Sujet Sciences de l'Ingénieur — Terminale — Métropole — Bac 2015

15SISCMLR1 Petite centrale hydroélectrique à vis d'Archimède Constitution du sujet • 3 • Document 18 • Document 19 Le sujet comporte 30 questions. Le document réponse DR1 est à rendre avec les copies. Page 2 sur 19 15SISCMLR1 Texte 1. Présentation Les accords de Kyoto signés en 1997 portant sur la réduction des gaz à effet de serre, ont conduit l'Union Européenne à prendre des engagements sur l'accroissement de production d'énergie électrique à base d'énergies renouvelables. En France, le taux de couverture de la consommation d'électricité par les énergies renouvelables est de 16,4 % en 2012, alors qu'il était prévu qu'il soit de 21 % en 2010. L'exploitation des fleuves pour la production d'énergie hydroélectrique ne permettant plus l'installation de nouvelles centrales, il reste à exploiter le potentiel énergétique des nombreuses petites rivières. Les contraintes de ces rivières sont cependant très différentes des contraintes fluviales : – faible débit ; – débit variable ; – faible hauteur de chute ; – respect de l'écosystème et de la faune aquatique (ichtyophilie). Le système étudié est un prototype de petite centrale hydraulique (P.C.H.) basé sur une vis d'Archimède et installé sur la rivière Lauch dans le Haut-Rhin par la société ELLEO- NSC. Une P.C.H. est une installation de production énergétique d'une puissance inférieure à 10 MW, transformant l'énergie hydraulique d'un cours d'eau en énergie électrique. La Lauch est une rivière de montagne qui se caractérise par une pente assez importante. Il existe donc des petites chutes d'eau tout au long de ses 41 km de tracé. Le débit annuel moyen est de 1,7 m3⋅s−1 sans assèchement. Les normes environnementales imposent la présence d'une passe à poissons (figure 1) permettant aux poissons de remonter la rivière pour se reproduire. Les objectifs de l'étude qui suit sont : – de vérifier la pertinence de la mise en place d'une petite centrale de production sur une rivière de faible débit ; – d'étudier les contraintes techniques d'exploitation (couplage au réseau et supervision de l'installation). Page 3 sur 19 15SISCMLR1 2. Réponse au besoin Objectif(s) de cette partie : évaluer la puissance électrique que l’on peut espérer produire et la pertinence de l’investissement financier. La figure 1 présente les principaux constituants d'une petite centrale hydraulique à vis d'Archimède. La vis est généralement constituée d’un cylindre, autour duquel s’enroulent en hélice, une, deux ou trois bandes métalliques. L’ensemble tourne dans une auge cylindrique en béton. Une vanne