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Energies Renouvelables et Ressources Énergétiques

Plans de Leçon par Oliver Smith

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Plans de Leçon sur L'énergie Renouvelable


Les ingénieurs du monde entier créent des moyens ingénieux d'exploiter les ressources énergétiques naturelles. Le monde s'efforce de réduire sa dépendance aux combustibles fossiles au fur et à mesure que le lien entre la quantité de dioxyde de carbone dans notre atmosphère et le réchauffement de la planète devient plus clair.

Activités étudiantes pour Énergie Renouvelable Inclure:



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Informations de base sur les enseignants concernant les sources d'énergie

Godalming, en Angleterre, a été la première ville au monde à disposer d'un réseau public d'électricité. En 1881, une entreprise installa une génératrice reliée à une roue hydraulique. Ils ont posé des câbles dans les gouttières reliées aux lampadaires. Depuis lors, la consommation mondiale d'électricité a rapidement augmenté.

La majeure partie de l'énergie électrique mondiale provient de sources non renouvelables, telles que la combustion de charbon, de pétrole et de gaz, ou de centrales nucléaires. Bien que la combustion de combustibles fossiles soit une source fiable et bon marché de génération de courant électrique, le dioxyde de carbone qu’elle produit a un effet négatif sur l’environnement. Pour plus d'informations sur les effets des gaz à effet de serre sur l'environnement, consultez les plans de cours sur l' effet de serre et le réchauffement climatique.

Les combustibles fossiles sont créés à partir des restes d'êtres vivants et leur mise en forme prend des millions d'années. Les réserves mondiales de combustibles fossiles sont en train de diminuer, car elles sont utilisées à un rythme beaucoup plus rapide que leur création. L'utilisation de sources d'énergie alternatives réduira notre dépendance aux combustibles fossiles, ainsi que l'effet de serre et le réchauffement de la planète.


Ressources énergétiques

Combustibles fossiles

Ressource non renouvelable

Les centrales à combustibles fossiles brûlent des combustibles fossiles pour chauffer l'eau. Le charbon , le pétrole et le gaz sont des exemples de combustibles fossiles. Cette eau se transforme alors en vapeur à haute pression. La vapeur passe sur une turbine, faisant tourner la turbine. La turbine en rotation est connectée à un générateur et le générateur produit un courant électrique.


Avantages

  • Les combustibles fossiles sont peu coûteux à exploiter et à convertir en énergie électrique.
  • La combustion de combustibles fossiles a été fiable.
  • Les combustibles fossiles peuvent être brûlés en toute sécurité.
Désavantages

  • Les combustibles fossiles contribuent grandement au réchauffement de la planète, car leur combustion libère du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
  • Le charbon contient également des impuretés telles que le soufre qui, une fois brûlées, peuvent former du dioxyde de soufre. Le dioxyde de soufre dans l'atmosphère peut entraîner des pluies acides.
  • Les réserves de combustibles fossiles s'épuiseront un jour.


Pouvoir nucléaire

Ressource non renouvelable

L'énergie est libérée des noyaux d'atomes par une réaction nucléaire. Cette réaction est connue sous le nom de fission et implique la division de gros noyaux, tels que ceux d'un atome d'uranium, en noyaux plus petits, libérant de grandes quantités d'énergie. Cette énergie est utilisée pour chauffer de l'eau et la transformer en vapeur. Cette vapeur entraîne ensuite une turbine qui fait tourner un générateur et produit un courant électrique.


Avantages

  • Les centrales électriques sont généralement sûres.
  • Comme rien n'est brûlé, aucun gaz à effet de serre ni aucune pollution atmosphérique ne sont émis.
  • Une petite quantité de carburant peut produire une grande quantité d'énergie électrique.
Désavantages

  • Les déchets des centrales nucléaires restent radioactifs et nocifs pour les êtres vivants pendant des milliers d'années. Ils doivent donc être éliminés avec précaution.
  • Les centrales nucléaires sont sûres, mais si quelque chose ne va pas comme une catastrophe naturelle majeure ou un attentat terroriste, elles peuvent être très dangereuses.
  • Les centrales nucléaires ont des coûts d'installation très élevés


L'énergie éolienne

Ressource renouvelable

Pour exploiter l'énergie éolienne, il faut installer des turbines dans des endroits fortement venteux. Le mouvement de l'air provoque la rotation des pales, ce qui peut à son tour conduire un générateur à produire un courant électrique. Les éoliennes peuvent être utilisées individuellement ou ensemble, en tant que parcs éoliens. En plus de les utiliser à terre, ils peuvent également être utilisés au large des côtes.


Avantages

  • Les turbines ne brûlent rien et n'émettent aucune autre pollution atmosphérique.
  • Il n'y a pas de coût en carburant car le "carburant" fait circuler l'air autour d'une turbine.
  • Les éoliennes ne sont pas chères à faire fonctionner une fois installées.
Désavantages

  • Certaines personnes affirment que les turbines peuvent ruiner la beauté naturelle d'une région.
  • Les coûts d'installation peuvent être élevés, en particulier pour plusieurs turbines.
  • L'efficacité dépend de la quantité de vent, de sorte qu'ils ne sont pas toujours fiables.
  • Les turbines peuvent être bruyantes.


Énergie solaire

Ressource renouvelable

L'énergie solaire utilise des cellules photovoltaïques pour exploiter l'énergie lumineuse du soleil et la convertir en énergie électrique.


