Une batterie bleue pour de l’énergie verte

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Activités humaines et besoins en énergie
Type : Partie 2 | Année : 2017 | Académie : France métropolitaine


France métropolitaine • Juin 2017

Le défi énergétique • 6 points

Une batterie bleue pour de l’énergie verte

Ph © Dougall Photography/iStock

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Bordé par la mer Baltique et la mer du Nord, le Danemark est un pays constitué d’une péninsule et de 443 îles, dont le point le plus haut est situé à seulement 173 m d’altitude. L’une de ses particularités est son important littoral de 7 314 km, aux côtes plates et aux fonds marins assez superficiels1.

Le Danemark est compté parmi les leaders mondiaux en matière d’éolien, en produisant déjà une part de 20 % de son électricité à partir d’installations terrestres et offshore2. Le pays prévoit de faire passer cette part de 20 % à 30 % d’ici 2020. Afin de lisser les fluctuations de production et de consommation, le Danemark continue pour l’instant de solliciter ses centrales thermiques à combustibles fossiles, sur lesquelles reposent encore une part de 44 % de la production électrique du pays.

1. Peu profonds.

2. Terme anglais (littéralement « en dehors des côtes », « vers le large ») qui peut se traduire par « en mer ».

Document 1 Le principe des barrages appliqué en mer

Pourra-t-on bientôt s’épargner le voyage aux tropiques pour admirer des atolls1 ? Quelques Danois y croient sérieusement et réfléchissent à la construction de gigantesques retenues d’eau en mer, à la façon des îles coralliennes. Les ingénieurs nordiques espèrent y stocker l’énergie de leurs grands parcs éoliens marins.

L’idée n’est pas nouvelle : les barrages hydroélectriques exercent depuis des décennies cette fonction dans les régions montagneuses.

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La faisabilité technique sur des domaines maritimes à faibles profondeurs, tant au niveau de la taille des ouvrages que de la résistance des matériaux, semble déjà acquise aux spécialistes.

D’après un article de Matthieu Quiret, Les Échos, 24 septembre 2009

1. Un atoll est une île corallienne basse présentant une forme annulaire et abritant un lagon, souvent de faible profondeur, en son centre.

Document 2 Le projet « Green Power Island »

(Informations traduites de l’anglais.)

« Green Power Island » est un projet d’atolls artificiels en pleine mer imaginé par le laboratoire danois Risø-DTU et le cabinet d’architectes Gottlieb Paludan.

© Gottlieb Paludan Architectes – Copenhague, Danemark

Vue d’artiste de l’atoll énergétique prévu au large de Copenhague

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1 Ferme éolienne offshore facilement accessible depuis l’atoll.

2 Réservoir d’eau de mer d’une capacité de 22 millions de m3 :

il permet de régénérer une énergie électrique totale de 2,4 GWh;

il est utilisé pour cultiver des algues, dont le rôle est à la fois d’absorber du dioxyde de carbone (CO2) lors de leur croissance, et de servir de matière première pour la fabrication de biocarburants.

3 Panneaux solaires installés sur des structures flottantes.

4 Terres émergées de l’atoll : elles sont utilisées pour la plantation d’arbres à croissance rapide comme le saule, particulièrement adapté aux régions froides et humides.

D’après www.greenpowerisland.dk

1. 1 GWh = 109 Wh.

1. Donnez deux raisons encourageant le Danemark, comme de nombreux autres pays, à abandonner progressivement l’usage des énergies fossiles.

2. Citez le principal problème auquel le Danemark se heurte en augmentant sa dépendance au vent comme source d’énergie. Expliquez brièvement la réponse.

3. Sans recopier les chaînes énergétiques ci-dessous, et à partir du document 1, indiquez la forme d’énergie à faire apparaître dans chaque cadre numéroté de 1 à 4 dans le document 2.

Pour cela, précisez simplement, pour chaque cadre, l’expression choisie parmi les suivantes :

Énergie électrique • Énergie thermique • Énergie lumineuse • Énergie mécanique

Une même expression peut être utilisée plusieurs fois.

Stockage de l’excédent d’énergie produit par les éoliennes

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Restitution de l’énergie stockée dans l’atoll artificiel

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4. a) Expliquez pourquoi le projet « Green Power Island » répond au contexte du Danemark tant du point de vue énergétique évoqué à la question 2, que du point de vue géographique.

b) Donnez deux arguments montrant que le projet « Green Power Island » s’inscrit bien dans une démarche de développement durable.

5. Dans l’hypothèse où l’atoll énergétique prévu au large de Copenhague permettrait d’alimenter en électricité toutes les installations domestiques de la ville pendant une durée de 24 heures en l’absence totale de vent, calculez la puissance moyenne équivalente électrique de son réservoir d’eau.

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Le texte introductif fournit quelques informations utiles sur les particularités géographiques et énergétiques du Danemark.

Le document 1 donne le principe de fonctionnement et le schéma d’un atoll artificiel.

Le document 2 présente le projet « Green Power Island », complexe composé de plusieurs sources d’énergie. Les différentes parties de ce complexe sont détaillées dans les légendes du schéma. Lisez bien les informations sur le réservoir d’eau de mer qu’il contient.

Organiser les réponses

▶ 1 et 2. Ces questions font appel à vos connaissances sur les différentes sources d’énergies, leurs particularités et leurs défauts.

 3. Cette question vous demande d’indiquer les formes énergétiques s’intégrant dans les chaînes énergétiques présentées : dans le cadre du stockage de l’énergie, et lors de la restitution de cette énergie.

 4. a) et b) Utilisez les documents 1 et 2 pour répondre. Ces questions nécessitent une courte rédaction. Vous devez être explicite et argumenter vos réponses, ne vous contentez pas de citer des éléments.

 5. Rappelez la formule liant l’énergie E, la durée t et la puissance P avant de calculer cette dernière. Aucune conversion n’est nécessaire.