Troisième > Physique-Chimie > Annales > Annale - Centrales et production d'électricité

Exercice d'application


Annales

  • Exercice : Centrales - Annale Brevet

    La production d'électricité à partir des centrales thermiques à flamme est le mode le plus répandu dans le monde et bénéficie des abondantes, mais épuisables, ressources en charbon, pétrole et gaz de la planète. Certains pays se lancent dans le développement de centrales géothermiques, on veut ici comprendre ce choix.

     

    Document 1 : Principe de fonctionnement d’une centrale géothermique

    Une centrale géothermique produit de l’électricité, sans qu’il y ait de combustion, grâce à la chaleur de la Terre qui transforme l'eau contenue dans les nappes souterraines en vapeur. Le mouvement de la vapeur d’eau sous pression permet de faire tourner une turbine entrainant un alternateur, qui produit alors un courant alternatif.

     

    Centrale géothermique de Waikarei en Nouvelle-Zélande

     

    Document 2 : Principe de fonctionnement d'une centrale thermique à flamme

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    Question1 : Compléter le tableau en exploitant le document 1 et le document 2.

    Nom de la centrale

    Source(s) d’énergie utilisée

    Source d’énergie renouvelable ou non ?

    Dégage ou ne dégage pas de fumées lors de son utilisation ?

    Thermique à flamme

         

    Géothermique

         

     

    Question 2 : Il s’agit de repérer sur le dessin de la centrale thermique à flamme (document 2 en annexe) les 3 circuits distincts A, B et C décrits ci-dessous :

    A : circuit de refroidissement
    B : circuit primaire ou lieu de transformation d’énergie chimique en énergie thermique
    C : circuit secondaire ou lieu de transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique

    Pour répondre à la question 2, mettre A, B ou C à l’intérieur des cercles grisés du document 2.

     

    On étudie la réaction de combustion ayant lieu dans le circuit primaire d’une centrale thermique utilisant le gaz naturel, composé essentiellement de méthane $CH_4.$ Le méthane réagit avec le dioxygène $O_2$ de l’air pour former du dioxyde de carbone $CO_2$ et de l’eau $H_2O,$ selon l’équation de réaction :

    $CH_4 + 2O_2 \Longrightarrow CO_2 + 2H_2O$

     

    Question 3 

    3a - Nommer le gaz participant à l’effet de serre produit lors de cette transformation chimique.

    3b - Lorsqu’on brûle $6 \times 10^{22}$ molécules de méthane de manière complète :

    3b.1 Combien de molécules de dioxygène sont nécessaires ? Expliquer.

    3b.2 Combien de molécules de dioxyde de carbone sont formées ? Expliquer.

     

    Un réacteur de centrale thermique à flamme produit une puissance d’environ 1100 MW. Un réacteur de centrale géothermique, peut délivrer une énergie de 7 500 000 MW.h par an, en fonctionnant 6820 heures.

     

    Question 4

    4a - Montrer par un calcul, que la puissance électrique du réacteur de centrale géothermique est équivalente à celle du réacteur de centrale thermique à flamme.

    4b - En faisant référence aux réponses précédentes, donner deux arguments expliquant pourquoi certains pays ont opté pour des centrales géothermiques.

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