne sont concevables que dans les régions du globe où le rayonnement direct du Soleil dépasse 1 900 kWh par m2 et par an, et là où la transparence atmosphérique est bonne, donc dans les régions arides et montagneuses.

D’après EDF, ressources pour enseignants.

Document 2

Masdar s’offre la plus grande unité solaire thermique du monde

Avec 100 MW de puissance (un dixième d’une centrale nucléaire) et 2,5 km2 de surface, la centrale solaire thermique Shams 1 qui démarrera en 2012 sous le Soleil ardent de Masdar, dans l’émirat d’Abou Dhabi, sera la plus grande de son genre au monde. […] la centrale va capter les rayons solaires par 768 miroirs paraboliques redirigés sur des conduites contenant une huile caloporteuse. Le liquide ainsi chauffé échangera ensuite ses calories dans un échangeur avec un second circuit contenant de la vapeur sous pression. Laquelle fera tourner une turbine liée à un alternateur. Toute l’énergie n’est pas cependant d’origine solaire : afin de garantir la puissance de 100 MW, un brûleur alimenté au gaz naturel réchauffera la vapeur et compensera ainsi le déficit de lumière en cas de temps couvert, ou tout simplement lorsque le Soleil décline […].


PARTIE A : QCM

Entourez la/les bonne(s) réponse(s) parmi celles qui sont proposées.

>1. Un panneau solaire contient :

a) des cellules lumineuses.

b) des cellules photovoltaïques.

c) du silicium.

>2. Une cellule photovoltaïque transforme :

a) la lumière en électrons.

b) l’énergie rayonnante en énergie électrique.

c) le courant continu en courant alternatif.

>3. Les centrales solaires peuvent être construites :

a) dans les déserts.

b) dans les régions océaniques.

c) sur les plages ensoleillées.

PARTIE B : QUESTIONS

>1. Schématisez une chaîne énergétique pour interpréter les transformations d’énergie effectuées par la centrale Shams 1.

>2. Énumérez en justifiant, les avantages et les inconvénients des centrales solaires.

Partie A : QCM

> 1. Ce texte donne une explication de fonctionnement très précise. Il faut donc être vigilant lors de la lecture de ce document pour ne pas confondre les différents éléments (de structure par exemple) ou phénomènes. Le début du document explique en détail ce qu’un panneau solaire contient. Cette structure est complexe et les éléments multiples.

> 2. Une telle cellule ne transforme pas les particules. Cherchez la réponse précise dans le texte du document.

> 3. Pensez en termes de transparence atmosphérique et vous trouverez rapidement ce que l’air ne doit pas contenir.

Partie B : questions

> 1. La chaîne énergétique est celle de toutes les centrales thermiques. Il n’y a que la source énergétique qui change. Rappelez-vous la présentation d’une chaîne énergétique : convertisseur dans une case et l’énergie sur la flèche. N’oubliez pas les pertes.

> 2. Il s’agit d’énumérer, il ne faut donc pas s’étendre. De plus, cette question n’est pas la seule de cette partie, pensez au temps qu’il vous reste et la suite de l’épreuve.

• Les deux documents peuvent vous aider considérablement car on y remarque les inconvénients. Les documents nous indiquent également que malgré les différents types d’énergies utilisées, ces deux centrales utilisent la même source.

• Commencez par les avantages liés au type de source utilisée : le Soleil. Ces sources ont deux avantages essentiels. Continuez ensuite à énumérer les inconvénients rappelés dans les documents en justifiant rapidement.

Corrigé

PARTIE A : QCM

>1.b) Des cellules photovoltaïques et c) du silicium.

>2.b) L’énergie rayonnante en énergie électrique.

>3.a) Dans les déserts.

PARTIE B : QUESTIONS

>1.


>2. Les avantages de ce type de centrales résident dans la source d’énergie qu’elles utilisent. En effet, le Soleil est une source d’énergie renouvelable et donc inépuisable. D’autre part, ces centrales solaires ne produisent pas de déchets et sont donc très peu ou pas polluantes.

L’un des inconvénients de ces centrales est lié à leur puissance relativement faible par rapport aux centrales de types nucléaires. Dans un monde où les progrès technologiques exigent de plus en plus d’énergie, ce point ne peut être négligé. Un autre inconvénient de ces centrales est la nécessité d’un climat sec et ensoleillé, ce qui n’est pas courant dans les pays situés dans le nord de la planète. Ceci réduit le nombre et l’emplacement de ces centrales.