Sujet STI2D — Terminale — Nouvelle-Calédonie — Bac 2018

LE PROJET ÉOLIEN HYDROGÈNE D'UTSIRA (ÎLE DE NORVÈGE) Les 230 habitants d'Utsira, actuellement alimentés en électricité par le continent via un câble sous-marin de 18 kilomètres, verraient d'un bon œil la possibilité de disposer d'un système énergétique autosuffisant. Leur île est un endroit idéal pour y utiliser l'énergie éolienne : les vents y atteignent en moyenne 1 O mètres par seconde. Le vent étant cependant parfois trop fort ou trop faible pour la production d'électricité, il est essentiel de disposer d'un moyen adapté de stockage de l'électricité. Ce besoin sera couvert par l'exploitation du dihydrogène. Lorsque les conditions éoliennes sont bonnes, l'électricité en surplus sera utilisée pour produire du dihydrogène par électrolyse. Quand une énergie supplémentaire est requise, elle sera fournie par une pile à combustible à hydrogène et un moteur à combustion d'hydrogène. Elisabet Fjermestad Hagen Hydra Energy, Oslo (Norvège) «Extrait de CLEFS CEA-N° 50/51 » composant énergétique industriel caractéristiques turbine éolienne Enercon 2 x 600 kW volant d'inertie alternateur synchrone principal Enercon 100 kV.A électrolyseur Hydra 10 m3/h unité de stockage d'hydrogène Hydre 12 m3 sous 200 bars pile à combustible IRD 10 kW générateur à hydrogène Continental 55kW Tableau. Principales spécifications techniques du projet éolien-hydrogène d'Utsira (source: Hydra ASA) PARTIE A - LES ÉOLIENNES PARTIE 8 - LA PRODUCTION DE DIHYDROGÈNE PARTIE C - LA PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ 18PY2DSPNC1 2/12 PARTIE A - LES ÉOLIENNES Caractéristiques d'une éolienne : •!• constructeur : Enercon ; •!• nom de l'aérogénérateur : E 40/600 ; •!• puissance nominale : 600 kW ; •!• diamètre du rotor: 40 m ; •!• surface balayée : 1 257 m2 ; •!• nombre de pâles : 3. A.1 Besoins en énergie électrique. Dans un premier temps, nous allons étudier l'énergie électrique que nous pouvons récupérer par l'installation de deux éoliennes, différents paramètres pouvant influencer le fonctionnement de l'éolienne. D'après le document 1 de la page 8 et les caractéristiques d'une éolienne ci-dessus, répondre aux questions ci-dessous. A.1.1 D'après leurs caractéristiques, quelle est l'énergie maximale que peuvent fournir les deux éoliennes en un an (en kW.h) ? A.1.2 Est-ce suffisant pour alimenter en énergie électrique l'île d'Utsira ? Justifier. A.1.3 Est-il vraiment nécessaire d'avoir 2 éoliennes ? Justifier. A.1.4 Compléter la chaine énergétique de l'éolienne sur le document réponse A.1.4 de la page 10 en indiquant les types d'énergie mis en jeu. A.2 Principe de fonctionnement d'une éolienne. L'énergie produite par l'éolienne provient de l'énergie cinétique