Deux siècles d'énergie électrique

Question 1

Ligne 1 — l'origine de ce que fournissent les panneaux.

Accepted Answer

Rien ne vient de rien : le panneau convertit le rayonnement, sa source primaire, et cette conversion s’accompagne de pertes.

« Produire de l’énergie » est l’expression fausse par excellence : on ne fait que changer sa forme, avec des pertes.

Question 2

Ligne 3 — des éoliennes « sans aucun alternateur ».

Accepted Answer

Les éoliennes passent par une rotation : le vent entraîne les pales, qui font tourner un alternateur. Seul le photovoltaïque, parmi les filières courantes, se passe d’alternateur.

L’exception du photovoltaïque ne s’étend pas à l’éolien : la ligne 2 est juste, la ligne 3 généralise à tort.

Question 3

Ligne 4 — un réseau qui « met de côté » l'électricité de midi.

Accepted Answer

Le réseau ne garde rien en réserve : l'électricité se stocke mal, si bien que ce qui est fourni à midi doit être utilisé à midi. Le soir, d'autres installations doivent prendre le relais. — La faiblesse du vecteur électrique est précisément son stockage : production et consommation sont simultanées.

Question 4

Ligne 5 — des panneaux dits « pilotables » parce qu'ils démarrent avec le soleil.

Accepted Answer

C'est l'inverse : produire dès que la ressource est là, c'est justement subir. Est pilotable ce dont l'exploitant commande le démarrage et l'intensité, comme un barrage ; le photovoltaïque ne l'est pas du tout. — La brochure confond « produire quand le soleil le permet » et « produire quand on le décide » : c'est tout l'écart entre subir et piloter.

Question 5

Combien de mégawattheures la centrale à vapeur délivre-t-elle sur cette journée ?

Accepted Answer

Au plus 4 × 24 = 96 MWh ; à 75 % : 96 × 0,75 = 72, d'où 72 MWh. — On applique le facteur de charge à l'énergie maximale théorique de la journée.

Question 6

Combien de mégawatts d'éoliennes faut-il prévoir pour égaler, sur la journée, les mégawattheures de la centrale ?

Accepted Answer

Un mégawatt éolien fournit 24 × 0,25 = 6 MWh dans la journée ; il faut donc 72 ÷ 6 = 12, soit 12 MW. — On cherche la puissance dont l'énergie, à 25 % de charge, égale les 72 MWh de la centrale.

Question 7

Montre que ce résultat s'obtient directement à partir du rapport des deux facteurs de charge, puis énonce la règle.

Accepted Answer

0,75 ÷ 0,25 = 3 et 4 × 3 = 12 : 12 MW. À énergie égale, la puissance à installer varie en raison inverse du facteur de charge. — Diviser le facteur de charge par trois oblige à tripler la puissance installée pour fournir la même énergie.

Question 8

Les éoliennes de la question b fournissent autant d'énergie que la centrale sur la journée. Le remplacement est-il pour autant équivalent pour le réseau ? Argumente.

Accepted Answer

Non. L'égalité porte sur un total journalier, pas sur chaque instant. La centrale est pilotable : on décide quand elle produit. Les éoliennes produisent quand le vent souffle ; or le réseau doit équilibrer injection et soutirage à chaque instant. Il faudra garder une autre production pilotable pour les moments sans vent. — Le facteur de charge ignore le moment de la production : c'est ce que la pilotabilité, elle, mesure.

Question 9

Explique pourquoi la lampe s'allume quand le cycliste roule, en nommant le principe en jeu.

Accepted Answer

À chaque tour de roue, l'aimant passe en face de la bobine fixe : ce mouvement relatif fait naître une tension aux bornes de la bobine, qui alimente la lampe. C'est l'induction. — On retrouve le principe découvert au XIXᵉ siècle, sur un dispositif minuscule.

Question 10

Compare ce dispositif à l'alternateur d'une centrale : quel élément joue le rôle du rotor, lequel celui des bobines ? Indique une différence.

