Enseignement scientifique Terminale

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Thème 1 : Science, climat et société
Introduction
Ch. 1
L'atmosphère terrestre et la vie
Ch. 2
La complexité du système climatique
Ch. 3
Le climat du futur
Ch. 4
Énergie, développement et futur climatique
Objectif Bac : Thème 1
Thème 2 : Le futur des énergies
Introduction
Ch. 5
Deux siècles d’énergie électrique
Ch. 6
Les atouts de l’électricité
Ch. 7
Optimisation du transport de l’électricité
Objectif Bac : Thème 2
Thème 3 : Une histoire du vivant
Introduction
Ch. 9
La biodiversité et son évolution
Ch. 10
L’évolution, une grille de lecture du monde
Ch. 11
L’évolution humaine
Ch. 12
Les modèles démographiques
Ch. 13
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Objectif Bac : Thème 3
Livret maths
Fiches méthode
Annexes
Chapitre 8
Exercices

Le repaire des initiés

18 professeurs ont participé à cette page
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11
L'avenir du charbon dans le mix énergétique mondial

Analyser des choix énergétiques à une échelle globale

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La COP (Conférence des parties) est une conférence internationale de l'ONU adoptée en 1992 pour maîtriser l'augmentation des gaz à effet de serre d'origine anthropique (due à l'activité humaine) et endiguer les dérèglements climatiques. Cent quatre-vinqt-quinze États sont invités à se réunir tous les ans pour négocier et adopter des décisions et veiller à leur suivi. La COP 21 a permis de conclure un accord visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre des États.

Doc.
Évolution de la consommation de charbon.
Évolution de la consommation de charbon
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(Mt.e.c. : million de tonnes équivalent charbon).
Doc.
L'impact environnemental du charbon a été dénoncé à de nombreuses reprises durant la COP 21 qui s'est tenue en décembre 2015, à Paris. La consommation mondiale de cette énergie a toutefois augmenté de plus de 24 % entre 2005 et 2014 et l'AIE (Agence internationnale de l'énergie) prévoit qu'elle continuera à croître légèrement d'ici à 2040. Au-delà des déclarations d'intention, quel est l'avenir du charbon ? [...]
Compte tenu de la hausse de la production globale d'électricité d'ici à 2020, l'AIE estime que la part du charbon diminuera dans le mix électrique mondial, à hauteur de 37 % à cet horizon [contre 40,4 % en 2012].
« Charbon : quelles perspectives pour « l'ennemi climatique n°1 » ? », connaissancedesenergies.org, 8 janvier 2016.

1. Identifier l'origine de l'augmentation de la demande du charbon entre 2000 et 2012.

2. Justifier en argumentant le fait que la part du charbon diminuera dans le mix énergétique mondial à l'avenir.
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12
Une centrale photovoltaïque peu commune

Analyser des choix énergétiques dans un cas particulier

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Doc.
[...] cette centrale va être capable de produire de l'énergie [électrique] 100 % renouvelable pour alimenter en électricité 4 733 foyers, soit près de 10 000 personnes. [...] « Le solaire flottant ne laisse pas de marques dans les sols à long terme, ça ne génère pas de pollution de l'eau. Au fil des années, les poissons vont s'y établir, la faune et la flore se développer. » Mais surtout, grâce aux rayonnements du soleil sur l'eau, le rendement de ces panneaux solaires de 30 kg est supérieur à ce qui se passe sur terre. « L'eau permet de refroidir les panneaux et d'améliorer de 5 à 10 % le rendement par rapport à des panneaux solaires classiques. »
« 47 000 panneaux solaires sur un lac : la première centrale photovoltaïque flottante inaugurée en France », Le Parisien, 18 octobre 2019.
Doc.
Placeholder pour centrale photovoltaïque centrale photovoltaïque
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La première centrale photovoltaïque flottante a été inaugurée le 18 octobre 2019 en France, à Piolenc dans le Vaucluse. Elle permet l'utilisation de bassins d'eau non exploitables et possède un rendement supérieur par rapport aux installations photovoltaïques classiques.

1. Expliquer comment le fonctionnement de cette centrale flottante diminue l'impact sur l'environnement par rapport à une centrale photovoltaïque « classique ».

2. Citer les avantages d'installer ces centrales sur les retenues d'eau des barrages de centrales hydroélectriques.
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Ressource complémentaire Découvrez la construction de la plus grande centrale photovoltaïque flottante en vidéo :
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13
Programmation pluriannuelle de l'énergie

Extraire des informations de documents

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Selon le rapport de synthèse de la PPE, Programmation pluriannuelle de l'énergie, du gouvernement français du 23 janvier 2019, « La réduction des consommations et l'évolution vers des énergies plus durables permettra d'améliorer la qualité de l'air et plus globalement de réduire les impacts du secteur de l'énergie sur l'environnement et la santé. Mais elle présente également un intérêt économique, en réduisant notre dépendance aux importations et donc aux cours mondiaux des énergies fossiles ».
« En cohérence avec les ambitions climatiques de la France, les mesures de la PPE vont conduire à une diminution de la consommation finale d'énergie, mais pas de la même manière selon les vecteurs énergétiques : les consommations de charbon et de pétrole décroissent significativement. La consommation de gaz décroît mais dans de moindres proportions. La consommation finale d'électricité est relativement stable et la consommation de chaleur renouvelable croît légèrement », et ce, selon les prévisions d'ici à 2028.

Doc.
Placeholder pour Programmation pluriannuelle de l'énergieProgrammation pluriannuelle de l'énergie
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1. Expliquer en quoi les mesures de la PPE doivent améliorer nettement la qualité de l'air et réduire les impacts sur le climat de la consommation de l'énergie.

