Les ressources énergétiques de l'atmosphère
L`énergie éolienne est la principale ressource énergétique de l`atmosphère, laquelle peut être transformée en énergie mécanique ou électrique. L'énergie qui est présente dans l'atmosphère est l'énergie thermique. La plupart de l'énergie utilisable sur la Terre provient de l'énergie rayonnante du soleil, tout comme les ressources énergétiques de l'atmosphère. En réchauffant l'air de l'atmosphère, le rayonnement solaire produit de grands courants de convection (du vent), donc de l'énergie éolienne. L'énergie solaire réchauffe constamment l'air. Donc, l'énergie thermique est accessible à l'intérieur des logements pour chauffer ou climatiser.
L'énergie éolienne
Lorsque les vents se déplacent, de l'énergie cinétique est produite. Cela crée de l'énergie éolienne. L'énergie éolienne est utilisée depuis de nombreuses années pour des utilisations différentes. Aujourd'hui, l'énergie éolienne sert à produire de l'électricité à l'aide d'éoliennes modernes et aérodynamiques.
C’est en fait la vitesse du vent qui détermine la quantité d’énergie produite. Pour produire de l’électricité de façon rentable et efficace, il faut des vents supérieurs à 20km/h. Ce sont le relief, la pression atmosphérique et l’altitude qui influent sur la vitesse du vent. C’est en conséquence de cela que les hélices des éoliennes sont habituellement placées au sommet d’un mât gigantesque, lorsque le relief est détérioré. D’habitude, les éoliennes sont placées relativement haut dans le ciel pour arriver à mieux utiliser les vents. Il est favorable de les placer sur les crêtes des collines ou dans des régions où les reliefs ne font pas obstacle aux vents. Les étendues maritimes, au large des côtes, sont des endroits favorisés pour la production éolienne, en raison de l’absence d’obstacle.
Deux types d’éoliennes sont habituellement utilisés pour produire de l’électricité. Chaque type comporte des avantages. Le type d’éoliennes qui utilise les vents plus en hauteur sont les éoliennes à axes horizontaux. Toutefois, ce type d’éoliennes ne produit de l’électricité que lorsque celles-ci sont dirigées vers la direction dans laquelle le vent souffle. Quant aux éoliennes à axe vertical, elles n'ont pas besoin que le vent soit orienté dans leur direction pour fonctionner. Les pales sont plus basses et l’éolienne n’utilise pas des vents constants.
C’est en fait la vitesse du vent qui détermine la quantité d’énergie produite. Pour produire de l’électricité de façon rentable et efficace, il faut des vents supérieurs à 20km/h. Ce sont le relief, la pression atmosphérique et l’altitude qui influent sur la vitesse du vent. C’est en conséquence de cela que les hélices des éoliennes sont habituellement placées au sommet d’un mât gigantesque, lorsque le relief est détérioré. D’habitude, les éoliennes sont placées relativement haut dans le ciel pour arriver à mieux utiliser les vents. Il est favorable de les placer sur les crêtes des collines ou dans des régions où les reliefs ne font pas obstacle aux vents. Les étendues maritimes, au large des côtes, sont des endroits favorisés pour la production éolienne, en raison de l’absence d’obstacle.
Deux types d’éoliennes sont habituellement utilisés pour produire de l’électricité. Chaque type comporte des avantages. Le type d’éoliennes qui utilise les vents plus en hauteur sont les éoliennes à axes horizontaux. Toutefois, ce type d’éoliennes ne produit de l’électricité que lorsque celles-ci sont dirigées vers la direction dans laquelle le vent souffle. Quant aux éoliennes à axe vertical, elles n'ont pas besoin que le vent soit orienté dans leur direction pour fonctionner. Les pales sont plus basses et l’éolienne n’utilise pas des vents constants.
Les trois éléments de base d'une éolienne sont les suivants: 1) le rotor, constitué d’une hélice et monté sur une tour, convertit l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique sur un arbre de transmission; 2) une boîte de transmission permet de réguler la vitesse de l’arbre du rotor; 3) une génératrice, couplée au rotor, transforme l’énergie mécanique de l’arbre de transmission en électricité.
Avantages :
-ne consomme pas de carburants fossiles
-ne produit ni de gaz à effet de serre ou autres polluants atmosphériques
-ne produit pas de déchets toxiques
-chaque mégawatt d’électricité d’origine éolienne permet d’éviter l’émission de près d’une tonne de dioxyde de carbone comparativement aux centrales thermiques alimentées au charbon
Grâce à ceci, l’énergie éolienne est aujourd’hui utilisée comme source d’énergie dans une cinquantaine de pays, telles l’Allemagne, l’Espagne et les États-Unis.
