ACTIVITÉ D'EXPLORATION


2
Les centrales solaires thermiques à concentration




Synthèse de l'activité

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En vous inspirant du doc. 3, tracer le diagramme énergétique lors du déstockage d’énergie. Conclure sur les avantages des centrales solaires thermiques par rapport aux centrales solaires photovoltaïques.


Doc. 3
Diagramme énergétique lors d’une fusion


PC.2.07.A2.Diagramme

Compétences

APP : Extraire l’information de différents documents

MOD : Utiliser rigoureusement le modèle de l’énergie

Doc. 1
Centrale solaire thermique

La diminution de l’émission des gaz à effet de serre est un enjeu primordial face au réchauffement climatique. Dans ce contexte, la multiplication des centrales solaires peut permettre d’atteindre l'objectif de préservation de notre environnement. Cependant, l’exploitation de l’énergie d’origine solaire est limitée par tous les facteurs environnementaux agissant sur l’exposition des panneaux (cycle jour/nuit, couverture nuageuse, etc.).

Le but est donc de stocker l’énergie reçue au cours de la journée afin de pouvoir alimenter un réseau électrique en début de soirée. Elles diffèrent en cela des centrales photovoltaïques qui utilisent l’énergie lumineuse du soleil pour générer directement de l’électricité grâce à des cellules photosensibles.


Par intuition

Comment des centrales solaires pourraient-elles produire de l’électricité la nuit sans réseau de batterie chimique ?

Données

Énergie de changement d’état, dans le cas d’une fusion, à la pression atmosphérique :
  • Lfusion(KBr)=215×103L_{\text{fusion}}\text{(KBr)} = 215 \times 10^3 J·kg-1
  • Lfusion(NaCl)=481×103L_{\text{fusion}}\text{(NaCl)} = 481 \times 10^3 J·kg-1

Questions

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1. Doc. 3 D’après le diagramme énergétique, lors d’une fusion, le matériau absorbe-t-il ou libère-t-il de l’énergie ?


2. Expliquer alors le principe de stockage de l’énergie dans une centrale solaire thermique.


3. Quelle quantité d’énergie pourra être stockée par 150 kg de sels de bromure de potassium (KBr\text{KBr}) au cours de sa fusion ?


4. Quelle masse de sels de chlorure de sodium (NaCl\text{NaCl}) solide devra-t-on utiliser pour assurer le stockage de la même quantité d’énergie ?

Doc. 2
Principe de stockage de l’énergie, les MCP

PC.2.07.A2.ZoomCentraleSolaire

Le principe d’une centrale solaire thermique est de concentrer, grâce à des miroirs réfléchissants, les rayonnements solaires sur un matériau pour lui fournir de l'énergie.

Les matériaux à changement de phase (MCP) ont pour particularité de pouvoir stocker de l’énergie lorsqu’ils changent d’état physique.

La variation d'énergie ΔE\Delta E en Joule (J) lors d’un changement d’état physique d’une masse mm (en kilogramme) du matériau est :
ΔE=mL\Delta E = m \cdot L
avec LL l'énergie massique de changement d’état (en J·kg-1) de ce matériau (appelée chaleur latente).

Supplément numérique

Découvrez en vidéo le stockage de l’énergie d’origine solaire dans la centrale de Ouerzazate au Maroc.

L’exploitation de l’énergie d’origine solaire émet très peu de gaz à effet de serre et permet donc de lutter contre le réchauffement climatique. Elle peut être produite dans des centrales solaires thermiques à concentration.

➜ Comment stocker l’énergie d’origine solaire pour assurer la production d’électricité la nuit sans réseau de batterie chimique ?

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