Exercice n1 tude de quelques nergies renouvelables 4 pts

09/2006 Polynsie

EXERCICE III : TUDE DE QUELQUES NERGIES RENOUVELABLES 4 points

http://labolycee.orgLes nergies renouvelables constituent historiquement les premires sources d'nergies utilises par les hommes. Au total, on peut compter six "types" d'nergies renouvelables : l'nergie solaire, l'nergie olienne, l'nergie hydraulique, l'nergie gothermale, la biomasse et l'nergie des dchets. On s'intressera en particulier dans cet exercice l'nergie olienne et l'nergie hydraulique.

Partie I : L'nergie olienne

L'nergie olienne est l'nergie cintique du vent que l'on transforme en nergie lectrique.

On veut partir de l'observation d'une grande olienne de 70 m de diamtre, dterminer la puissance dlivre par celle-ci.

1. On filme l'olienne, on numrise le film et l'aide d'un logiciel adapt, on pointe la position Mi de l'extrmit d'une pale pour tous les intervalles de temps (t = 0,1 s (figure 1 de l'annexe rendre avec la copie).

1.1. Quelle est la nature du mouvement du point M ? Justifier.

1.2. Dterminer la valeur v2 de la vitesse instantane relle au point M2.

1.3. Construire le vecteur vitesse sur la figure 1 de l'annexe rendre avec la copie, l'chelle 1 cm pour 10 m.s-1.

1.4. Quelle est la dure d'un tour ?

2. En dduire la frquence de rotation de la pale de l'olienne, c'est--dire le nombre de tours effectus en une minute.

3. Le constructeur donne la courbe reprsentant la puissance P en fonction de la frquence de rotation f de l'olienne. Dterminer la puissance dlivre par cette olienne dans les conditions de rotation dcrites prcdemment.

Partie II : L'nergie hydraulique

On va tudier un prototype d'usine houlomotrice. Une plate-forme amarre au fond et pesant237 tonnes, rcupre l'nergie produite par les vagues "dferlantes". Elle possde un rservoir central qui se remplit en brisant la houle. Ce rservoir se vide partiellement, travers une conduite, dans une turbine qui gnre de l'lectricit. On peut ainsi esprer une puissance d'environ 7 MW.

La figure ci-dessous montre un plan en coupe.

On modlise la houle par une onde transversale. Sur la figure 2 de l'annexe rendre avec la copie, on a reprsent deux instants t = 0 s et t = 1,0 s , cette houle se propageant vers la droite.

1.1. Dcrire qualitativement le mouvement du bout de bois reprsent sur la figure 2.

1.2. Sur la figure 2 dessiner la position du bout de bois t = 1,0 s.

1.3. Dcrire en quelques lignes le principe de fonctionnement de cette usine houlomotrice. On pourra analyser les diffrents type d'nergies mis en jeu.

2.1. l'aide de la figure 2 de l'annexe, calculer la clrit v de l'onde.

2.2. Dfinir la longueur d'onde ( de la houle puis la dterminer l'aide de la figure 2 de l'annexe.

2.3. Dfinir la priode T de l'onde puis calculer sa valeur.

3. Une srie de mesures effectues au large montre que le carr de la clrit est proportionnel la longueur d'onde: v = a ( (.

3.1. Dterminer la dimension de a.

3.2. On propose les 2 relations suivantes :

(1)v =

(2) v = g ( (

l'aide des rsultats de la question 2, dterminer la bonne relation entre v et (.

On prendra g = 9,8 m.s-2.

Annexe rendre avec la copie

Figure 2

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