Title: Défaut pour ENR-Approf
Course: Énergies renouvelables (Approfondi)

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Questions sur le contexte de la transition énergétique

Vidéos de :
- R. Olivès "Remise en contexte historique"
- D. Giband "Enjeux et défis sociétaux"

Q: À quel moment de l'histoire le système énergétique est-il passé des énergies renouvelables aux énergies fossiles ?
- La maîtrise du feu
- L'époque médiévale
- La révolution industrielle
- Les années 1960
A: La révolution industrielle
Feedback: "C’est la Révolution Industrielle qui fut un moment clef dans l’histoire de l’énergie puisque c’est à ce moment-là qu’on a commencé à exploiter de façon massive le charbon, une énergie fossile qui a permis le développement de nouvelles machines et en particulier les machines à vapeur qui ont permis d’accéder à des niveaux de puissance plus importants." (Vidéo de Régis Olivès "Les énergies renouvelables, remise en contexte historique")

Q: Quel est le secteur qui s'est très fortement développé avec l'utilisation du pétrole ?
- L'habitat
- Le transport
- L'alimentation
- L'industrie
A: Le transport
Feedback: "L’accès à l’énergie s’est accompagné d’un accès à des niveaux de puissance de plus en plus élevés et en particulier avec l’arrivée des moteurs à essence, on a à disposition, une centaine de kilowatts et puis c’est là qu’on voit apparaître de façon très importante le transport qui a consommé énormément de pétrole jusqu’à maintenant." (Vidéo de Régis Olivès "Les énergies renouvelables, remise en contexte historique")

Q: Quels sont les 2 aspects qui peuvent le plus freiner l'utilisation d'énergies fossiles ?
- La dégradation de l'environnement liée aux gaz à effet de serre
- Les risques industriels
- Les limites des réserves
A: La dégradation de l'environnement liée aux gaz à effet de serre; Les limites des réserves
Feedback: "Deux principaux problèmes se posent aujourd'hui par rapport à l'utilisation du pétrole : d'une part les limites des réserves puisqu'il dit que nous nous situons actuellement au niveau du "pic de production", avec une forte "instabilité des prix" associée ; et d'autre part "la dégradation de l'environnement" liée aux gaz à effet de serre." (Vidéo de Régis Olivès "Les énergies renouvelables, remise en contexte historique")

Q: Actuellement, d'où vient l'essentiel de la production d'énergie renouvelable dans le monde ?
- La biomasse
- L'éolien
- Le solaire
- L'hydroélectrique
- La géothermie
A: L'hydroélectrique
Feedback: En ce qui concerne les énergies renouvelables dans le monde, "le seuil des 20% a été dépassé en 2012 et elles connaissent un rythme de production qui est de l'ordre de 4,7% par an. L'essentiel est tiré aujourd'hui par l'hydroélectricité". (Vidéo de David Giband "Les énergies renouvelables : défis et enjeux sociétaux")

Q: Actuellement, quels sont les 2 marchés des énergies renouvelables qui connaissent la plus forte augmentation dans le monde ?
- La biomasse
- L'éolien
- Le solaire
- L'hydroélectrique
- La géothermie
A: L'éolien; Le solaire
Feedback: Si "l'essentiel est tiré aujourd'hui par l'hydroélectricité", "par contre les marchés de l'énergie renouvelable sont le fait de deux énergies : l'énergie éolienne et l'énergie solaire qui connaissent un rythme de croissance extrêmement fort puisqu'il est de l'ordre de 30% par an". (Vidéo de David Giband "Les énergies renouvelables : défis et enjeux sociétaux")

Questions sur la mise en œuvre de la transition énergétique, du local au global

Vidéos de :
- D. Giband "Énergies renouvelables et aménagement du territoire"
- S. Rode "Villes et énergies renouvelables"

Q: Le développement de dispositifs de production d’énergies renouvelables est appréhendé comme un élément essentiel de l’aménagement du territoire depuis :
- Le Grenelle de l’environnement
- La loi SRU relative à la Solidarité et au Renouvellement Urbains
- La loi Voynet d'orientation pour l'aménagement et le développement durable du territoire
- La Loi ALUR pour l'accès au logement et un urbanisme rénové
A: La loi Voynet d'orientation pour l'aménagement et le développement durable du territoire
Feedback: Dans son intervention "Énergies renouvelables et aménagement du territoire : des enjeux renouvelés", David Giband précise en parlant des relations entre aménagement et énergies renouvelables que "l'une des premières lois importantes à ce niveau est la loi Voynet en 1990 qui a établi les premiers schémas de services collectifs de l’énergie".

Q: Le Plan Climat-Air-Énergie Territorial (PCAET), anciennement PCET, est :
- une démarche volontaire de lutte contre le réchauffement climatique
- un projet territorial de développement durable fixant notamment des objectifs en matière de production d'énergies renouvelables
- un dispositif qui concerne uniquement les départements et les régions
A: un projet territorial de développement durable fixant notamment des objectifs en matière de production d'énergies renouvelables
Feedback: Dans son intervention "Énergies renouvelables et aménagement du territoire : des enjeux renouvelés", David Giband précise que l'un des outils les plus importants en matière de prise en compte des énergies renouvelables est le PCET (Plan Climat Énergie Territoire) devenu aujourd'hui le PCAET (Plan Climat-Air-Énergie Territorial). C'est "un document d’aménagement du territoire qui est obligatoire" et qui concerne les collectivités territoriales "de plus de 50 000 habitants" et qui doit définir à une échelle supra locale "des objectifs de production d’ENR".

Q: Parmi les difficultés des collectivités territoriales à intégrer durablement les énergies renouvelables à leurs projets territoriaux, quelles sont parmi les propositions suivantes les deux principales ?
- Le manque de volonté politique
- Une organisation encore trop sectorielle des filières de production des énergies renouvelables
- L’absence de financements publics
- Le cloisonnement des compétences entre les divers acteurs
A: Une organisation encore trop sectorielle des filières de production des énergies renouvelables; Le cloisonnement des compétences entre les divers acteurs
Feedback: A la fin de son intervention "Énergies renouvelables et aménagement du territoire : des enjeux renouvelés", David Giband précise que "l’aménagement du territoire en matière d’intégration des ENR est soumis encore à trois types de difficultés", dans lesquelles on retrouve le "cloisonnement de compétence qui reste encore important entre acteurs privés, publics et associatifs" et "le développement des ENR (qui) se fait encore beaucoup trop par filière et malheureusement peu d’une façon transversale dynamique".

Q: Qu'est-ce qu'un "réseau électrique intelligent" (ou "smart grid") ?
- un réseau qui permet d'ajuster en temps réel l'offre et la demande d'électricité
- un réseau alimenté entièrement et en permanence par des énergies renouvelables
- un réseau de chaleur utilisant des énergies renouvelables
- un réseau dans lequel les producteurs et les consommateurs d'énergie sont interconnectés pour gérer au mieux la production et la distribution d'énergie
A: un réseau qui permet d'ajuster en temps réel l'offre et la demande d'électricité; un réseau dans lequel les producteurs et les consommateurs d'énergie sont interconnectés pour gérer au mieux la production et la distribution d'énergie
Feedback: Dans son intervention "Villes et énergies renouvelables", Sylvain Rode consacre un large chapitre aux Smart grids, dont le rôle est "de connecter ou d’interconnecter l'ensemble des utilisateurs qui sont aussi parfois producteurs d'électricité afin de mieux gérer la consommation, la livraison et la production d'électricité", mais aussi "d'ajuster en temps réel l’offre et la demande tout en intégrant la production d'énergie renouvelable".

Questions sur la ressource solaire

Vidéo de P. Blanc "La ressource solaire : importance et moyens de caractérisation"

Q: Un pyranomètre sert à mesurer :
- La température ambiante
- L'éclairement hors atmosphère
- L'éclairement direct
- L'éclairement global
A: L'éclairement global
Feedback: Un pyranomètre est un capteur (thermopile ou photodiode) permettant la mesure de l'éclairement solaire incident, en intégrant la luminance solaire sur tout l'hémisphère au dessus du capteur. Le pyranomètre peut être incliné afin de mesurer l'éclairement global sur le plan incliné correspondant. Muni d'un anneau ou d'une boule d'ombrage masquant à chaque instant le disque solaire, un pyranomètre mesure alors l'éclairement diffus. Cet instrument est présenté dans la vidéo "La ressource solaire: importance et moyens de caractérisation" de Philippe Blanc.

Q: L'effet photovoltaïque est le seul moyen de conversion de l'énergie solaire en électricité :
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Les système de conversion thermodynamique (à concentration ou pas) sont des alternatives aux systèmes photovoltaïques. Cette conversion est en deux étapes : (1) une conversion du rayonnement solaire en énergie thermique et (2) une conversion de cette énergie thermique, après une éventuelle étape de stockage, en énergie électrique par des systèmes thermodynamiques. Ce procédé est présenté dans la vidéo "La ressource solaire: importance et moyens de caractérisation de Philippe Blanc."

Questions sur la production d'électricité

Vidéos de :
- D. Lincot "La conversion photovoltaïque de l'énergie solaire"
- D. Mayer "Photovoltaïque : performance du système"
- Q. Falcoz "La conversion thermodynamique de l'énergie solaire sous concentration".

Q: Quelles sont les conditions standard de test pour la mesure de la puissance crête d'un module photovoltaïque ?  (avec G = rayonnement dans le plan du module ; Ta= température ambiante ; Tc= température des cellules)
- G = 1 kW/m² et Ta=25°C
- G = 800 W/m² et Ta=45°C
- G = 800 W/m² et Tc=45°C
- G = 1 kW/m² et Tc=25°C
A: G = 1 kW/m² et Tc=25°C
Feedback: Dans la vidéo "Photovoltaïque : performance du système", Didier Mayer explique que "la puissance du module photovoltaïque étant variable, il faut définir des conditions de référence dans lesquelles on pourrait considérer une puissance nominale.", avant de définir quelles sont ces conditions standard de test. Attention, la température de 298°K (ou 25°C) concerne les cellules photovoltaïques et non l'air ambiant.

