Énergie en technologie
Sources d'énergie, chaînes d'énergie, rendement et développement durable.
Introduction
L'énergie est un thème transversal en Technologie au Brevet. Tu dois savoir identifier les sources d'énergie, décrire une chaîne d'énergie complète, calculer un rendement et argumenter sur les choix énergétiques dans une perspective de développement durable. Ce chapitre fait souvent le lien avec les Sciences physiques.
Points clés à retenir
- Sources d'énergie renouvelables : solaire, éolien, hydraulique, biomasse, géothermie (inépuisables à l'échelle humaine)
- Sources non renouvelables : pétrole, charbon, gaz naturel, uranium (stocks limités)
- Formes d'énergie : cinétique, potentielle, thermique, électrique, chimique, lumineuse, nucléaire
- Chaîne d'énergie d'un système : Alimenter → Distribuer → Convertir → Transmettre
- Rendement : rapport entre énergie utile et énergie consommée (toujours < 100% à cause des pertes)
- Mix énergétique : répartition des sources d'énergie utilisées dans un pays (en France : ~70% nucléaire pour l'électricité)
Formules essentielles
η = (Énergie utile / Énergie consommée) × 100 (en %)P = E / t → E = P × t (Énergie en Joules, Puissance en Watts, temps en secondes)1 kWh = 3 600 000 J = 3,6 MJ (unité de la facture électrique)Pertes = Énergie consommée − Énergie utile (souvent sous forme de chaleur)Exemples résolus
Un moteur électrique consomme 500 J d'énergie électrique et produit 350 J d'énergie mécanique. Calculer son rendement et identifier les pertes.
Rendement η = (Eutile / Econsommée) × 100 = (350 / 500) × 100 = 70%. Les pertes sont de 500 − 350 = 150 J, dissipées sous forme de chaleur (échauffement du moteur). Un rendement de 70% est correct pour un moteur électrique (bien meilleur qu'un moteur thermique : ~30%).
Comparer l'impact environnemental d'une voiture électrique et d'une voiture thermique pour un trajet de 100 km.
Voiture thermique : consomme ~6 L d'essence → émet ~15 kg de CO₂ (combustion directe) + extraction et raffinage du pétrole. Voiture électrique : consomme ~15 kWh → émissions dépendent du mix électrique (en France ~1,5 kg CO₂ grâce au nucléaire ; en Allemagne ~6 kg CO₂ avec le charbon). Impact à considérer aussi : fabrication de la batterie (extraction lithium, cobalt) et recyclage en fin de vie.
Décrire la chaîne d'énergie d'une éolienne depuis le vent jusqu'au réseau électrique.
Alimenter : énergie cinétique du vent (source renouvelable). Convertir (1) : les pales transforment l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique de rotation. Transmettre : le multiplicateur augmente la vitesse de rotation (de ~15 tr/min à ~1500 tr/min). Convertir (2) : la génératrice transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Distribuer : le transformateur adapte la tension pour le réseau. Pertes : frottements mécaniques, échauffement de la génératrice, rendement global ~35-45%.
Erreurs fréquentes à éviter
- ✗Confondre énergie (Joules ou kWh, une quantité) et puissance (Watts, un débit)
- ✗Penser qu'un rendement de 100% est possible (il y a toujours des pertes, principalement thermiques)
- ✗Oublier que l'impact environnemental d'une voiture électrique dépend du mix énergétique du pays
- ✗Confondre source d'énergie (soleil, pétrole) et forme d'énergie (thermique, électrique)
