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12.temporary_ins/80.energie-transformations-applications-impacts/20.n2/50.energy-mix/40.TD-hydroelectricity/50.parallel-1/cheatsheet.fr.md

@@ -5,20 +5,8 @@ routable: true
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     -
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-      name: LINÉAIRE-2 : Les Ondes
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-      name: PARALLELE-3 : des ondes et corpuscules à la dualité onde-corpuscule
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+      name: TD4 : Hydroélectricité
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@@ -49,10 +37,141 @@ $`\def\PSclosed{\mathscr{S}_{\displaystyle\tiny\bigcirc}}`$
 10. Validé, opérationnel
 </details>
 
-##### Mix-énergétique : TD 6
+##### Mix-énergétique : TD 4
 
 ---------------------------
 
-### Les Centrales de lac
+### Les Centrales de haute chute
+
+Un barrage est créé dans une vallée, conduisant à une inondation partielle de celle-ci,
+et créant un lac artificiel dont le volume d'eau à son niveau maximum, $`V_{lac}`$ ,  est       
+décrit par le schéma ci-joint.
+
+![](energy-mix-TD4-hydroelectricity-high-falls-power-station-1_L1200.jpg)
+
+Chaque mètre cube peut chuter d'une hauteur moyenne $`H=150\,m`$.
+
+#### FONCTION dans le SYSTEME ENERGETIQUE
+
+##### "Capacité de stockage / déstockage" ou "générateur continu" d'énergie
+
+##### a)  A laquelle de deux classes ci-dessus appartiennent les centrales de lac ?
+
+* Le **lac** est le **réservoir d'énergie** stockée *sous forme d'énergie potentielle gravitationnelle*. 
+
+* L'**approvisionnement** de ce réservoir n'a *pas de coût dans la chaîne industrielle énergétique*, car 
+il est réalisé par le cycle annuel naturel de l'eau "évaporation (principalement au niveau 
+de la mer et en plaines)  / élévation / condensation / précipitation (aboutissant dans 
+le lac d'altitude), cycle alimenté par l'énergie solaire. 
+
+* Le **déstockage d'énergie** est humainement *pilotable par simple ouverture ou fermeture des vannes*
+qui déversent l'eau du lac sur des turbines situées à une altitude bien inférieure à celle des vannes.
+
+##### b)  Calculer $`\mathbf{E_{\,stock}^{\,grav}}`$, l'énergie potentielle gravitationnelle stockée lorsque le lac est à son niveau maximum.
+
+$`\mathbf{V_{lac}=\dfrac{L\times l \times h}{2}}
+=\dfrac{6\times 3\times 1}{2}\times 10^{3+3+2}
+\mathbf{= 9\times 10^8=900\,Mm^3}`$
+
+$`\boldsymbol{\mathbf{E_{\,stock}^{\,grav}=
+\varrho_{eau}\times\dfrac{L\times l \times h}{2}\times g \times H}}`$
+
+$`=
+10^3\times\dfrac{6\times 3 \times 1 \times 10^{3+3+2}}{2}\times 10^1 \times 1,5\cdot10^2
+\mathbf{=13,5\times 10^{14}\;J`$
+
+$`\mathbf{E_{\,stock}^{\,grav}=}13,5\times 10^{14}\,J
+=(13,5\times 10^{14}\,J)\times \left(\dfrac{1}{3,6\times 10^6}\,kWh.J^{-1}\right)`$
+
+$`= 3,75 \times 10^8 \,kWh = \mathbf{375 \,GWh}`$
+
+
+
+
+          
+
+
+
+          
+
+
+Comparaison lac et barrage de Serre-Ponson (Hautes-Alpes, France) :
+Lac de Serre-Ponson : 90km de berges,  et  à son niveau maximum.
+Profondeur maximale . . Superficie 
+Centrale hydroélectrique de Serre-Ponson : Hauteur 
+Puissance installée 
+Production annuelle 
+soit la consommation annuelle du département des Hautes-Alpes ou de l'agglomération d'Aix-en-Provence ( hab)
+Calculs perso : 
+
+En France, la consommation moyenne d’électricité par mois et par foyer est de l’ordre de 390 kWh, soit 4 679 kWh par an (particuliers.engie.fr), donc cohérent.
+
+
+
+Production annuelle d'énergie et nombre d'habitants alimentés en électricité
+Le rendement de conversion total  entre énergie potentielle gravitationnelle et énergie électrique est . Par ailleurs, on considère pour une installation de ce type que le débit annuel   multiplié par une période d'une année ()  est au moins égal au volume  du lac qu'elle créé. Pour les besoins du calcul , nous prendrons  du volume de ce lac. 
+
+Calculer l'énergie électrique produite annuellement, et comparer à la consommation moyenne annuelle par habitant en France qui est de .
+
+      
+
+      Soit la consommation annuelle de   habitants.
+
+
+
+Facteur de charge et type d'utilisation : 
+La puissance électrique crête  des turbines installée est de . 
+Calculer le facteur de charge de cette centrale. 
+
+
+   (exprimée en %)
+
+
+
+
+
+Faible facteur de charge qui indique qu'il s'agit vraiment d'une capacité de stockage où puiser aux périodes de pointe.
+
+
+
+EFFICACITÉ  et  ENJEUX  ÉCOLOGIQUES
+
+
+Densité surfacique et volumique d'énergie stockée
+
+a). Calculer  , la densité surfacique d'énergie stockée lorsque le barrage est à son niveau maximum, et la puissance crête libérable.
+
+
+
+
+La puissance instantanée libérable est la puissance électrique installée, soit  
+
+La digue du barrage a la forme suivante.
+Calculer le nombre de mètre cube de matériau de cette digue.
+La durée de vie du barrage étant estimée à 100 années, calculer
+le rapport de l'énergie électrique produite sur la durée de vie de l'ouvrage par le volume de celui-ci. 
+
+
+
+          
+
+
+Comparaison avec digue barrage de Serre-Ponson :
+Hauteur de 120m, 600m de longueur, 650m d'épaisseur à la base.
+14 millions de mètres cubes de matériaux.
+
+
+
+Les 3 différentes formes de barrage : Le barrage-poids, le barrage-voûte, le barrage à contreforts. Pour une même retenue, la forme et le volume du barrage peuvent différer beaucoup. Il s'agit juste d'un cas d'école.
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+RÉSILIENCE CLIMATIQUE et GÉOPOLITIQUE
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+POTENTIEL de DÉVELOPPEMENT en FRANCE
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+EQU