Q: Le coefficient de performance (performance ratio) donne une idée des performances des systèmes PV. Déterminer sa (ses) valeur(s) dans le cas d'un système raccordé au réseau :
- 0% - 40%
- 40% - 60%
- 70% - 80%
A: 70% - 80%
Feedback: Dans la vidéo "Photovoltaïque : performance du système", Didier Mayer présente un graphique sur la productivité des systèmes et le coefficient de performance (PR) en fonction du rayonnement solaire dans le plan des modules. On y voit que ce coefficient est important dans le cadre d'un système raccordé réseau, ce qui est justifié par le fait que "ces systèmes utilisent toute l'énergie qu'ils produisent", de l'ordre de 70-80%. Il explique que "la puissance du module photovoltaïque étant variable, il faut définir des conditions de référence dans lesquelles on pourrait considérer une puissance nominale.", avant de définir quelles sont ces conditions standard de test. Attention, la température de 298°K (ou 25°C) concerne les cellules photovoltaïques et non l'air ambiant.

Q: Le coefficient de performance (performance ratio) donne une idée des performances des systèmes PV. Déterminer sa (ses) valeur(s) dans le cas d'un système isolé PV seul :
- 20% - 40%
- 40% - 60%
- 70% - 80%
A: 20% - 40%; 40% - 60%
Feedback: Dans la vidéo "Photovoltaïque : performance du système", Didier Mayer présente un graphique sur la productivité des systèmes et le coefficient de performance (PR) en fonction du rayonnement solaire dans le plan des modules. On y voit que ce coefficient présente "un intervalle de variation beaucoup plus important" dans le cadre d'un système isolé, ce qui est justifié par le fait que ce coefficient "dépendra de l'adaptation de la production et de la charge". Sur cette figure, on voit qu'il peut être compris entre 20% et 60 %. </p>

Q: Un système PV de 1kWc est installé dans le sud de l’Europe. Quel est le facteur de charge associé ?
- Environ 10%
- Environ 15%
- Environ 25%
A: Environ 15%
Feedback: Dans la vidéo "Photovoltaïque : performance du système", Didier Mayer présente un graphique sur lequel sont présentés les facteurs de charge associés à plusieurs technologies de production d'électricité. Pour une installation photovoltaïque située dans le sud de l'Europe, le chiffre de 15% apparaît (10% dans le nord de l'Europe).

Q: Un système PV de 1kWc est installé dans le sud de l’Europe. Quel est le nombre équivalent d'heures de fonctionnement par an ?
- 300h
- 1000h
- 1300h
A: 1300h
Feedback: Dans la vidéo "Photovoltaïque : performance du système", Didier Mayer présente un graphique sur lequel sont présentés les facteurs de charge associés à plusieurs technologies de production d'électricité. Pour une installation photovoltaïque située dans le sud de l'Europe, le chiffre de 15% apparaît ce qui correspond à 1300 heures de fonctionnement du système à sa puissance nominale durant l'année.

Q: Un système PV de 1kWc est installé dans le sud de l’Europe. Quelle est la production annuelle d'électricité (en kWh) ?
- 1300 kWh
- 1700 kWh
- 2300 kWh
A: 1300 kWh
Feedback: Dans la vidéo "Photovoltaïque : performance du système", Didier Mayer présente un graphique sur lequel sont présentés les facteurs de charge associés à plusieurs technologies de production d'électricité. Pour une installation photovoltaïque située dans le sud de l'Europe, le chiffre de 15% apparaît ce qui correspond à 1300 heures de fonctionnement du système à sa puissance nominale durant l'année. Le système étant de 1 kWc, il suffit de multiplier cette puissance par le nombre d'heures de fonctionnement à la puissance nominale, pour obtenir 1300 kWh.

Q: Laquelle (ou les quelles) de ces technologies est une technologie à concentration linéaire ?
- Centrales à tour
- Collecteurs de Fresnel
- Cylindro-parabolique
- Collecteurs paraboliques
A: Collecteurs de Fresnel; Cylindro-parabolique
Feedback: Dans la vidéo "Conversion thermodynamique de l'énergie solaire sous concentration", Quentin Falcoz présente les différents types de technologies : à concentration ponctuelle, à concentration linéaire, à récepteurs fixes, à récepteurs mobiles. Les collecteurs de Fresnel et les collecteurs cylindro-paraboliques sont les deux grands types de technologies linéaires.

Q: Sur le solaire à concentration : quel est le niveau de température moyen atteint avec une centrale à tour ?
- 200°C
- 400°C
- 600°C
- 800°C
A: 600°C
Feedback: Dans la vidéo "Conversion thermodynamique de l'énergie solaire sous concentration", Quentin Falcoz propose un focus sur les centrales à tour, où "plusieurs centaines ou milliers de miroirs sont positionnés autour d'une tour centrale". Il nous explique que "le fluide caloporteur utilisé est composé de sel fondu, les sels fondus sont chauffés par les rayons solaires aux alentours de 600°C et vont, comme précédemment, transférer leur énergie à de la vapeur d'eau pour pouvoir produire de l'électricité."

Q: Quel type de ressource est utilisé pour les centrales solaires à concentration ?
- Ensoleillement direct
- Ensoleillement indirect
- Ensoleillement global
- Ensoleillement diffus
A: Ensoleillement direct
Feedback: Dans leurs vidéos respectives, Philippe Blanc et Quentin Falcoz précisent bien que seul l'ensoleillement direct est utilisé pour les centrales solaires à concentration. Voici quelques compléments d'information (hors vidéo) apportés par Philippe Blanc: "Un système CPV est muni d'un système optique de concentration limitant, sur chaque cellule photovoltaïque, l'angle d'acceptance de la luminance solaire à un petit angle solide. Un système de suivi très précis du Soleil assure à chaque instant que ce système optique soit pointé vers le centre du disque solaire. C'est la raison pour laquelle les cellules photovoltaïques du système CPV ne convertissent que la composante directe en incidence normale du rayonnement solaire, multiplié par le facteur de concentration du système optique."

Questions sur la production de chaleur

Vidéo de J-M. Mancaux "Chauffe-eau solaire individuel".

Q: Quel est le rôle du vase d’expansion ?
- Mettre en pression le circuit primaire
- Prendre en charge la dilatation du fluide caloporteur due à la montée en température
- Réserve de chaleur pour la production solaire
A: Prendre en charge la dilatation du fluide caloporteur due à la montée en température
Feedback: Dans la vidéo "Chauffe-eaux solaires individuels et collectifs", Jean-Marie Mancaux présente les différentes composantes d'un chauffe-eau solaire. Le vase d'expansion a pour fonction de "prendre en charge la dilatation du fluide due à la montée en température dans le circuit". Il est raccordé au groupe de transfert hydraulique, comme le montre l'illustration.

Q: Quel doit être l’écart de température entre le/les capteur(s) et le réservoir pour que le circulateur se mette en route ?
- 4°C
- 6°C
- 10°C
A: 6°C
Feedback: Dans la vidéo "Chauffe-eaux solaires individuels et collectifs", Jean-Marie Mancaux présente les différentes composantes et le fonctionnement d'un chauffe-eau solaire. Il explique que "dans le fonctionnement, si la température du capteur est supérieure ou égale à 6 °C à celle du réservoir, alors, le circulateur se met en route et fait circuler le fluide de manière à avoir un échange entre le capteur solaire thermique et l'échangeur serpentin."

Q: Quel est le dispositif obligatoire évitant les risques de brûlures aux points de puisage ?
- La vanne thermostatique
- Le mélangeur thermostatique
- Le mitigeur thermostatique
A: Le mitigeur thermostatique
Feedback: Dans la vidéo "Chauffe-eaux solaires individuels et collectifs", Jean-Marie Mancaux explique que "Le mitigeur thermostatique est obligatoirement installé en sortie d'eau chaude du réservoir de production. En effet, les températures atteintes pouvant atteindre les 90°C, il est hors de question de délivrer de l'eau au point de puisage. En l'occurrence, de l'eau froide va être rajoutée à l'eau chaude du réservoir de manière à avoir une température de 55°C maximum au point de puisage dans l'habitat."

Questions sur les autres applications

Vidéo de G. Plantard "Comment traiter nos eaux par voie solaire ?"

Questions sur la Ressource Éolienne

Vidéo de J. Bresson "Ressource éolienne"

Q: Comment sont traitées jusqu'à 90 à 95% des pollutions présentes dans l'eau :
- Traitement biologique
- Traitement physique
- Traitement chimique
- Traitement physico-chimique
A: Traitement biologique
Feedback: Dans la vidéo "Comment traiter nos eaux par voie solaire ?", Gaël Plantard explique que "cette eau (polluée) est traitée actuellement par des moyens dits biologiques qui permettent de traiter, pour vous donner un ordre de grandeur, jusqu'à 90 à 95% de cette pollution.". la pollution résiduelle est composée de ce qu'on appelle des biorécalcitrants.

Q: Sous nos latitudes, au cours de quel mois de l'année la capacité de traitement des procédés photolytiques est-elle la plus importante ?
- Janvier
- Mai
- Juillet
- Octobre
A: Juillet
Feedback: Dans la vidéo "Comment traiter nos eaux par voie solaire ?", Gaël Plantard montre que compte tenu des variations de l'ensoleillement au cours de l'année, les volumes d'eau pouvant être traités sont aussi variables, avec logiquement – sous nos latitudes - un pic en juillet.