Désavantages :
-en raison de la nature variable et imprévisible des vents, l’énergie éolienne ne peut que très rarement être utilisée comme unique source d’énergie.
-les tornades de vent ou de la glace peuvent abîmer les éoliennes et baisser leur capacité de production.
Il est habituellement essentiel de combiner l’énergie éolienne avec d’autres sources d’énergie (énergie solaire, hydraulique…), le tout pour répondre aux besoins constants en électricité.
-ne consomme pas de carburants fossiles
-ne produit ni de gaz à effet de serre ou autres polluants atmosphériques
-ne produit pas de déchets toxiques
-chaque mégawatt d’électricité d’origine éolienne permet d’éviter l’émission de près d’une tonne de dioxyde de carbone comparativement aux centrales thermiques alimentées au charbon
Grâce à ceci, l’énergie éolienne est aujourd’hui utilisée comme source d’énergie dans une cinquantaine de pays, telles l’Allemagne, l’Espagne et les États-Unis.
Désavantages :
-en raison de la nature variable et imprévisible des vents, l’énergie éolienne ne peut que très rarement être utilisée comme unique source d’énergie.
-les tornades de vent ou de la glace peuvent abîmer les éoliennes et baisser leur capacité de production.
Il est habituellement essentiel de combiner l’énergie éolienne avec d’autres sources d’énergie (énergie solaire, hydraulique…), le tout pour répondre aux besoins constants en électricité.
L'énergie thermique de l'air
Puisque l’air est une énergie renouvelée constamment, il s’agit d’une réserve d’énergie thermique abondante. Pour chauffer ou climatiser l’intérieur des habitations, on doit récupérer cette énergie à l’aide d’une thermopompe, mais il faut que l’air contienne suffisamment d’énergie thermique. Le coefficient de performance (COP) permet de déterminer à quelle température l’air contient suffisamment d’énergie pour qu’il soit avantageux d’utiliser une thermopompe.
Quand l’air extérieur est à une température de 10⁰C, le coefficient de performance est de 3. Cela signifie que 3 kWh d’énergie sont puisés dans l’air extérieur pour chaque kilowatt d’électricité consommé par la thermopompe. Le COP décroît au fur et à mesure que la temperature extérieure diminue. Lorsque celle-ci atteint environ -20⁰C, il n’est plus avantageux d’utiliser la thermopompe.
Quand l’air extérieur est à une température de 10⁰C, le coefficient de performance est de 3. Cela signifie que 3 kWh d’énergie sont puisés dans l’air extérieur pour chaque kilowatt d’électricité consommé par la thermopompe. Le COP décroît au fur et à mesure que la temperature extérieure diminue. Lorsque celle-ci atteint environ -20⁰C, il n’est plus avantageux d’utiliser la thermopompe.
Activité sur les ressources énergétiques de l'atmosphère
Qui suis -je?
1- Je suis l'énergie cinétique produite par le déplacement des vents .
2- Je suis le type d'éolienne qui profite des vents en hauteur en installant ses pales au sommet d'un immense mât.
3- Je suis le type d'éolienne qui n'a pas à être orienté dans la direction du vent.
4- Je suis les 3 composantes d'une éolienne.
5- Je suis l'objet qui peut récupérer de l'énergie pour chauffer ou climatiser l'intérieur des habitations.
6- Je permet de déterminer à quelle température l'air contient suffisamment d'énergie pour qu'il soit avantageux d'utiliser une thermopompe
Réponses
1- Énergie éolienne
2- Éolienne à axe horizontal
3- Éolienne à axe vertical
4- Le rotor, une boite de transmission, une génératrice
5- Une thermopompe
6- Coefficient de performance
1- Je suis l'énergie cinétique produite par le déplacement des vents .
2- Je suis le type d'éolienne qui profite des vents en hauteur en installant ses pales au sommet d'un immense mât.
3- Je suis le type d'éolienne qui n'a pas à être orienté dans la direction du vent.
4- Je suis les 3 composantes d'une éolienne.
5- Je suis l'objet qui peut récupérer de l'énergie pour chauffer ou climatiser l'intérieur des habitations.
6- Je permet de déterminer à quelle température l'air contient suffisamment d'énergie pour qu'il soit avantageux d'utiliser une thermopompe
Réponses
1- Énergie éolienne
2- Éolienne à axe horizontal
3- Éolienne à axe vertical
4- Le rotor, une boite de transmission, une génératrice
5- Une thermopompe
6- Coefficient de performance