Production d'énergie --- Introduction ---

Ce module regroupe pour l'instant 1 exercices sur .....

Une boisson énergétique v2


Une boisson énergétique



Une réalisation innovante en matière d’énergies renouvelables est en service dans une commune de l’arrière pays Niçois . Comme pour la plupart des villages de montagne, l’eau potable distribuée au robinet provient de sources captées en haute altitude. L’eau descend la montagne le long d’une conduite forcée, et est versée dans le réservoir qui alimente le village. La pression à la sortie du tuyau est énorme. Pour la faire chuter, on utilise généralement des réducteurs de pression.

Le défaut de cette solution est que la puissance fournie par l’eau est perdue dans les réducteurs de pression. Elle est transformée en chaleur (dans l’eau).

La solution réalisée consiste à remplacer les réducteurs de pression par une turbine à eau. Cette turbine entraîne un alternateur qui produit de l’énergie électrique sur le réseau. L’eau fournit toute sa puissance à la turbine, et donc sa pression chute, ce qui est l’effet recherché.

Conclusion : on ne chauffe plus l’eau inutilement, et on produit de l’énergie électrique (que l’on vend bien sûr !).

Deux réalisations comparables sont en service sur le réseau d’eau de la ville de Nice. Dans ce cas, la hauteur de chute est plus faible, mais le débit est beaucoup plus important.



On donne A= m, B= m, D= l/s et g=9,81 m/s².



1/2 Etude générale du projet :

1- Calculer l'énergie fournie par litres d'eau chutant d'une hauteur de mètres : J

2- Calculer la puissance « théorique » fournie à la turbine lorsque le débit est de litres/s : W

3- En réalité, les pertes de charge dans la conduite forcée (ce sont les « frottements » de l’eau le long du tuyau) provoquent une diminution de la pression au niveau de la turbine.
Tout se passe comme si la hauteur de chute n’était plus que de m (on parle de hauteur de chute nette).
Calculer la puissance réellement fournie à la turbine : W

4- Schéma de puissance de l’installation :



Les rendements sont les suivants :

- Turbine :
- Alternateur :
- Transformateur :

Calculer la puissance envoyée sur le réseau électrique : W

5- Le débits de litres/s correspond au débit moyen constaté pendant le mois d’août durant les cinq dernières années (remarque : le débit varie tout au long de l’année en fonction de la pluviométrie, la fonte des neiges...).

Calculer l’énergie vendue sur le réseau (en kW.h) pendant le mois d’août kW.h

Ca fait combien en €, sachant que le kW.h est vendu environ 6,7 centimes d’€ ? € FAUX. Il y a au moins une erreur.
Bonnes réponses.
Rappel des résultats précédents :
Puissance active produite par l'alternateur = W


2/2 Etude de l’alternateur

1- La turbine est prévue pour tourner à tours/mn . Quel sera le nombre de paires de pôles de l’alternateur ?
p=

2- Quelles sont les 4 conditions de couplage de l’alternateur sur le réseau ? (à donner dans l’ordre de réalisation).

- Condition n°1
- Condition n°2
- Condition n°3
- Condition n°4

3- L’alternateur fournit une puissance électrique active P = W.
Il est relié au transformateur dont les tensions triphasées sont : 1000V/1732V.
Le facteur de puissance est réglé à 1 en agissant sur le courant d’excitation.

Calculer le courant efficace I dans une phase de l’alternateur (il est couplé en étoile). I= A

Quelle est la valeur de la puissance réactive Q ? VAR

4 - On rappelle le schéma équivalent d’une phase de l’alternateur :



Tracer sur une feuille les trois tensions ci dessus dans le plan complexe, ainsi que les axes des puissances active et réactive.
Le courant d’excitation est réglé dans les conditions de la question 3, et l’angle interne a pour valeur theta = °.

5 - Calculer la valeur efficace de la force électromotrice E : V

6 - Si on augmente le courant d'excitation Ie de l'alternateur alors que le débit de l'eau est constant : Si on diminue le courant d'excitation Ie de l'alternateur alors que le débit de l'eau est constant :

7 - Si le débit de l'eau augmente : Si le débit de l'eau diminue :



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