Q: Le vent est dû à :
- Un différentiel de température
- Un différentiel de lumière
- Un différentiel d’altitude
- Un différentiel de champ magnétique
A: Un différentiel de température
Feedback: L’air chaud s’élève en altitude où il se refroidit, entraînant un déplacement d’air au niveau du sol.

Q: Un anémomètre simple indiquera :
- La force du vent
- La vitesse du vent
- L’accélération du vent
- Le débit du vent
A: La vitesse du vent
Feedback: Un anémomètre est un terme du XVIIIe siècle, composé du préfixe « anémo » (en grec « ἀνεμος », « anemos », en français « vent ») et du suffixe « mètre » (« mesure »).

Q: La puissance du vent est :
- Proportionnelle au carré de la vitesse du vent
- Proportionnelle au cube de la vitesse du vent
- Proportionnelle à la vitesse du vent
- Aucune des autres propositions
A: Proportionnelle au cube de la vitesse du vent
Feedback: Variation de l’Energie cinétique = F; P=FxV=1/2 mV2 xV=1/2mV3

Q: Pour une vitesse de vent verticalement constante dans la plaine, la vitesse du vent à la verticale d’une colline est maximum :
- Loin du sommet de la colline
- Au sommet de la colline
- Ne varie pas avec l’altitude
A: Au sommet de la colline
Feedback: Loi de conservation du débit Q=SV → la section de vent au sommet de la colline est plus faible qu’en amont → la vitesse augmente.

Questions sur ce qui fait tourner les éoliennes

Vidéos de J. Bresson :
- "Notions d'aérodynamique"
- "Les éoliennes à axe horizontal"
- "Les éoliennes à axe vertical"
Vidéo de J. Bresson et D. Duclos "Essais en soufflerie : vrillage d'une pâle d'éolienne"

Q: Pour le bon fonctionnement d’une éolienne, le vent en sortie d’éolienne doit être :
- égal au vent d’entrée
- plus grand que le vent d’entrée
- plus petit que le vent d’entrée
A: plus petit que le vent d’entrée
Feedback: Derrière un obstacle, le vent est toujours plus faible que devant.

Q: Pour une vitesse d’entrée V1=9m/s, la valeur de la vitesse V au niveau de l’éolienne pour un fonctionnement optimal est de :
- 0 m/s
- 3 m/s
- 6 m/s
- 9 m/s
A: 6 m/s
Feedback: Voir théorie de Betz : V=2/3 x V1=6m/s

Q: La puissance de BETZ correspond à la puissance :
- Maximale produite par le rotor de l’éolienne
- Maximale que l‘on pourrait récupérer du vent
- Maximale fournie au réseau électrique
- Maximale produite par le vent
A: Maximale que l‘on pourrait récupérer du vent
Feedback: C’est la puissance maximale que récupère une éolienne parfaite lorsque le vent en sortie est égal à 1/3 du vent en amont.

Q: Pour une surface S=1m², ρ=1,25kg/m3 et V=50 Km/h donner l’ordre de grandeur de la puissance de BETZ :
- P ≈ 100 W
- P ≈ 1000 W
- P ≈ 10 KW
- P ≈ 100 KW
A: P ≈ 1000 W
Feedback: P=1/2 x1,25 x 1 x (50/3,6)3 x0,59=987,9 W

Q: Lorsque l’angle d’incidence augmente depuis 0 jusqu’à environ 12°, laquelle (ou lesquelles) de ces affirmations est (sont) exacte(s) ?
- La portance reste constante
- La portance augmente
- La portance diminue
- La traînée reste constante
- La traînée augmente
- La traînée diminue
A: La portance augmente; La traînée augmente
Feedback: Les filets d’air au-dessus du profil voient leur vitesse augmenter ce qui entraîne une diminution de pression (Q=SV=Cte) c-à-d une dépression → la portance augmente. La traînée augmente également car le profil devient moins aérodynamique.

Q: Pour une pale vrillée, l’angle de calage du profil de la pale :
- Augmente avec l’éloignement à l’axe du rotor
- Diminue avec l’éloignement à l’axe du rotor
- Reste constant
A: Diminue avec l’éloignement à l’axe du rotor
Feedback: La rotation de l’éolienne entraîne la veine d’air en rotation. Ainsi en bout de pale, le vent réel est dévié et le profil voit arriver le vent quasiment dans le plan de rotation (W). Par contre, en pied de pale ce même vent réel n’est presque pas dévié et le profil voit le vent apparent (W) quasiment dans l’axe du rotor. Au final pour avoir une portance max, il faut que la pale soit vrillée et l'angle d'inclinaison ou de calage suive W, et de grand en pied de pale diminue lorsque l'on se rapproche du bout de pale.

Q: Le décrochage aérodynamique correspond :
- A l’éjection d’une pale du rotor suite à une vitesse excessive
- A une perte de sustentation due à une incidence trop grande de la pale
- A une perte du matériau constitutif la pale
- A une perte de vitesse du vent
A: A une perte de sustentation due à une incidence trop grande de la pale
Feedback: Le terme décrochage aérodynamique est utilisé en aéronautique pour indiquer que suite à une trop grande incidence, l’aile d’avion perd de la portance et n’est plus « aspirer » vers le haut. Il en va de même pour la pale qui perd toute sustentation et s’arrête de tourner.

Q: La vitesse spécifique λ correspond au rapport des vitesses (V vitesse du vent, U vitesse tangentielle et W vitesse  apparente) :
- W / V
- V / W
- U / V
- V / U
A: U / V
Feedback: Par définition c’est le rapport de la vitesse tangentielle U sur la vitesse du vent en amont. Ce qui permet de connaître à quelle vitesse se déplace l’extrémité de la pale connaissant la vitesse du vent.

Q: Voici un petit exercice qui vous est proposé :

1) Calculez tout d'abord la distance que parcourt en une rotation l’extrémité de la pale d’une éolienne de 90m de diamètre.

2) Pour un vent de 100 km/h si cette même éolienne tournait à 30 tours/mn, calculez la valeur de la vitesse tangentielle en bout de pale ?

3) A partir de ces données, retrouvez la valeur de la vitesse spécifique λο.

4) A partir de cette valeur, diriez-vous qu'il s'agit d'une éolienne :
- Rapide
- Lente
A: Rapide

Q: L’éolienne Savonius fonctionne sur le principe de :
- L’aile portante
- La traînée différentielle
- La portance différentielle
- La différence de portance
- La différence de traînée
A: La traînée différentielle; La différence de traînée
Feedback: Traînée différentielle = différence de traînée.

Questions sur l'historique et les ressources hydrauliques

Vidéo de F. Colombat "Energie hydraulique : historique et ressources"

Q: En quelle année l'hydroélectricité a-t-elle été "dévoilée" par Aristide Berges ?
- 1680
- 1737
- 1889
- 1919
A: 1889
Feedback: Aristide Berges a présenté un alternateur hydroélectrique lors de l’Exposition universelle de Paris en 1889. C’est à cette occasion qu’il a inventé le terme de « houille blanche ». - 1680 est l’année de création par Paul Riquet du barrage de Saint-Férréol qui alimente le Canal du Midi. - 1737 est l’année de parution du l’ouvrage rédigé par Belidor intitulé « Architecture hydraulique ou l’art de conduire, d’élever et de ménager les eaux pour les différents besoins de la vie ». - 1919 est l’année de promulgation de la loi relative à l’utilisation de l’énergie hydraulique.

Q: Quels sont les usages de l'eau que doit prendre en compte un exploitant d'aménagement hydraulique ?
- L'eau potable
- La pêche
- La navigation
- L'irrigation
A: L'eau potable; La pêche; La navigation; L'irrigation
Feedback: Les quatre réponses sont exactes. L’hydroélectricité s’est développée alors qu’existaient déjà tous ces usages. Il est donc indispensable d’en tenir compte dans le cadre de l’aménagement et l’exploitation d’une centrale hydroélectrique.

Questions sur les caractéristiques fondamentales

Vidéo de F. Collombat "Énergie hydraulique : caractéristiques fondamentales"

Q: Quels sont les principaux éléments permettant de déterminer la puissance maximale brute (PMB) ?
(3 réponses attendues)
- Le volume de la retenue créée par le barrage
- Le dénivelé entre le barrage et la centrale
- La vitesse de l’eau dans la conduite forcée
- Le débit naturel du cours d’eau
- Le débit choisi pour équiper l’aménagement
- L’accélération de la pesanteur
A: Le dénivelé entre le barrage et la centrale; Le débit choisi pour équiper l’aménagement; L’accélération de la pesanteur
Feedback: La puissance maximale brute est définie par la formule : P = 9,81 x H x Q. - H étant le dénivelé entre le barrage et la centrale exprimé en mètre. - Q étant le débit d’équipement de l’aménagement exprimé en m3/s. - 9,81 étant l’accélération de la pesanteur exprimée en m/s2. Le volume d’eau dans la retenue n’est pas pris en compte dans la détermination de la PMB. En revanche, ce volume représente une quantité d’énergie potentielle. La vitesse de l’eau dans la conduite forcée n’est pas prise en compte dans la détermination de la PMB. En revanche, les pertes par frottement sont proportionnelles au carré de cette vitesse. Le débit naturel du cours d’eau n’est pas pris en compte dans la détermination de la PMB. En revanche, ce débit sera l’élément essentiel de la puissance produite dans un aménagement au fil de l’eau.

Q: Dans le cas d’une éolienne Savonius, pour quelle valeur du rapport e/d, obtient-on le meilleur coefficient de puissance Cp maximum ?

[Image]
- e/d=0
- e/d=1/6
- e/d=1/4
- e/d=1/3
- e/d=1/2
A: e/d=1/6
Feedback: Pour e/d différent de 0 les filets d’air contribuent activement sur les deux formes du rotor. Mais si ce rapport aug. trop, la surface de vent interceptée diminue et donc la puissance. Pour e/d=1/6 l’optimum est atteint (voir courbe dans la présentation).

