Chapitre 7
Problèmes et tâches complexes
Modélisation des transformations physiques
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32 Choix du matériau dans les centrales solaires thermiques
✔ APP : Extraire l'information utile sur des supports variés
De nombreux pays misent aujourd'hui sur l'énergie solaire thermique à concentration (connue sous le nom de CSP, concentration solar power), mettant en jeu des matériaux à changement de phase. Ces centrales sont le sujet de nombreuses études de recherche scientifique (voir ).
De nombreux pays misent aujourd'hui sur l'énergie solaire thermique à concentration (connue sous le nom de CSP, concentration solar power), mettant en jeu des matériaux à changement de phase. Ces centrales sont le sujet de nombreuses études de recherche scientifique (voir ).
Gisements de sel pour la production de lithium (Salinas Grandes, Argentine).
2. Le choix du matériau à changement de phase est un paramètre important dont les industriels doivent tenir compte. En vous appuyant sur les documents, quel matériau semble le plus judicieux de choisir ? Le choix doit être scientifiquement argumenté, des calculs sont attendus.
Doc. 1
Le choix du matériau
Critères à respecter pour le choix du matériau :
- plage de température de fusion adéquate ;
- grande chaleur latente (énergie de transfert lors d'un changement d'état, appelée également enthalpie) ;
- faible dangerosité ;
- stabilité dans le temps ;
- conductivité thermique élevée ;
- coût peu élevé ;
- volume de stockage le plus petit possible (ainsi par exemple, les stockages d'énergie par les MCP sous forme de gaz seront à éviter, pas de changement d'état liquide-gaz).
Doc. 2
Exemples de MCP
| MCP | Température de fusion (°C) | Énergie de changement d'état (J·kg-1) | Masse volumique (kg·m-3) |
|---|---|---|---|
| Eau | 0 | 333,6 | 917 |
| LiNO3-(BaNO3) | 251 à 253 | 368 | 2 459 |
| LiNO3-(NaCl) | 255 | 354 | 2 368 |
| LiNO3 | 253 | 373 | 2 380 |
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DLe bouillant de Franklin
✔ Compte-rendu écrit avec un vocabulaire scientifique rigoureux
L'expérience du bouillant de Franklin consiste à faire bouillir de l'eau dans un ballon et après l'avoir bien bouché, faire couler de l'eau froide sur ce ballon retourné.
L'eau contenue dans le ballon se remet alors à bouillir lors de l'écoulement de l'eau froide.
En s'appuyant sur le diagramme de la pression de l'eau en fonction de sa température ci‑après, expliquer clairement en quelques lignes pourquoi l'ajout d'eau froide relance l'ébullition dans le ballon.
L'expérience du bouillant de Franklin consiste à faire bouillir de l'eau dans un ballon et après l'avoir bien bouché, faire couler de l'eau froide sur ce ballon retourné.
L'eau contenue dans le ballon se remet alors à bouillir lors de l'écoulement de l'eau froide.
En s'appuyant sur le diagramme de la pression de l'eau en fonction de sa température ci‑après, expliquer clairement en quelques lignes pourquoi l'ajout d'eau froide relance l'ébullition dans le ballon.
Diagramme de la pression de l'eau en fonction de sa température.
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Retour sur la problématique du chapitre
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33 Et l'avenir...
✔ MOD : Utiliser de façon rigoureuse le modèle de l'énergie
(discerner ressource et énergie, source et transfert, connaître la classification de l'énergie, etc.)
Comment stocker l'énergie solaire pour assurer la production d'électricité la nuit ou lorsque la demande est plus forte ?
Dans les centrales solaires thermiques à concentration, le rayonnement solaire est concentré, via des miroirs réflecteurs sur un récepteur. Ce récepteur absorbe l'énergie et la transfère à un matériau, appelé MCP (matériau à changement de phase).
Comment stocker l'énergie solaire pour assurer la production d'électricité la nuit ou lorsque la demande est plus forte ?
Dans les centrales solaires thermiques à concentration, le rayonnement solaire est concentré, via des miroirs réflecteurs sur un récepteur. Ce récepteur absorbe l'énergie et la transfère à un matériau, appelé MCP (matériau à changement de phase).
1.
Dans un premier temps, le MCP absorbe de la chaleur. Cette transformation est-elle exothermique ou endothermique ?
2. On parle de stockage thermique. Justifier ce terme.
3. Comment est-il possible de déstocker cette énergie afin de la transférer sous forme électrique, y compris la nuit ?
4. La technologie des centrales solaires thermiques à concentration a considérablement évolué et fait l'objet de nombreuses études actuellement. Pouvez-vous en donner plusieurs raisons ?
2. On parle de stockage thermique. Justifier ce terme.
3. Comment est-il possible de déstocker cette énergie afin de la transférer sous forme électrique, y compris la nuit ?
4. La technologie des centrales solaires thermiques à concentration a considérablement évolué et fait l'objet de nombreuses études actuellement. Pouvez-vous en donner plusieurs raisons ?
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