Les éoliennes implantées en pleine mer, dites « offshore », connaissent actuellement un développement important en France. Leur principe de fonctionnement est le même que celui des éoliennes terrestres mais leur rendement est plus important.

1. Le principe d'une éolienne

1.1 Indiquer la source d'énergie qui « alimente » une éolienne.

1.2 Préciser deux intérêts de l'utilisation d'une éolienne pour la production d'énergie électrique.

1.3 Citer une autre source d'énergie utilisée pour produire de l'énergie électrique.

1.4 Compléter la chaîne de conversion d'énergie en utilisant les termes suivants : thermique ; mécanique ; électrique

1.5 A l'aide de l'illustration donnée ci-dessous, citer la partie de l'éolienne qui permet la conversion d'énergie.

1.6 L'éolienne offshore a un rendement moyen de 35 %. Cocher la proposition exacte :

A) Si l'énergie mécanique absorbée par l'éolienne a pour valeur : 35 kWh, alors celle de l'énergie électrique obtenue est égale à : 100 kWh.
B) Si l'énergie mécanique absorbée par l'éolienne a pour valeur : 100 kWh, alors celle de l'énergie électrique obtenue est égale à : 35 kWh.
C) Si l'énergie mécanique absorbée par l'éolienne a pour valeur : 100 kWh, alors celle de l'énergie perdue est égale à : 35 kWh.
D) Si l'énergie mécanique absorbée par l'éolienne a pour valeur : 35 kWh, alors celle de l'énergie perdue est égale à : 100 kWh.

2. Puissance électrique La puissance électrique P off délivrée par une éolienne offshore a pour valeur 5 000 kW, alors que celle délivrée par une éolienne terrestre a pour valeur : $P_{ter} = 2\,000$ kW.

2.1 Indiquer le nom de l’unité de la puissance électrique.

2.2 Les besoins en énergie électrique d’une commune sont de 90 000 kWh en 24 heures. Indiquer, en le justifiant, quelle éolienne (terrestre ou offshore) serait susceptible de couvrir les besoins de cette commune.
Donnée : $E = P \times t$ avec E : énergie produite, P : puissance de l’éolienne et t : durée de fonctionnement.

1.1. Le vent (air en mouvement)

1.2. Source d'énergie renouvelable/Ne produit pas de gaz à effet de serre pendant le fonctionnement

1.3. Le déplacement de l'eau dans les centrales hydroélectriques

1.4.

1.5. l’alternateur

1.6. Le rendement permet savoir si un alternateur est performant ou pas.
Un rendement de 100 % veut dire qu’on récupère 100 Wh d’énergie électrique quand on donne 100 Wh d’énergie mécanique. Ce cas est impossible : il y a toujours des pertes.
A. Cas impossible, on récupère plus d’énergie électrique qu’on en fournit à l’alternateur.
B. Cela correspond à un rendement de 35 kWh sur 100 kWh, ce qui fait 35 %
C. Si on a 35 kWh de perdu sous forme d’énergie thermique, on a donc produit 100-35 = 65 kWh d’énergie électrique, ce qui fait un rendement de 65 % D. Cas impossible.
La proposition exacte est la B.

2.1. Le watt

2.2. Calculons la puissance P nécessaire pour produire E = 90 000 kWh en t = 24 h
$P = \frac{E}{t}$ avec E en kWh
t en h
P en kW
$P = \frac{90000}{24} = 3750kW$
Seule une éolienne offshore a une puissance suffisante pour couvrir les besoins de cette commune car $P_{offshore} > 3\,750$ kW