Q: Pour quelle raison préfère-t-on vriller une éolienne Savonius ?
- Par esthétisme
- Pour augmenter sa rigidité
- Pour être sûr de son démarrage quelle que soit la direction du vent
- Pour combattre l’effet du couple négatif
- Pour éviter un blocage mécanique
A: Pour être sûr de son démarrage quelle que soit la direction du vent; Pour combattre l’effet du couple négatif; Pour éviter un blocage mécanique
Feedback: Lorsque le vent arrive de telle façon que une forme du rotor cache l’autre, l’éolienne tend à inverser son sens de rotation (couple négatif). Pour éviter cela réponse C,D et E

Q: L’éolienne Darrieus fonctionne sur le principe de :
- Laile portante
- La traînée différentielle
- La portance différentielle
- La différence de portance
- La différence de traînée
A: Laile portante; La portance différentielle; La différence de portance
Feedback: La Darrieus est composée de pales très profilées comme celles d’un hélicoptère (avion) et fonctionne donc sur le même principe de l’aile portante ou diff de portance ou portance différentielle.

Questions sur la performance et les technologies

Vidéos de J. Bresson :
- "Puissance d'une éolienne"
- "Technologie des éoliennes".

Q: Le coefficient de puissance Cp représente le rapport :
- Puissance fournie par l’éolienne sur la puissance cinétique du vent
- Puissance fournie par l’éolienne sur la puissance max de BETZ
- L’aptitude en % qu’a l’éolienne à convertir la puissance du vent qui la traverse en puissance mécanique
A: Puissance fournie par l’éolienne sur la puissance cinétique du vent; L’aptitude en % qu’a l’éolienne à convertir la puissance du vent qui la traverse en puissance mécanique
Feedback: Par définition, Cp correspond au rapport de la puissance de l’éolienne sur la puissance du vent. C’est autrement dit le pourcentage de puissance de vent que capte l’éolienne. En gardant à l’esprit que ce Cp est toujours inférieur au Cpmax=0,59.

Q: Le coefficient de puissance maximum Cpmax est égal à :
- 0,49
- 16/27
- 0,59
- 8/27
A: 16/27; 0,59
Feedback: Voir le développement de la théorie de Betz sur « Aller plus loin » dans le MOOC où Cpmax=16/27=0,59.

Q: Pour quelle(s) raison(s) régule-t-on la puissance d’une éolienne au delà de sa vitesse nominale ?
- Pour protéger la génératrice
- Pour limiter sa vitesse de rotation
- Pour conserver une puissance constante
- Pour pas que l’extrémité de la pale ne se déplace trop vite
A: Pour limiter sa vitesse de rotation; Pour pas que l’extrémité de la pale ne se déplace trop vite
Feedback: Sur toutes les éoliennes, au-delà de la vitesse nominale (10-15m/s), l’extrémité de la pale dépasse des vitesses de l’ordre de 300km/h. Pour éviter cela, on limite volontairement (pitch ou stall) la vitesse de rotation et de fait la puissance de l’éolienne mais on évite sa destruction.

Q: Le système de régulation PITCH :
- Est un système passif
- Utilise le principe du décrochage aérodynamique naturel
- Consiste à faire pivoter les pales
- Est un système actif
- Fait varier l’angle de calage des pales
A: Consiste à faire pivoter les pales; Est un système actif; Fait varier l’angle de calage des pales
Feedback: Le PITCH est un système actif (moteur à l’intérieur des pales) qui consiste à faire pivoter les pales (variation de l’angle de calage ou d’inclinaison) pour diminuer la portance donc la vitesse de rotation donc la puissance.

Q: Le système de régulation STALL :
- Est un système passif
- Utilise le principe du décrochage aérodynamique naturel
- Consiste à faire pivoter les pales
- Est un système actif
- Fait varier l’angle de calage des pales
A: Est un système passif; Utilise le principe du décrochage aérodynamique naturel
Feedback: Le STALL est utilisé sur le rotor à pales fixes vrillées. Lorsque le vent devient trop important, l’angle d’incidence augmente au-delà de 10-12° où il y a décrochage aérodynamique →perte de portance aug. de la trainée → diminution de la vitesse de rotation → donc de la puissance. Pas de rotation des pales, le système est totalement passif.

Q: Sur les éoliennes de puissance utilisant une génératrice asynchrone, à quoi sert le multiplicateur ?
- A protéger la génératrice contre les rafales de vent
- A augmenter la vitesse d’entraînement de la génératrice
- A augmenter le couple appliqué sur la génératrice
- A augmenter la tension issue de la génératrice
A: A augmenter la vitesse d’entraînement de la génératrice

Q: Sur les éoliennes de puissance utilisant une génératrice asynchrone, à quoi sert le multiplicateur ?
- A protéger la génératrice contre les rafales de vent
- A augmenter la vitesse d’entraînement de la génératrice
- A augmenter le couple appliqué sur la génératrice
- A augmenter la tension issue de la génératrice
A: A augmenter la vitesse d’entraînement de la génératrice
Feedback: Plus les éoliennes sont grandes, plus leurs vitesses de rotation sont faibles. Une éolienne de puissance de 60-90m de diamètre à une vit. de rotation de 0,4 à 0,2 tr/s soit 24 à 12tr/mn. Ce rotor doit entraîner une génératrice asynchrone de 1500 tr/mn pour produire de l’électricité. Il faut donc augmenter la vit. de rotation par un multiplicateur (boite à vitesse).

Q: L’utilisation d’une génératrice synchrone à aimants permanents permet de :
- Générer une tension triphasée
- Se passer de multiplicateur
- D’augmenter le rendement électro-mécanique de l’éolienne
- D’augmenter la fiabilité du système
A: Se passer de multiplicateur; D’augmenter le rendement électro-mécanique de l’éolienne; D’augmenter la fiabilité du système
Feedback: Pour éviter le multiplicateur qui est une source d’ennuis et qui baisse le rendement, on préfère la nouvelle génération d’éolienne à entrainement direct qui est équipée de génératrices à aimants permanents multipôles. Ainsi plus de multiplicateur → rendement plus grand → fiabilité accrue.

Q: En fonctionnement normal, à 500m d’une éolienne, le bruit (pression acoustique) est compris entre :
- 20-30 dB (chambre à coucher)
- 40-50 dB (salle de séjour)
- 60-70 dB (fenêtre sur rue – salle de classe)
- 80-90 dB (automobile – klaxon)
A: 40-50 dB (salle de séjour)
Feedback: Le niveau de puissance acoustique d’une éolienne est d’environ Lw=100-110dB. Le niveau de bruit diminue avec la distance à la source de bruit avec la relation : L(r)=Lw+D-11-20Log(r) où D=3dB. Pour r=500m on trouve 38-48dB C’est ce qui est généralement mesuré. Ce niveau peut bien évidemment fluctuer en fonction des paramètres météorologiques et de la situation de l’éolienne par rapport aux habitations. Dans certaines situations, l’exploitant bride volontairement son éolienne pour quelle fasse moins de bruit.

Q: Quelle est la formule de la puissance électrique réelle d'un aménagement ?
- P ~ 8 x Q x H
- P ~ 9,81 x Q x H
A: P ~ 8 x Q x H
Feedback: La puissance réelle d’un aménagement doit prendre en compte les différents rendements de chacun des éléments qui le constituent. A savoir, les conduites d’amenée (environ 80 %), la turbine (environ 98 %), le générateur électrique (environ 98 %), le transformateur (environ 98 %). L'autre formule correspond à la définition de la puissance maximale brute appelée également « puissance sauvage ».

Q: Quelle(s) dénomination(s) donne-t-on aux aménagements en fonction de leur dénivelé ?
- Basse chute
- Fil de l'eau
- Lac
- Moyenne chute
- Haute chute
A: Basse chute; Moyenne chute; Haute chute
Feedback: Le terme chute (H) fait référence au dénivelé. La basse chute correspond à un dénivelé inférieur à environ 30 m. La moyenne chute correspond à un denivelé compris entre 30 et 300 m environ. La haute chute correspond à un dénivelé supérieur à 300 m environ. Les catégories fil de l’eau et lac font référence au volume de leur retenue, indépendamment de leur dénivelé. Pour une centrale au fil de l’eau le volume de la retenue est très faible. Le débit naturel qui rentre dans la retenue est immédiatement turbiné par la centrale. Le niveau de la retenue reste constant. Pour une centrale de lac, le volume de la retenue est important. Le débit turbiné est indépendant du débit naturel qui entre dans la retenue. Si le débit turbine est supérieur au débit naturel, le niveau de la retenue baisse et inversement. La zone de marnage correspond aux niveaux minimum et maximum que l’on peut atteindre dans ce fonctionnement.

Questions sur les aménagements hydrauliques

Vidéos de F. Collombat :
- "Éléments constitutifs d'un aménagement hydraulique"
- "Énergie hydraulique : exploitation des aménagements"
Vidéo de J. Fonkenell "La turbine VLH, un nouveau concept"

Q: Comment s'appelle la partie du cours d'eau comprise entre le barrage et la restitution ?
- La zone de marnage
- Le débit réservé
- Le canal de fuite
- Le tronçon court-circuité
A: Le tronçon court-circuité
Feedback: Le tronçon court-circuité est la partie du cours d’eau comprise entre le barrage et la restitution. Cette partie de cours d’eau est «court-circuitée » par la conduite d’amenée, la conduite forcée, l’usine, et le canal de fuite. La zone de marnage correspond à la variation du niveau de la retenue. Le débit réservé est le débit qui doit être maintenu en permanence dans le tronçon court-circuité. Ce débit est nécessaire à la vie aquatique, piscicole et à l’alimentation des nappes phréatiques. Le canal de fuite est l’ouvrage qui permet de restituer l’eau la rivière après turbinage.