Accepted Answer

L'aimant fixé au rayon joue le rôle du rotor aimanté : il tourne. La bobine fixée au cadre joue celui des bobines fixes. Différence : un seul aimant et une seule bobine, entraînés par le cycliste et non par une turbine. — Transférer, c'est retrouver la structure connue dans un objet nouveau : ce qui tourne, ce qui reste fixe, ce qui entraîne.

Question 11

Écris la chaîne de conversion de ce dispositif, sur le modèle « source → conversion → électricité → usage ».

Accepted Answer

Mouvement fourni par le cycliste → rotation de la roue et de l’aimant → induction dans la bobine : électricité → lumière de la lampe.

La chaîne générale du cours s’applique : seule la source change, ici le cycliste qui met la roue en mouvement.

Question 12

D'où vient, en dernier ressort, l'énergie qui éclaire la lampe ? Quel rôle joue l'électricité dans ce dispositif ?

Accepted Answer

Du cycliste, qui met la roue en mouvement. L’électricité n’est qu’un intermédiaire : fabriquée dans la bobine, elle achemine l’énergie par les fils jusqu’à la lampe. C’est un vecteur, pas une source.

Sans pédalage, pas d’électricité : la source est en amont, comme dans toute filière.

Question 13

Introduction : l'idée que l'énergie ne se produit pas mais se convertit, la question posée, le plan annoncé.

Accepted Answer

Exemple : « On dit volontiers que l'on produit de l'énergie ; c'est faux, on la convertit. Nous verrons comment on la convertit, pourquoi on la transporte sous forme électrique, puis pourquoi l'avoir au bon moment est le vrai défi. » — L'introduction pose le paradoxe de l'expression « produire de l'énergie » et annonce les trois temps de la question.

Question 14

Convertir : l'induction, l'alternateur, ce qui distingue les filières, l'exception du photovoltaïque.

Accepted Answer

L'induction, découverte au XIXᵉ siècle, fonde la production de masse ; l'alternateur la met en œuvre. Les filières ne diffèrent que par ce qui entraîne la turbine (vapeur, chute d'eau, vent) ; le photovoltaïque convertit directement le rayonnement. — Ce paragraphe montre que l'histoire électrique est celle d'un même geste de conversion, décliné selon la source.

Question 15

Transporter : l'électricité comme vecteur, ses atouts, et la conséquence pour juger une électricité.

Accepted Answer

L'électricité se fabrique à partir d'une source primaire ; elle se transporte loin et se convertit en presque tout. Comme le courant est le même partout, on juge la filière, pas le vecteur : l'électricité n'est ni propre ni sale. — Le vecteur est la réponse au besoin de transporter ; il impose aussi de comparer les filières et non les courants.

Question 16

Au moment voulu : stockage difficile, équilibre permanent du réseau, pilotabilité ; ce que la taille d'une installation ne dit pas.

Accepted Answer

L'électricité se stocke mal : le réseau doit égaler à chaque instant injection et soutirage. D'où le poids de la pilotabilité (barrage fortement, nucléaire en partie, éolien et photovoltaïque pas du tout), souvent plus déterminante que la puissance installée, qui ne dit d'ailleurs pas l'énergie réellement fournie. — C'est le cœur de l'argument : avoir l'énergie au bon moment est la contrainte qui organise tout le réseau.

Question 17

Conclusion et expression : une réponse nette, le vocabulaire du cours, des connecteurs logiques.

Accepted Answer

Exemple : « L'enjeu n'a donc jamais été de dénicher une ressource cachée : c'est une affaire de conversion, d'acheminement et d'ajustement permanent à la consommation. » — La conclusion répond à la question en une phrase claire, sans ajouter de préférence pour une filière.

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Ce que ce niveau évalue

Avant de commencer

Exercice 1 — Une brochure à corriger

Exercice 2 — Remplacer une centrale pilotable

Exercice 3 — L'éclairage d'un vélo

Exercice 4 — Développement construit

Barème — ce que le correcteur regarde

Et maintenant ?

Les autres contrôles de ce chapitre

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