Ingénierie, innovation et développement durable (STI2D) · Terminale · Enseignement spécifique énergies et environnement (EE)
Énergies et environnement
Produire, distribuer, ne pas gaspiller.
En bref
L’enseignement spécifique énergies et environnement (EE) s’intéresse à la performance énergétique : comment produire, transporter, stocker et gérer l’énergie, du micro-générateur d’un capteur autonome jusqu’au réseau électrique d’un territoire.
Le réseau électrique
ProductionTransport (400 kV, 225 kV)Distribution (20 kV, puis 400/230 V)Consommateurs
On transporte en haute tension pour réduire les pertes : à puissance égale, le courant est plus faible, et les pertes par effet Joule (R × I²) chutent. Les transformateurs changent de niveau de tension.
Le réseau doit à chaque instant équilibrer production et consommation ; sinon, la fréquence (50 Hz) dérive.
Les réseaux intelligents (smart grids)
L’information s’ajoute à l’énergie : compteurs communicants, pilotage des usages (recharge des véhicules aux heures creuses, effacement), prévision de production solaire et éolienne. La production décentralisée (toitures photovoltaïques) et l’autoconsommation collective transforment chaque bâtiment en producteur.
Produire : quelques technologies
| La source | Grandeur clé |
|---|---|
| Photovoltaïque | Puissance crête (Wc) ; production annuelle ≈ 1 000 à 1 400 kWh par kWc en France |
| Éolien | P proportionnelle au cube de la vitesse du vent |
| Hydraulique | P = ρ × g × Qv × h × η |
| Cogénération | Produit électricité et chaleur à la fois |
Exemple travaillé : une toiture solaire
18 panneaux de 400 Wc, soit 7,2 kWc, dans une région à 1 200 kWh/kWc/an : production ≈ 7,2 × 1 200 = 8 640 kWh/an. Le foyer consomme 6 000 kWh/an, dont 40 % pendant les heures de production. Autoconsommation : 0,4 × 6 000 = 2 400 kWh ; le reste de la production, 6 240 kWh, est injecté sur le réseau. Piloter le ballon d’eau chaude et le lave-linge aux heures solaires augmente l’autoconsommation.
La pompe à chaleur
Elle prélève la chaleur de l’air, du sol ou de l’eau et la « remonte » dans le logement grâce à un compresseur.
COP = chaleur fournie / énergie électrique consommée
Avec un COP de 3,5, 1 kWh électrique fournit 3,5 kWh de chaleur, dont 2,5 kWh pris gratuitement à l’environnement. Le COP baisse quand l’écart de température entre la source et le logement augmente (grand froid).
Les micro-énergies
Un capteur autonome peut récupérer quelques milliwatts : mini-panneau solaire, vibrations (piézoélectrique), écart de température (effet Seebeck). Il faut alors concevoir une électronique ultra-sobre : mise en veille, mesures espacées, radio basse consommation.
Gérer l’énergie dans un bâtiment
- Régulation du chauffage par pièce, programmation horaire.
- Récupération : VMC double flux (rendement 70 à 90 %), récupération sur eaux grises.
- Mesure : sous-comptage pour savoir où part l’énergie.
- Stockage : ballon d’eau chaude piloté, batterie domestique.
Une gestion intelligente n’ajoute pas d’énergie : elle évite d’en gaspiller.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Pourquoi transporte-t-on l’électricité en haute tension ?
2.Que se passe-t-il si production et consommation ne sont plus équilibrées ?
3.7,2 kWc produisant 1 200 kWh par kWc et par an donnent…
4.Qu’est-ce que le COP d’une pompe à chaleur ?
5.Avec un COP de 3,5, quelle part de la chaleur vient de l’environnement pour 1 kWh électrique ?
6.Le COP d’une pompe à chaleur air-eau augmente par grand froid.
0 / 6 questions
Dans l’app, ce chapitre a son quiz complet, chronométré, et tes erreurs reviennent au bon moment pour ne plus les refaire.
La fiche de révision, sur une page
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