Définition : Les sources d'énergies
Les énergies primaires, ce sont des sources issues d'un phénomène naturel et qui n'ont pas été transformées, il en existe des:
renouvelables ( qui ne s'épuisent pas) : éolienne (issue du vent), hydraulique (issue de l'eau et de ses courants, solaire (issue du soleil), la biomasse (issue du bois et de ses dérivés), etc.
non-renouvelables (dont le potentiel s'épuise au fur et à mesure de la consommation), fossiles (charbon, pétrole, gaz) et nucléaire (fission de l'uranium).
Les énergies secondaires, elles sont issues de la transformation des énergies primaires, par exemple:
L'électricité qui est une énergie issue de la combustion des énergies non renouvelables (bois, charbon, pétrole), de la transformation des énergies renouvelables (éoliennes, panneaux photovoltaïques, barrages, usines marée-motrices,etc.) mais aussi de la fusion nucléaire (transformation de l'uranium).
les carburants issus du pétrole par transformation chimique (raffinage).
Définition :
Les systèmes domestiques (téléviseur, réfrigérateur, etc..) utilisés dans le cadre de l'habitat ont besoin d'énergie électrique pour pouvoir fonctionner.
Celle-ci est initialement produite par des centrales qui transforment une énergie primaire en énergie électrique, utilisable pour les besoins de l'homme.
Certaines centrales utilisent des énergies renouvelables, comme par exemple les centrales photovoltaïques ou les centrales éoliennes.
L'éolienne permet de transformer l'énergie du vent (mouvement de translation) en énergie mécanique (mouvement de rotation), puis en énergie électrique.
Les panneaux photovoltaïques utilisent l'énergie lumineuse du soleil pour produire de l'électricité.
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Cette énergie électrique est ensuite acheminée afin d'alimenter l'habitat en électricité. Puis elle est distribuée vers les différents appareils qui la convertissent sous la forme voulue. Un radiateur électrique convertit l'énergie électrique en énergie thermique, un système d'éclairage convertit une énergie électrique en énergie lumineuse, etc..
Définition : Fonctions techniques et solutions techniques
Un objet technique peut répondre à plusieurs problèmes : freiner, se diriger etc ...
Pour répondre à ces problèmes, un objet technique est constitué d'éléments ou composants qui peuvent être regroupés en sous ensembles.
Chaque sous ensemble assure une fonction, appelée fonction technique et répond à l'un des problèmes.
Les fonctions techniques permettent de satisfaire la fonction d'usage.
Pour réaliser ses fonctions techniques, le groupe de pièces ou composants utilisé, est appelé solutions techniques.
Complément :
Le graphe ci-contre permet de lister les fonctions techniques réalisées par ce système en y associant les solutions techniques qui les réalisent.
FP : Produire de l'électricité à l'aide d'énergies renouvelables
Solutions associées
- FT1 : Transformer l'énergie du vent en énergie électrique : Éolienne
- FT2 : Transformer l'énergie solaire en énergie électrique : Panneau photovoltaïque
- FT3 : Transformer l'énergie de l'eau en mouvement, en énergie électrique : Turbine
- FT3 : Protéger les batteries : Régulateurs
- FT4 : Stocker l'énergie : Batteries
- FT5 : Transformer le courant continu en courant alternatif : Onduleur
- FT6 : Distribuer l'énergie électrique : Câbles électriques.
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FP : fonction principale
FT : fonctions techniques
Complément : Les Matériaux
Pour transporter l'énergie électrique, on utilise des câbles électriques. Ceux-ci sont constitués d'une partie centrale qui permet de faire transiter cette énergie, et d'une enveloppe protectrice qui doit assurer l'isolation.
Les matériaux utilisés pour le transport de cette énergie doivent répondre aux propriétés suivantes :
- La partie centrale doit posséder la propriété physique d'être un excellent conducteur électrique. C'est la raison pour laquelle le matériau principalement utilisé dans la fabrication des câbles est le cuivre. Il appartient à la famille des matériaux métalliques non ferreux. Il possède également la propriété mécanique d'être ductile, c'est-à-dire qu'il a la faculté de pouvoir s'étirer facilement sous la forme d'un fil. Par contre, les ressources naturelles du cuivre sont en voie d'extinction. Il est donc nécessaire de le recycler.
- L'enveloppe protectrice du câble, encore appelée gaine, est en matière plastique. Elle appartient à la famille des matériaux organiques, d'origines fossiles. Elle a la propriété physique d'être un bon isolant électrique. C'est un thermoplastique, c'est-à-dire qu'il possède la propriété d'être facilement formable à chaud et de pouvoir ainsi être réutilisé sous d'autres formes pour répondre à d'autres besoins.
- Les câbles électriques ont longtemps servi de supports matériels pour le transport de l'information, par exemple pour le téléphone.
Aujourd'hui, on utilise des fibres optiques qui permettent de véhiculer plus rapidement les informations numériques à l'aide de signaux lumineux. Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété physique d'être un conducteur de la lumière.
Les cellules photovoltaïques qui composent un panneau solaire sont fabriquées avec des matériaux semi-conducteurs produits à partir de silicium.
Ces matériaux possèdent la propriété physique d'émettre des électrons lorsqu'ils sont soumis à l'action de la lumière. C'est cette émission d'électrons qui produit ainsi de l'électricité.
On parle alors d'effet photovoltaïque.
Une batterie permet de stocker l'énergie électrique en utilisant les propriétés chimiques de certains matériaux.
Le plomb est largement utilisé pour les batteries des véhicules automobiles, principalement pour des raisons économiques. Par contre ce matériau est extrêmement polluant et nécessite un recyclage.
Les téléphones portables, les ordinateurs ou encore les centrales éoliennes ou photovoltaïques solaires utilisent principalement des batteries au lithium qui leur confère un meilleur rendement, accroît leur autonomie. Le coût de ces batteries est plus élevé.
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