Systèmes d'énergies alternatives

Question 1

Citer plusieurs systèmes d’énergie alternatives

Answer 1

• hydraulique
• géothermie
• pompe à chaleur
• pile à combustible
• photovoltaïque
• éolien
• couplage chaleur-force

Question 2

Décire l’utilisation de l’énergie hydraulique

Answer 2

Une turbine est activée par une chute d’eau qui entraîne un générateur de courant

E_hydraulique → E_électrique

Question 3

Décrire l’utilisation de l’énergie géothermique

Answer 3

Exploitation de la température plus élevée disponible en profondeur (env. +3K / 100m) pour une utilisation en surface

E_thermique → E_thermique

Question 4

Décrire l’utilisation du système pompe à chaleur

Answer 4

Il s’agit d’un dispositif permettant le transférer le l’énergie thermique d’un milieu à basse température vers un milieu à haute température

E_thermique + E_électrique → E_thermique

Question 5

Quels sont les vecteurs type pour une pompe à chaleur?

Answer 5

• air/air
• air/eau
• eau/air
• eau/eau

Question 6

Décrire l’utilisation du système pile à combustible

Answer 6

Il s’agit de la génération d’une tension électrique grâce à un phénomène d’oxydo-réduction

E_chimique → E_électrique+E_thermique

Question 7

Décrire l’utilisation du système photovoltaïque

Answer 7

Il s’agit de la transformation de l’irridiation solaire en électricité par le biais de panneaux photovoltaïque

E_solaire → E_électrique

Question 8

Décrire l’utilisation du système couplage chaleur-force (ou cogénération)

Answer 8

Le système génère simultanément de la chaleur et de l’électricité.
Le moteur à explosion entraîne un générateur et la chaleur du moteur et de l’échapement est récupérée.
Il peut s’agir d’une pile à combustible à la place du moteur.

E_chimique → E_thermique + E_électrique

Question 9

Décire l’utilisation du système éolien

Answer 9

C’est l’utilisation de l’énergie du vent pour la transformer en électricité (éolienne) ou en mouvement (moulin)

E_mécanique → E_mécanique

E_mécanique → E_électrique

Question 10

Quelles différence entre un alternateur et une génératrice?

Answer 10

Alternateur: générateur synchrone, typique pour installatin en ilôt car fréquence dépend de la vitesse de rotation

Génératrice: générateur asynchrone, typique pour raccordement réseau

Question 11

Quelles sont les origines de l’énergie électrique consommée en Suisse?

Answer 11

2017

• hydro-électrique : env. 61%
• nucléaire : env. 15%
• “inconnu” (achat sur marché libre sans garantie d’origine : env. 16%
• renouvelable (soleil, vent, biomasse, petit hydro) : env. 7%
• autres : env. 1%

Question 12

Quelles sont les origines de l’énergie électrique produite en Suisse?

Answer 12

2017

• hydro-électrique : env. 60%
• nucléaire : env. 32%
• renouvelable (soleil, vent, biomasse, petit hydro) : env. 6%
• fossile : env. 3%

Question 13

Quels sont les types de piles à combustible les plus connus?

Answer 13

• pile a hygrogène
• pile à membrane échangeuse de protons
• pile à oxyde solide (SOFC)

Question 14

Quel est l’avantage d’une production Couplage Chaleur Force (CCF) vs. production séparée d’électricité et de chaleur?

Answer 14

Meilleur rendement

rejet CO₂ réduit

Question 15

Quels sont les points faibles d’une centrale Couplage chaleur force?

Answer 15

• dépendante de combustible fossible majoritairement
• donc fluctuation possible des prix de production
• faible rendement électricité, doit être primairement utilisée pour le chauffage
  donc utilisation environ 4-5’000 h/an
• sont majoritaire des micro centrales (env. 100kW)

Question 16

Quel est le rendement théorique maximal d’une éolienne?

Answer 16

selon la limite de Betz (loi physique) seules les 16/27 de l’énergie du vent traversant une éolienne peuvent être captées.

A ceci s’ajoute ensuite les différent rendement (mécanique, générateur, etc…)

Question 17

Quels sont les points forts de l’énergie éolienne?

Answer 17

• renouvellable, pas de CO₂
• technologie standardisée applicable
• bonne acceptation par la politique énergétique

Question 18

Quels sont les points faibles de l’énergie éolinenne?

Answer 18

• peu d’emplacements favorables en Suisse
• pas de place pour de grands parcs => prix de revient plus élevé
• mauvaise acceptation par la politique de protection du paysage/patrimoine
• coûts additionnels pour des centrales de réserve car production fluctuante

Question 19

Quelle production d’énergie par quelle parc éolien en Suisse (chiffres 2020)?

Answer 19

en 2020:

41 grandes éoliennes (> 150kW)

P totale = 87 MW

E produite = 146GWh = env. 40’000 ménages = 0.2% de la conso suisse
à titre comparitif, en EU l’éolien représente env. 16% de la conso

Question 20

Comment se répartit la production d’énergie éolienne entre hiver et été?

Answer 20

Environ ⅔ en hiver et ⅓ en été

Question 21

Quels sont les différents types d’éoliennes et leurs “caractéristiques” générales?

Answer 21

• éolienne horizontale (classique)
  bon rendement, coûts d’entretien limités, solide, min 10km/h - max 90km/h de vent
  fait du bruit
• éolienne verticale
  production possible même avec de faibles vents
  Darrieus : système “perché” sur un mât, a besoin de vent +fort pour démarrer, très peu de bruits
  Savonius: compacte composé de 2 demi-cylindre, a besoin de trps peu de vent