2. Donner les principaux moyens de réduction de la consommation de l'énergie à l'échelle individuelle.
Supplément numérique
Retrouvez les de l'énergie.
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14
L'usine à gaz

Extraire des informations de documents

Doc.
Éleveur depuis vingt ans, François Trubert fait partie de la première génération à avoir investi dans la méthanisation. C'était en 2011, après cinq ans de réflexion.
« Grâce à la méthanisation, j'ai embauché deux personnes, acheté un robot de traite et j'ai trois week-ends de libres par mois. Sans elle, la ferme n'existerait plus [...]. Je n'aurais pas pu continuer à cause de la charge de travail et du prix du lait trop faible ».
D'après, « La méthanisation, l'usine à gaz qui séduit les gros agriculteurs », Reporterre, 23 janvier 2019.
Doc.
Placeholder pour L'usine à gazL'usine à gaz
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1. Expliquer pourquoi la méthanisation constitue une démarche de développement durable, visant à satisfaire des intérêts économiques et sociaux dans un souci de préservation de l'environnement.

2. Proposer une solution pour composer un mix énergétique complémentaire du méthaniseur.
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D
Le mix énergétique de demain

Analyser des choix énergétiques à une échelle globale

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Suite aux différents rapports du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), l'Agence internationale de l'énergie (AIE) a proposé différents scénarios qu'elle estime possibles. Le scénario New Policies proposé ci-dessous prévoit, entre autres, une diminution de la part du pétrole et du gaz dans le mix énergétique.
Cette proposition a été critiquée par plusieurs associations écologistes qui estiment que les modifications prévues ne sont pas assez importantes en regard de la nécessité d'action face au réchauffement climatique.

Doc.
Proposition de l'AIE concernant les sources d'énergie en 2035.
 Proposition de l'AIE concernant les sources d'énergie en 2035.
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1. Écrire les équations de combustion du carbone, présent dans le charbon, et du méthane, gaz naturel, montrant l'émission de dioxyde de carbone lors de la combustion des combustibles fossiles.

2. Expliquer comment la production de \text{CO}_2, gaz à effet de serre, agit sur l'augmentation de la température de la planète et justifier en quoi les choix pour 2035 limiteront cette augmentation.
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E
Des obstacles à la sortie du nucléaire

Analyser des choix énergétiques à une échelle globale

.

La transition énergétique n'est pas qu'une affaire de technologie et de protection de l'environnement. Elle est intimement liée à des questions économiques et sociales comme à l'emploi des populations.

Doc.
[...] La France est le troisième employeur européen en énergies renouvelables avec 107 000 emplois. Elles ne repré- sentent toutefois que 0,29 % de l'emploi total, et ont créé peu d'emplois en recherche, développement et ingénierie en raison de la domination de certains pays dans certaines filières renouvelables.
Dans le cadre de la transition énergétique, le gouvernement français cherche à se séparer progressivement du nucléaire tout en investissant massivement dans les différentes énergies renouvelables. Cette stratégie mène la France à dépendre de l'importation de matériel depuis l'étranger plutôt que de produire et développer sa propre technologie : la diversification des filières renouvelables est peu rentable dans la mesure où certains pays se sont déjà spécialisés et bénéficient d'une avance considérable, comme la Chine dans l'énergie photovoltaïque.
D'après l'article de Louis Kopp, Fondation iFRAP (Fondation pour la recherche sur les administrations et les politiques publiques), 25 juillet 2019.

1. Rappeler la raison pour laquelle la France a fait le choix du nucléaire dans les années 1970.

2. Identifier la stratégie développée actuellement par la France en terme de technologies de la filière renouvelable. Pour quelles raison cette stratégie est-elle adoptée ?

3. Donner des risques de cette stratégie non présentés dans le document.
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F
Coupole du Reichstag à Berlin

Analyser un exemple de mix énergétique de production et consommation d'énergie propre d'un bâtiment

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Le bâtiment du Reichstag est le siège du Parlement national de la République fédérale d'Allemagne. Ses dernières restaurations, qui ont coûté près de 500 millions d'euros et fruits de préoccupations écologiques, ont abouti à des aménagements technologiques tendant vers une autonomie énergétique du bâtiment.

Doc. 1
Autonomie énergétique de la coupole.
Le dôme du Reichstag est une prouesse technique, économique et énergétique. Sa « trompe » interne a la forme d'un cône inversé sur lequel sont disposés 360 miroirs. Ceux-ci réfléchissent la lumière vers la salle plénière des sièges du Parlement, diminuant ainsi l'éclairage artificiel et donc la consommation d'électricité. Sous l'ensemble de la structure, un aquifère accumule de la chaleur utilisée pour le chauffage en hiver sur un principe géothermique ou la production de froid en été par une machine de réfrigération. Le cône, avec sa forme inversée, évacue l'air usé grâce à l'ouverture au sommet de la coupole. L'air frais, quant à lui, est pulsé sous la salle plénière à travers de grands puits d'aération qui existaient déjà dans l'ancien bâtiment. De plus, des cellules photovoltaïques sont disposées sur la coupole et une pergola mobile protège la verrière d'un réchauffement et d'une luminosité excessifs, en suivant le trajet du soleil.
Doc. 2
Photographies du Reichstag.
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1. Quelles conversions subit l'énergie lumineuse du Soleil permettant l'autonomie énergétique du Reichstag ?

2. Justifier alors le mix énergétique que constitue le fonctionnement du bâtiment du Reichstag.
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