Avantages

  • L'énergie solaire n'a pas de pollution atmosphérique car rien n'est brûlé.
  • Les panneaux solaires peuvent être utilisés dans des endroits éloignés ou même conçus pour être portables.
  • Il n'y a pas de coûts de carburant associés à l'énergie solaire.
Désavantages

  • Les systèmes d'énergie solaire peuvent être coûteux à mettre en place
  • L'énergie solaire n'est pas toujours fiable car son efficacité dépend de la quantité de lumière solaire reçue par une zone.


L'énergie marémotrice

Ressource renouvelable

Les marées sont le mouvement de l'eau causé par l'attraction gravitationnelle de la lune. Des barrages (barrages ou barrières) sont construits à l'embouchure des rivières, des estuaires et des baies. Ces barrages contiennent des turbines qui tournent lorsque l'eau se déplace. Ces turbines entraînent des générateurs capables de produire un courant électrique.


Avantages

  • L'énergie marémotrice n'implique pas la combustion de carburant, il n'y a donc aucun coût de carburant ni de gaz à effet de serre.
  • Les marées sont prévisibles. les marées hautes et basses se produisent dans des cycles bien compris.
  • Les barrages ont une longue durée de vie.
Désavantages

  • L’énergie marémotrice a des coûts d’installation très coûteux.
  • La construction de barrages peut nuire aux habitats marins.
  • Les barrages peuvent bloquer l'accès à certaines rivières ou autres voies navigables.


Vague d'énérgie

Ressource renouvelable

Les vagues sont causées par le vent et entraînent la montée et la descente de l'eau. Cette énergie cinétique peut être exploitée et transférée en énergie électrique. Il y a plusieurs façons de le faire.


Avantages

  • L'énergie des vagues est renouvelable et ne s'épuisera jamais.
  • Il n'y a pas d'émissions nocives associées à l'énergie des vagues.
Désavantages

  • L'énergie des vagues ne convient pas à tous les endroits. La plupart des zones intérieures ne peuvent pas utiliser l'énergie des vagues.
  • Les stations d'énergie houlomotrice peuvent avoir un effet négatif sur la vie marine.
  • Les stations d'énergie houlomotrice peuvent détruire la beauté naturelle des zones côtières.


L'énergie géothermique

Ressource renouvelable

La géothermie utilise l'énergie thermique sous la terre: l'eau froide est pompée sous terre et convertie en vapeur. Cette vapeur est ensuite transmise par des tubes à une turbine qui tourne lorsque la vapeur passe sur elle. La turbine en rotation entraîne un générateur et produit un courant électrique.


Avantages

  • L'énergie géothermique est fiable.
  • Il n'y a pas de gaz à effet de serre émis par la station car rien n'est brûlé.
  • Il n'y a pas de coût en carburant car la géothermie utilise la chaleur naturelle de la terre.
Désavantages

  • Peut potentiellement libérer des gaz à effet de serre souterrains.
  • Il y a des coûts d'installation élevés associés à l'énergie géothermique.
  • L'énergie géothermique ne peut être utilisée qu'en cas d'activité volcanique.


Énergie biomasse

Ressource renouvelable

La biomasse est un matériau qui provient d’êtres vivants, comme des plantes et des animaux. La biomasse, telle que le bois, peut être brûlée et utilisée pour chauffer de l'eau en vapeur. La vapeur est utilisée pour faire tourner une turbine. Cette turbine est connectée à un générateur qui génère de l'électricité.


Avantages

  • L'énergie de la biomasse est renouvelable: lorsque nous brûlons la biomasse, nous cultivons davantage de plantes pour reconstituer le stock.
  • L'énergie de la biomasse est fiable.
  • Le dioxyde de carbone libéré par la combustion de la biomasse est absorbé par les plantes en régénération.
Désavantages

  • Les terres utilisées pour le bétail ou la production de nourriture devront peut-être être utilisées pour la culture énergétique.
  • La biomasse nécessite de grandes quantités d’eau.


L'hydroélectricité

Ressource renouvelable

Avec l'hydroélectricité, l'eau est maintenue derrière un barrage dans un lieu élevé. Cette eau a une énergie potentielle gravitationnelle et est convertie en énergie cinétique à mesure que l'eau tombe. Cette eau en mouvement fait tourner une turbine. La turbine est connectée à un générateur qui produit un courant électrique.


Avantages

  • Avec l'hydroélectricité, il n'y a pas de combustion ou de pollution atmosphérique.
  • L'eau est une ressource renouvelable.
Désavantages

  • Les barrages sont très coûteux à construire.
  • De vastes zones de terres doivent être inondées pour les réservoirs.
  • Les barrages peuvent arrêter la migration des poissons.

Questions essentielles pour les ressources énergétiques

  1. Quelle est la meilleure façon de produire de l'électricité?
  2. Pourquoi avons-nous besoin de changer notre façon de produire de l'électricité?
  3. Comment la production d'électricité est-elle liée au réchauffement climatique?

Idées de plan de leçon sur les ressources énergétiques supplémentaires

  1. Réalisez un PSA avec une affiche expliquant pourquoi les ressources énergétiques renouvelables sont meilleures que les ressources énergétiques non renouvelables.
  2. Utilisez un T-Chart pour comparer deux ressources énergétiques différentes.
  3. Demandez aux élèves d’établir un calendrier décrivant les principales étapes du développement du génie énergétique.

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