Q: Quels sont les différents types de barrages en béton ?
- Remblais
- Poids
- Voûte
A: Poids; Voûte
Feedback: Le barrage poids résiste à la poussée de l’eau grâce à sa masse. Le barrage voute répercute la poussée de l’eau sur les berges du cours d’eau Le barrage en remblais est un barrage poids réalisé à partir de matériaux meubles. Son étanchéité est assurée par un « noyau étanche » ou une membrane située à l’amont.

Questions sur le contexte de la transition énergétique

Vidéo de Y-H. De Roeck "Contexte national et international des énergies marines renouvelables"

Q: Indirectement, l’exploitation des énergies marines renouvelables constitue un déstockage de quel type d’énergie ?
- Rayonnement solaire
- Énergie gravitationnelle
- Énergie nucléaire
A: Rayonnement solaire; Énergie gravitationnelle
Feedback: Oui pour le rayonnement solaire, ce rayonnement étant utilisé indirectement lors de l'utilisation de la chaleur pour l’Energie thermique des mers, ou bien lors de l'utilisation du vent et de la houle pour l’éolien offshore et le houlomoteur. Oui aussi pour l'énergie gravitationnelle, les marées étant actionnées par l’action combinée du soleil et de la lune sur les masses d’eau océaniques, avec une amplification liée aux effets bathymétriques. Non pour l'énergie nucléaire, seule la géothermie terrestre pouvant indirectement être liée à ce type d'énergie.

Q: Qu’est-ce qui différencie l'exploitation de l'énergie marémotrice de celle de l'énergie hydrolienne ?
(Attention, des recherches complémentaires sont nécessaires pour appréhender la question des coûts...)
- Le principe physique
- La maturité technologique
- Les coûts
A: Le principe physique; La maturité technologique; Les coûts
Feedback: Le principe physique les différencie puisque l’énergie marémotrice exploite l’énergie potentielle fournie par le marnage (différence entre haute-mer et basse-mer) des marées alors que l’énergie hydrolienne exploite l’énergie cinétique produite par les courants de marée. La maturité technologique aussi puisque le marémoteur est opérationnel depuis les années 1960, sa production mondiale est de l’ordre de 500 MW, alors que pour l’hydrolien, seuls des prototypes ont été testés et les premières « fermes » seront installées d’ici 2 à 3 ans, pour une production annuelle mondiale des systèmes aujourd’hui raccordés de 6 MW. Les coûts aussi puisqu'en lien avec l’assertion précédente, les coûts du marémoteur sont aujourd’hui comparables à ceux de l’hydroélectricité conventionnelle (en France, inférieur au nucléaire) et ceux de l’hydrolien, encore estimés pour partie puisque le retour d’expérience sur la maintenance est encore limité, dépassent d’un facteur 3 ceux du nucléaire.

Q: Quels sont les atouts des EMR pour la France ?
- La diminution de l’empreinte carbone de la production électrique
- L’opportunité d’enrichir le mix énergétique
- Le positionnement sur un marché mondial
A: L’opportunité d’enrichir le mix énergétique; Le positionnement sur un marché mondial
Feedback: La diminution du CO2 : non, du moins en métropole où le principal de la production d’électricité, entre nucléaire, hydroélectricité et désormais l’éolien n’émet pas de dioxyde de carbone, contrairement au constat qu’on peut faire au Royaume-Uni, autre nation très à la pointe des EMR, mais qui a besoin de remplacer ses usines thermoélectriques au charbon. Enrichir le mix énergétique : oui, car le potentiel naturel est présent sur nos côtes, la métropole disposant en Europe des deuxièmes gisements en éolien offshore, hydrolien et houlomoteur, et à l’Outre-Mer, l’énergie thermique des mers en région inter-tropicale et le houlomoteur pour les côtes exposées sont disponibles pour la plupart des îles, lesquelles ont besoin d’abandonner de grosses centrales thermiques avec une importation coûteuse d’hydro-carbures ne serait-ce que par le transport. Position sur un marché mondial : oui car une filière française de reconversion du naval et de l’offshore pétrolier se constitue, avec une capacité de compétitivité à l’export et la vitrine de l’Outre-Mer.

Questions sur les ressources marines

Vidéo de J-F. Filipot "Caractéristiques et dynamique des énergies disponibles en milieu marin"

Q: Pourquoi le vent varie-t-il avec l'altitude ?
- A cause du frottement sur la surface de l'océan
- A cause de la température
- A cause des nuages
A: A cause du frottement sur la surface de l'océan
Feedback: Dans sa vidéo sur les caractéristiques et la dynamique des énergies disponibles en milieu marin, Jean-François Filipot explique au début que "le vent diminue lorsqu'on se rapproche de la surface de l'océan et cette diminution est associée au frottement de l'écoulement sur l'eau.". Dans la semaine sur l'énergie éolienne, ce point a été vu aussi avec Jacky Bresson (vidéo "Le potentiel éolien") lorsqu'il vous a présenté la notion d'indice de rugosité.

Q: Quel est le moteur de la marée océanique ?
- Le vent
- L'attraction de la lune et du soleil
- Le Gulf Stream
A: L'attraction de la lune et du soleil
Feedback: Dans sa vidéo sur les caractéristiques et la dynamique des énergies disponibles en milieu marin, Jean-François Filipot explique que le courant de marée dépend uniquement des forces astronomiques, donc de l'attraction de la Lune et du Soleil, et que cela a pour implication que cette ressource est d'une grande prédictibilité, qu'on est capable de la prévoir dans le temps avec une très grande précision.

Q: Où se trouve le plus important potentiel en Energie Thermique des Mers ?
- En Méditerranée
- En Antarctique
- Entre les tropiques
A: Entre les tropiques
Feedback: Dans sa vidéo sur les caractéristiques et la dynamique des énergies disponibles en milieu marin, Jean-François Filipot explique que l'énergie thermique des mers est essentiellement associée au gradient de température entre le fond et la surface. C'est donc au niveau des tropiques que le potentiel est le plus important.

Questions sur le contexte de la Diversité des technologies

Vidéos de :
- J-Y. Pradillon "Contexte technologique des énergies marines renouvelables"
- J. Ruer "Installation des éoliennes offshore : généralités".

Q: Comment décririez-vous le Facteur de Charge d'un système EMR ?
- C'est la somme des efforts appliqués au système
- C'est un synonyme au Potentiel Techniquement Expoitable
- C'est le rapport entre l'énergie effectivement retirée du système et le maximum théorique
- C'est le taux de taxe du kW.h produit en mer
A: C'est le rapport entre l'énergie effectivement retirée du système et le maximum théorique
Feedback: Dans sa vidéo <i>"Contexte technologique des énergies marines renouvelables"</i>, Jean-Yves Pradillon définit le facteur de charge comme étant "la quantité d'énergie que l'on va effectivement retirer d'un système, rapportée à la quantité d'énergie potentiellement retirable de ce système s'il tournait en permanence à plein régime."

Q: A l'horizon 2050, on prévoit que les éoliennes les plus répandues en mer seront des éoliennes à technologie flottante. Quelle en est la raison principale ?
- Les sites pour l'éolien posé seront saturés
- Cette technologie est moins chère
- Cette technologie est plus sûre
A: Les sites pour l'éolien posé seront saturés
Feedback: Dans sa vidéo "Contexte technologique des énergies marines renouvelables", Jean-Yves Pradillon constate "qu'on commence déjà en 2012 à avoir un certain nombre de machines posées et on s'aperçoit que les éoliennes flottantes qui ont démarré beaucoup plus tard puisqu'on est en plein démarrage de ces technologies-là, vont vers 2050 passer au-dessus des éoliens posées." Il explique ensuite pourquoi: "Tout simplement parce que les sites potentiels d'installation d’éolien posé sont limités en nombre et donc par voie de conséquence, tous les sites vont être appareillés au bout d'un moment et le seul potentiel de développement qu'on aura ce sera sur l'éolien flottant."

Q: Jusqu'à quelle profondeur les éoliennes fixes (ou posées) sont-elles rentables ?
- 20m
- 60m
- 100m
- illimitée
A: 60m
Feedback: Dans sa vidéo "Eoliennes marines et énergie thermique des mers", Jean-Yves Pradillon précise en effet constate "qu'on ne peut pas dépasser 50 à 60 mètres de fond, parce qu'au-delà, la conception de la machine on sait faire, mais on atteindra des prix qui feront que la machine n'est pas rentable."

Q: Dans un système de type « énergie thermique des mers », à partir de quelle différence de température entre les eaux froides et les eaux chaudes la machine thermodynamique est-elle rentable ?
- 12°
- 22°
- 32°
A: 22°
Feedback: Dans sa vidéo "Eoliennes marines et énergie thermique des mers", Jean-Yves Pradillon précise en effet que "pour qu'une machine de type énergie thermique des mers puisse fonctionner, il faut que la différence de température entre les eaux de fond et les eaux de surface soient de l'ordre de 22°C minimum de différence de température.".

Q: Parmi les dispositifs suivants le(s)quel(s) permet(tent) d’extraire l’énergie des marées ?
- Un barrage hydraulique
- Une hydrolienne
- Une éolienne
- Un barrage marémoteur
- Un panneau photovoltaique
A: Une hydrolienne; Un barrage marémoteur
Feedback: Dans sa vidéo "L'énergie marémotrice", Jean-Frédéric Charpentier rappelle que "deux principes peuvent être utilisés pour extraire l'énergie marémotrice : le premier est d'utiliser une usine marémotrice de type barrage ; et le deuxième est d’utiliser une hydrolienne."

