Sujet Sciences de l'Ingénieur — Terminale — Métropole — Bac 2022

Partie 1 : Sciences de l’ingénieur HYDROLIENNE Constitution du sujet • Sujet pages 3 à 17 • Documents réponses pages 18 à 22 Le candidat devra traiter obligatoirement la sous-partie 1. Puis, il devra choisir et traiter l’une des deux sous-parties suivantes : - la sous-partie 2 (choix 1), question 12 à question 16 - la sous-partie 3 (choix 2), question 17 à question 21 Les documents réponses DR1 à DR5 (pages 18 à 22) sont à rendre avec la copie. 22-SCIPCJ1NC1 2/30 Mise en situation Jusqu’au début des années 1990, l’énergie électrique était essentiellement produite à partir d’énergies primaires fossiles (pétrole, gaz, charbon) ou nucléaire. L’inconvénient majeur de ces énergies est qu’elles dégagent des particules dans l’atmosphère (contribuant ainsi au dérèglement climatique) ou posent des problèmes de stockage de déchets (pour le nucléaire). L’alternative à l’utilisation des énergies fossiles et nucléaires est celle des énergies renouvelables ou énergies vertes. Des accords internationaux ont été ratifiés afin de lutter contre les changements climatiques. Ces différents accords imposent, pour les années 2030, aux pays signataires, dont la France, de réduire de 20 % les émissions polluantes et d’augmenter de 30 % la part d’utilisation d’énergies renouvelables. La problématique de ce sujet est comment mettre en œuvre des hydroliennes fluviales dans l’estuaire de la Gironde, en association l’énergie solaire. Les exigences liées à cette problématique sont décrites dans le diagramme de la figure 1. figure 1 - Diagramme partiel des exigences 22-SCIPCJ1NC1 3/30 Sous-partie 1 – obligatoire Production énergétique L'objectif est de déterminer si l’intégration des hydroliennes associées à l’énergie solaire est une alternative avantageuse par rapport à l'énergie tout nucléaire. La ville de Bordeaux a un besoin énergétique de 1,5 TWh(1) par an (données RTE 2019). Pour respecter les préconisations environnementales, les élus ont opté pour un mix photovoltaïque-hydrolien (à raison de 20 % de photovoltaïque et 10 % d’hydrolien), et le reste à partir d’énergie nucléaire. Question 1 Les hydroliennes fonctionnent 24h/24 pendant 310 jours par an (pour tenir compte des jours de maintenance et des jours de forte/faible marée). Calculer l’énergie nécessaire fournie par les hydroliennes pour le respect du ratio attendu. En déduire la puissance moyenne électrique correspondante. Question 2 Calculer également l’énergie que doivent produire en 1 an les panneaux photovoltaïques pour le respect du ratio attendu. Sachant qu’un panneau photovoltaïque installé à Bordeaux fournit en moyenne sur l’année 229 kWh par an et par m2, calculer