Q: Quelle est la technologie de turbine la plus répandue pour les hydroliennes pré-industrielles de forte puissance ?
- Les turbines à axe vertical
- Les turbines à axe horizontal
- Les turbines oscillantes
A: Les turbines à axe horizontal
Feedback: Dans sa vidéo "L'énergie marémotrice", Jean-Frédéric Charpentier présente les différents types de turbines qui peuvent être utilisées mais ajoute que "la majorité des projets les plus avancés vont utiliser des turbines à axe horizontal qui ressemblent, grossièrement, aux éoliennes de grande puissance que l'on peut trouver à terre".

Q: Selon quelle(s) caractéristiques(s) le choix du type de turbine est-il fait ?
- Le débit d'équipement
- La hauteur de chute
- Le poids de la turbine
- La puissance de l'aménagement
A: La hauteur de chute
Feedback: La hauteur de chute détermine le type de turbine à utiliser. - Pour une haute chute on utilisera les turbines Pelton qui tournent dans l’air et sont de type « action ». - Pour une moyenne chute on utilisera les turbines Francis qui sont immergées et sont de type « réaction ». - Pour une basse chute, on utilisera les turbines Kaplan qui ont les mêmes modes de fonctionnement que les Francis mais qui possèdent des pales orientables. Le type de turbine est indépendant du débit d’équipement. En revanche, ce débit détermine les dimensions de la turbine quel qu’en soit le type. Le poids de la turbine est indépendant du débit d’équipement. En revanche, il est fonction de la dimension de la turbine. Le type de turbine est indépendant de la puissance, qui comme vu précédemment est proportionnelle à la hauteur de chute et au débit.

Q: L’énergie houlomotrice est extraite à partir :
- du mouvement de la surface de la mer
- des courants marins
- de la différence de hauteur d’eau liée aux marées
- du vent
A: du mouvement de la surface de la mer
Feedback: Dans sa vidéo "L'énergie houlomotrice", Jean-Frédéric Charpentier commence par définir le principe d'utilisation de cette énergie, qui est "d'extraire de l'énergie du mouvement de la surface de la mer qui est créé en général par des conditions ou par des phénomènes météorologiques, en général le vent.".

Q: Dans un système houlomoteur de type « colonne d’eau oscillante », quel principe permet la conversion en énergie électrique ?
- Le turbinage de l’eau d’un bassin
- Le turbinage de l’air mis en mouvement par la mer dans une cavité
- La récupération du mouvement d’un corps flottant à la surface de la mer
A: Le turbinage de l’air mis en mouvement par la mer dans une cavité
Feedback: Dans sa vidéo "L'énergie marémotrice", Jean-Frédéric Charpentier présent le principe de ce type de technologie: "on va fabriquer une cavité qui est semi immergée, donc le mouvement de la surface de la mer va créer une variation du niveau d'eau à l'intérieur de la cavité, une variation dynamique du niveau d’eau et ça va expulser et admettre de l'air à l'intérieur de la cavité à travers une turbine qui se trouve en général au sommet de la cavité."

Q: En quoi consiste l'exploitation ?
- La conduite du processus de production
- La maintenance de l’outil de production
- La conduite et la maintenance
A: La conduite et la maintenance
Feedback: L’exploitation consiste dans la conduite du processus de production selon le type d’aménagement (fil de l’eau ou lac) et dans le maintien de l’ensemble des matériels qui composent l’outil de production. La conduite est nécessaire mais non suffisante. La maintenance est nécessaire mais non suffisante.

Questions sur les Impacts environnementaux

Vidéo de G. Véron "Impacts environnementaux des dispositifs d'exploitation des énergies marines"

Q: En quoi l’étude d’impact environnemental est-elle incontournable ?
- C’est une exigence réglementaire
- Elle contribue à l’optimisation du projet
- Elle garantit la maîtrise des contraintes techniques
A: C’est une exigence réglementaire; Elle contribue à l’optimisation du projet
Feedback: L’étude d’impact environnemental (EIE) vise à apprécier les incidences d’un projet EMR sur les écosystèmes et leurs usages pour tenter d’en éviter, réduire voire compenser les impacts négatifs. C’est une disposition réglementaire incontournable qui vise notamment à optimiser l’acceptabilité, la durabilité, et le coût de l’aménagement mais elle ne garantit pas à elle seule la maîtrise des contraintes techniques dans un domaine où l’expérience aujourd’hui disponible reste limitée.

Q: Quels sont les éléments qui font l'objet d'une "auscultation" ?
- Les alternateurs
- Les barrages
- Les turbines
- Les digues de canaux
- Les vannes et robinets
- Les disjoncteurs
- Les conduites forcées
- Les transformateurs
- Les galeries d'amenée
A: Les barrages; Les digues de canaux; Les conduites forcées; Les galeries d'amenée
Feedback: Le terme auscultation, emprunté au langage médical, est utilisé pour la maintenance des ouvrages que l’on pourrait qualifier de « vivants ». En effet, les barrages, canaux, galeries et conduites forcées ont un comportement qui est fonction des éléments extérieurs (température, pression de l’eau, mouvement de terrain). Les vannes et robinets, les turbines, les alternateurs les transformateurs et les disjoncteurs sont des matériels « inertes » qui doivent être entretenus en fonction de leur usure.

Questions sur la ressource hydroélectrique et le mix énergétique

Vidéo de F. Collombat "Hydroélectricité : ressources et "mix énergétique"

Q: Dans quelle région du monde le potentiel d'équipement hydroélectrique restant est-il le plus faible ?
- L'Afrique
- L'Australie
- L'Amérique du Sud
A: L'Australie
Feedback: L’hydrographie de l’Australie se prête peu à l’aménagement de centrales hydrauliques. Les cours d’eau qui pouvaient être équipés l’ont déjà été. L’Australie n’a pas plus de potentiel restant. L’Afrique et L’Amérique du Sud ont des potentiels très importants de développement de l’hydroélectricité en raison de leurs géographie et hydrographie.

Q: Quelle était le part de production hydroélectrique dans la production totale mondiale en 2012 ?
- 10,9%
- 16,2%
- 63,9%
A: 16,2%
Feedback: La production hydroélectrique est le deuxième moyen de production d’électricité au monde. 10,9% représente la part de production nucléaire dans le monde. 68,3% représente la part de production d’énergie thermique à flamme (fioul, charbon, gaz) dans le monde.

Questions sur le contexte et ressources géothermiques

Vidéos de J. Schmittbuhl :
- "L'origine de la chaleur exploitée en géothermie"
- "Les différents types de géothermie et leur maturité"
Vidéo de S. Pincemin : "Généralités sur la géothermie".

Q: Le flux de chaleur solaire est combien de fois plus élevé que le flux de chaleur interne ?
- 2 fois
- 100 fois
- 4000 fois
A: 4000 fois
Feedback: Le flux de chaleur interne est de l'ordre de 90 milliwatts par mètre carré; celui de chaleur solaire est en moyenne 342 watts par mètre carré.

Q: Si l'on descend en profondeur dans le globe terrestre, alors :
- la température va augmenter
- la température restera stable
- la température va diminuer
A: la température va augmenter

Q: Quelle était la part de l'hydroélectrique dans la production totale mondiale d'énergie renouvelable en 2012 ?
- 2,2%
- 6,9%
- 11,4%
- 78%
A: 78%
Feedback: L’hydroélectricité représente et de très loin la part la plus importante de production d’énergie renouvelable. Avec 11,4 % la production éolienne se situe en deuxième position, il est intéressant de noter qu’elle est en augmentation. Avec 6,9 % la biomasse occupe la troisième place. Avec 2,2 % le solaire est en avant dernière positon. Cependant cette énergie est en très forte augmentation (+65 % en un an).

Q: Quelle est la valeur du flux de chaleur sous les continents en moyenne ?
- 6 kW/m²
- 6 W/m²
- 0,06 W/m²
A: 0,06 W/m²
Feedback: Le flux de chaleur est un peu plus important au niveau des océans qu'au niveau des continents (60 milliwatts par m²).

Q: Par quel moyen la production dite de "semi-base" est-elle assurée ?
- L'hydroélectricité
- Le nucléaire
- Le thermique à flamme
- L'éolien
A: Le thermique à flamme
Feedback: Le thermique à flamme, qui représente environ 5 % de la production électrique totale permet, grâce à sa relative réactivité, d’apporter une réponse aux variations lentes de la consommation. L’hydroélectricité de lac, grâce à sa forte réactivité, permet d’apporter la réponse aux variations rapides et importantes de la consommation (moyen de pointe). L’hydraulique au fil de l’eau ne possède aucune réactivité, c’est une énergie dite « fatale et obligatoire ». La réactivité du nucléaire est très faible. En revanche, c’est le moyen de production qui assure la majeure partie (85 %) de la production (moyen de base).

Q: Quelle est la région en France métropolitaine ayant le plus fort flux de chaleur interne ?
- La Bretagne
- L’Alsace
- La Savoie
A: L’Alsace
Feedback: L'Alsace peut avoir un flux de chaleur qui monte jusqu'à 300 milliwatts par m².

Q: Si un site géothermique exploite un fluide à 139°C, c'est :
- de la géothermie très basse énergie
- de la géothermie basse énergie
- de la géothermie haute énergie
A: de la géothermie basse énergie
Feedback: La limite basse / haute énergie est de 150°C.

Questions sur les impacts sociaux et environnementaux

Vidéos de F. Collombat :
- "La sûreté hydraulique"
- "Impacts environnementaux"

Q: La géothermie haute énergie est surtout utilisée dans le monde pour :
- produire de l’eau douce en grande quantité
- produire de la chaleur
- produire de l’électricité
- produire une source de radioactivité
A: produire de l’électricité
Feedback: L'électricité est l'usage dominant, devant la chaleur.

Q: Dans le cadre de la sécurité des personnes, quels sont les risques à prendre en compte dans l'exploitation d'un aménagement hydraulique ?
- Rupture de barrage
- Pollution de la rivière
- Électrocution
- Crue
- Fonctionnement de la centrale
A: Rupture de barrage; Crue; Fonctionnement de la centrale
Feedback: La rupture du barrage est un risque majeur. Très faible occurrence mais très grande conséquence. C’est l’auscultation des ouvrages qui permet d’en garantir une bonne tenue. Le risque crue est un risque « naturel », on ne peut pas gérer une crue mais il est indispensable de bien gérer les ouvrages en période de crue. En particulier il faut maîtriser la cote de la retenue et le débit lâché. Le fonctionnement de la centrale peut être générateur de danger pour les personnes se trouvant dans le cours d’eau à l’aval du canal de fuite ou dans le tronçon court-circuité. Il est indispensable que l’exploitant fasse une étude de danger pour chaque aménagement et en tire les mesures à mettre en place pour minimiser ce risque. La pollution de la rivière est un risque pour l’environnement. Il ne doit pas être négligé même si la technique utilisée est « propre ». Le principal risque est lié à une éventuelle fuite d’huile, pour en limiter les conséquences, on utilise des lubrifiants biodrégradables. Le risque d’électrocution n’est pas propre à la production hydroélectrique mais à tous les centres de production électriques. La sécurité des personnes est assurée par une mise en place de barrière de sécurité autour des installations.

Q: La technologie EGS (Enhanced Geothermal System) est une technologie de géothermie profonde :
- haute température non conventionnelle
- basse température non conventionnelle
- haute température conventionnelle
A: haute température non conventionnelle
Feedback: La technologie EGS s'applique à la géothermie haute température non conventionnelle. Elle repose sur l'utilisation des microfailles et des fluides existant, avec un mécanisme de stimulation hydraulique.

Q: Quelle est en France la part de la géothermie dans la production d'énergie primaire par filière renouvelable (d'après SOeS) ?
- 6 %
- 1,3 %
- 0,4 %
A: 0,4 %

Q: Quels sont les ouvrages dont la rupture peut avoir de graves conséquences sur la sécurité des personnes ?
- Digues
- Turbines
- Conduites forcées
- Galeries
- Alternateurs
- Barrages
A: Digues; Conduites forcées; Galeries; Barrages
Feedback: La rupture d’un de ces ouvrages peut occasionner des conséquences très graves. C’est pourquoi ils sont surveillés attentivement par des systèmes « d’auscultation ». La rupture d’une turbine ou d’un alternateur peut avoir des conséquences très limitées pour la sécurité des personnes. En revanche, ce sont des pertes de production qui seront à déplorer.

Questions sur la géothermie très basse température

Vidéos de S. Pincemin ;
- "La géothermie très basse température"
- "Les pompes à chaleur géothermique".

Q: Quels sont les dispositifs mis en œuvre pour préserver la vie piscicole ?
- La vanne de vidange
- Le débit réservé
- Les ouvrages de franchissement
A: Le débit réservé; Les ouvrages de franchissement
Feedback: Le débit réservé représente la quantité d’eau que l’exploitant doit laisser en permanence dans le tronçon court-circuité. Les dispositifs de franchissement sont de deux types. Le premier permet aux poissons de franchir le barrage à la montée. Le second permet aux poissons de franchir le barrage à la descente. La vanne de vidange permet uniquement de vider la retenue.

Q: Les géothermies basse et très basse température sont principalement dédiées à :
- la production de froid
- la production de chaleur
- la production d'électricité
A: la production de froid; la production de chaleur
Feedback: Les géothermies basse et très basse température ne sont pas associées à la production d'électricité.

Q: Quelle est la finalité de l'étude d'impact ?
- Déterminer la rentabilité maximale de l’aménagement
- Prendre en compte la biodiversité du milieu impacté
- Déterminer les impacts afin de proposer les mesures correctrices et compensatoires
A: Déterminer les impacts afin de proposer les mesures correctrices et compensatoires
Feedback: Le contenu de l’étude d’impact est fixé par la réglementation. Elle a pour objectif d’identifier les impacts potentiels de l’aménagement sur son milieu et de proposer des mesures correctrices pour réduire au maximum les impacts et proposer des mesures compensatoires pour compenser les impacts résiduels. La détermination de la rentabilité économique est indépendante de l’étude d’impact. Cependant, l’exploitant devra tenir compte du coût des mesures correctrices et compensatoires pour ne pas obérer la rentabilité du projet. La prise en compte de la biodiversité du milieu impacté est indispensable pour réaliser l’étude d’impact. Cependant cette prise en compte ne constitue qu’un moyen pour déterminer les mesures correctrices et compensatoires.

Q: Est-il possible d'utiliser des capteurs horizontaux pour des applications "maisons individuelles" ?
- Vrai
- Faux
A: Vrai

Q: Quelle est, en général, la valeur du COP réel d'une installation (Coefficient de performance) ?
- Entre 1 et 3,5
- Entre 3 et 5
- Supérieur à 5
A: Entre 1 et 3,5
Feedback: Pour un COP théorique, ce serait la réponse entre 3 et 5 qui serait bonne mais pour arriver au COP réel, il faut considérer un coefficient compris entre 0,4 et 0,7. C'est donc la première réponse qui est correcte.

Q: Quels composés utilise-t-on comme fluides frigorigènes dans les PAC à compression afin de limiter les impacts environnementaux ?
- Des composés organiques (ammoniac, CO2,...)
- Des CFC (Chlorofluorocarbones)
- Des HFC (Hydrofluorocarbures)
A: Des composés organiques (ammoniac, CO2,...)
Feedback: Les CFC et les HFC sont tous les deux des gaz à effet de serre; les CFC sont responsables de la destruction de l'ozone de haute atmosphère.

Questions sur la géothermie basse/moyenne énergie

Vidéo de J. Schmittbuhl "La géothermie basse/moyenne énergie"

Q: La température du fluide géothermal exploité en géothermie basse et moyenne température est de :
- 10° à 30°C
- 30° à 100°C
- 30° à 150°C
- 80° à 130°C
A: 30° à 150°C
Feedback: Après 150°C, il s'agit de géothermie haute température. Avant 30°C, il s'agit de géothermie très basse température.

Questions sur la ressource biomasse

Vidéo de G. Vaitilingom "Définition, caractérisation et propriétés de la biomasse ligno-cellulosique"

Q: Quelle est la puissance thermique typique d’un doublet de géothermie de moyenne température du bassin de Paris :
- 1kW
- 1MW
- 10MW
- 1GW
A: 10MW
Feedback: La puissance est de 10MW, avec une production de 45 500 MWh/an.

Q: Quel est le niveau géologique exploité en géothermie moyenne température dans le Bassin de Paris ?
- Le Dogger
- Le Crétacé
- Le Buntsandstein
A: Le Dogger
Feedback: Il s'agit du Dogger, qui présente un faciès oolithique.

Q: Quel(s) est(sont) le(s) composé(s) qui donne(nt) la structure de fibre au bois ?
- La cellulose
- La lignine
- L'amidon
- Les enzymes
A: La cellulose; La lignine
Feedback: Le bois est un ensemble de parois de cellules, chaque couche étant constituée de "câbles" longs, qui sont des microfibrilles de cellulose, et le composant de la gaine qui assure un petit peu cette cohésion après, c'est ce que l'on appelle l’hémicellulose et la lignine.

Questions sur la Géothermie haute température conventionnelle

Vidéo de J. Schmittbuhl "La géothermie haute température conventionnelle"

Q: Dans quel territoire français se trouve la centrale de géothermie haute température conventionnelle de Bouillante ?
- L’Alsace
- La Guadeloupe
- La Réunion
A: La Guadeloupe

Q: Le site de Larderello en Toscane (Italie) dispose d’une puissance installée de production électrique d'environ :
- 200 MW
- 500 MW
- 800 MW
A: 800 MW
Feedback: C'est presque l'équivalent d'un réacteur nucléaire.

Q: En géothermie haute température, la température du fluide exploité peut aller jusqu’à 400°C.
- Vrai
- Faux
A: Vrai
Feedback: C'est vrai, 400°C étant atteint par exemple à Larderello, en Italie.

Questions sur la Géothermie haute température non conventionnelle

Vidéos de J. Schmittbuhl :
- "Les principes de la géothermie haute température non conventionnelle"
- "La géothermie haute température non conventionnelle aujourd'hui : le projet ECOGI"
- "Doit-on avoir peur de la géothermie haute température non conventionnelle ?"
- "Comment aller vers la maturité de la géothermie haute température non conventionnelle ?".

Q: La géothermie haute température non conventionnelle est non conventionnelle car :
- il n’y a pas besoin de convention
- il y a besoin de transformer le milieu naturel
- la radioactivité dans le réservoir est particulière
A: il y a besoin de transformer le milieu naturel
Feedback: Il convient de transformer le milieu naturel. Deux méthodes présentées dans le cours peuvent être pour cela utilisées…

Q: Le concept de Hot Dry Rock (HDR) n’est plus utilisé en Alsace car :
- il existe un fluide naturel abondant dans le réservoir
- la roche n’est pas assez chaude
- la roche réservoir est différente de ce qui était attendu
A: il existe un fluide naturel abondant dans le réservoir
Feedback: Le concept HDR ne peut en effet être justifié car il existe un fluide naturel abondant et très salé sur lequel peut s'appuyer l'exploitation. Le concept EGS est plus approprié.

Q: Quel est l’ordre de grandeur du pourcentage de carbone dans le bois ?
- 80%
- 50%
- 20%
A: 50%
Feedback: Si l'on regarde la composition du bois, on s'aperçoit qu'il est essentiellement composé de 51 % de carbone (donc une bonne moitié), d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et de soufre.

Q: Quel est le composé majoritaire qui intervient dans la combustion du bois ?
- Le carbone fixe
- Les cendres
- Les matières volatiles
A: Les matières volatiles
Feedback: Après pyrolyse, l'analyse immédiate du bois montre que 50% à 85% est composé de matières volatiles. Ce sont ces matières volatiles qui vont constituer le principal vecteur de combustion quand on fait un feu de bois par exemple dans une cheminée.

Questions sur la voie thermochimique

Vidéos de G. Vaitilingom :
- "Mécanismes fondamentaux en thermochimie de la biomasse"
- "Procédés de pyrolyse et gazéification"

Q: Lors de la stimulation hydraulique des puits pour améliorer leur connexion avec le réservoir :
- il y a création de nouvelles fractures de grande taille
- il y a une explosion du puits de forage
- on cherche à faire rejouer des fractures existantes
A: on cherche à faire rejouer des fractures existantes
Feedback: Le concept EGS s'appuie sur la stimulation qui consiste à faire jouer les fractures existantes.

Q: Dans le projet ECOGI situé à 7 km de Soultz-sous-Forêts, la boucle géothermale est :
- attenante à la zone de consommation de la chaleur
- à 1 km
- à 3 km
- à 15 km
A: à 15 km
Feedback: Il convient en effet de transporter la chaleur du point d'exploitation à l'entreprise qui en a besoin, les deux étant distantes de 15 km.

Q: Le projet ECOGI de géothermie haute température non conventionnel est particulier car :
- il n’y a pas de production d’électricité
- il comporte 5 puits
- il va utiliser la nappe d’Alsace
A: il n’y a pas de production d’électricité
Feedback: Le projet ECOGI vise à assurer une partie des besoins thermiques de la société Roquettes Frères.

Q: Quel est le niveau de température nécessaire à la réalisation d’une torréfaction de la biomasse ?
- 500°C
- 200°C
- 1200°C
A: 200°C
Feedback: Torréfaction à 200°C, pyrolyse à 500°C.

Q: Le réservoir exploité dans le cadre du projet ECOGI est :
- moins profond qu’à Soultz-sous-Forêts
- à la même profondeur
- plus profond
A: moins profond qu’à Soultz-sous-Forêts
Feedback: La structure de température à Rittershoffen est différente de celle de Soultz-sous-Forêts ce qui permet d'exploiter un réservoir moins profond.

Q: La gazéification est une réaction :
- exothermique
- endothermique
A: endothermique
Feedback: C'est une réaction endothermique, contrairement à la combustion.

Q: Les séismes induits sont ressentis par les populations à partir d’une magnitude :
- de l’ordre de 1
- de l’ordre de 2
- de l’ordre de 3
A: de l’ordre de 2

Q: Quels sont les gaz que l’on cherche à générer lors de la gazéification de la biomasse ?
- CO_2 et H_2
- CO et H_2
- CH_4 et CO
A: CO et H_2
Feedback: C'est une réaction qui génère du monoxyde de carbone et de l'hydrogène.

Q: La stimulation d’un puits de géothermie profonde peut générer, sans que cela ne pose de problème pour les populations :
- 1 à 2 séismes
- 100 à 200 séismes
- Plusieurs milliers de séismes
A: Plusieurs milliers de séismes

Q: Il est plus dangereux en terme de risque radioactif :
- de rester une heure assis sur une conduite de réinjection à Soultz-sous-Forêts
- de faire une radio du Thorax
- de prendre en main un bloc de granite issu d’un forage à Soultz-sous-Forêts
A: de faire une radio du Thorax

Q: Une perspective de recherche importante en géoscience pour la géothermie profonde est :
- d'améliorer la détection des séismes induits
- d'améliorer les outils d’indentification des failles perméables
- d'améliorer les outils de sismiques actives
A: d'améliorer les outils d’indentification des failles perméables

Q: L’injectivité d’un puits de forage est en général identique à sa productivité.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: La productivité est deux fois plus élevée que l'injectivité.

Questions générales sur le stockage de l'énergie

Vidéo de X. Py "Généralités sur le stockage de l'énergie"

Q: Pour limiter la sismicité induite, il faut augmenter la pression de réinjection.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Au contraire, le risque de sismicité induite augmente avec l'augmentation de la pression de réinjection.

Q: Aujourd'hui les techniques de stockage de l'énergie sont parfaitement connues et maîtrisées.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Faux, les principes exploités pour le stockage de l'énergie le sont mais les technologies correspondantes nécessitent encore bien des avancées pour devenir parfaitement fiables, durables et économiquement acceptables.

Q: Un gazogène dit à « lit fluidisé » se caractérise par :
- un combustible ligno-cellulosique en mouvement et un vecteur gazeux immobile
- un combustible ligno-cellulosique immobile et un vecteur gazeux en mouvement
- un combustible ligno-cellulosique en suspension et un vecteur gazeux en mouvement
A: un combustible ligno-cellulosique en suspension et un vecteur gazeux en mouvement
Feedback: Il s'agit de mettre en suspension le combustible ligno-cellulosique par un courant gazeux qui va venir en contact avec la biomasse de façon à provoquer pyrolyse et torréfaction.

Q: Le stockage de l'énergie est l'élément clef pour maîtriser les énergies renouvelables et les adapter à nos besoins.
- Vrai
- Faux
A: Vrai
Feedback: Vrai, les ressources renouvelables (le soleil, le vent,...) sont variables, intermittentes et souvent non disponibles lorsque l'homme a besoin d'énergie. Par ailleurs, elles sont souvent disponibles à des niveaux de puissance plus faibles que nos besoins. Le stockage de l'énergie est ainsi un intermédiaire souvent indispensable entre la ressource renouvelable et nos applications.

Q: Il est possible d'obtenir un pétrole végétal, ou pétrole brut de biomasse, par :
- gazéification
- pyrolyse rapide
- torréfaction
A: pyrolyse rapide
Feedback: La pyrolyse rapide, en quelques secondes ou quelques minutes maximum. Il s'agit, toujours sous atmosphère inerte pour éviter les combustions en fait, de soumettre une biomasse avec une granulométrie qui va être choisie selon le réacteur – si c’est un petit réacteur on aura une petite granulométrie, s’il est plus gros on pourra se permettre une granulométrie un petit peu plus élevée -, de la soumettre à une zone de haute température qui va provoquer très rapidement, de façon flash comme on dit, la séparation d'une part des gaz volatiles et d'autre part du charbon. Tout ceci est récupéré après dans le procès où on va séparer d'un côté le charbon solide et où on va envoyer les gaz volatiles dans une partie de condensation où effectivement la part de ces gaz va se condenser sous forme de ce que l'on pourrait appeler un pétrole végétal brut.

Q: Les Biodiesels d’origine ligno-cellulosique sont obtenus par :
- gazéification
- pyrolyse rapide
- torréfaction
A: gazéification
Feedback: A partir du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, on peut générer du méthanol, on peut générer des biodiesels d'origine finalement lignocellulosique et tous les dérivés de biocarburants de seconde génération qui sont développés en ce moment.

Questions sur le stockage thermique de l'énergie

Vidéos de X. Py "La chaleur latente" et "La chaleur sensible".

Q: Le stockage de l'énergie sous forme thermique est aujourd'hui un élément mature des centrales électrosolaires thermodynamiques.
- Vrai
- Faux
A: Vrai
Feedback: Oui, la chaleur y est stockée en faisant varier la température d'un mélange de sels de nitrates fondu.

Q: Le stockage thermique ne présente pas de difficulté en termes de développement durable.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Faux, lorsque les besoins correspondants en matériaux sont trop importants (comme dans le cas des centrales solaires à concentration), cela peut induire des conflits d'usage et une surexploitation possible des ressources minières.

Questions sur le stockage mécanique de l'énergie

Vidéo de X. Py "L'énergie mécanique"

Q: Dans le domaine du stockage d'énergie sous forme mécanique, les volants d'inertie autrefois utilisés par les artisans potiers n'ont aucune place dans les procédés modernes.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Faux, les volants d'inertie modernes exploitant des matériaux et des mises en œuvre très innovants ont une place très privilégiée dans l'intégration des EnR aux réseaux. Ils sont les seuls à pouvoir répondre très rapidement à un besoin, même sur des niveaux de puissance élevés mais sur des durées limitées.

Q: On peut stocker l'énergie électrique sous forme d'air comprimé dans des cavernes.
- Vrai
- Faux
A: Vrai
Feedback: Oui, ces procédés CAES fonctionnent depuis 30 ans aux Etats-Unis et en Allemagne à des échelles comparables aux grands barrages hydro-électriques dont ils sont les futurs concurrents.

Questions sur le stockage chimique de l'énergie

Vidéo de X. Py "Le stockage chimique de l'énergie"

Q: Le stockage de l'énergie sous forme chimique est une invention moderne propre à l'homme sans aucun exemple disponible dans la nature.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Faux, les plantes chlorophylliennes transforment l'énergie solaire en biomasse via une combinaison complexe de nombreuses réactions chimiques. Sans ce stockage chimique de l'énergie solaire, la vie sur terre serait impossible pour les êtres vivants qui en dépendent pour se nourrir comme le sont les animaux et les hommes.

Q: Par l'intermédiaire du stockage thermochimique on peut produire du froid à partir de sources chaudes comme l'énergie solaire ou la géothermie.
- Vrai
- Faux
A: Vrai
Feedback: Vrai, le stockage thermochimique permet de stocker la chaleur et de la rendre à d'autres niveaux de température et de puissance. On peut ainsi transformer la chaleur d'un capteur solaire d'eau chaude sanitaire en froid pour conserver des aliments ou des médicaments.

Questions sur le stockage éléctrochimique de l'énergie

Vidéo de X. Py "Le stockage électrochimique de l'énergie"

Q: Le stockage sur batterie est limité aux petites applications comme l'électronique ou dans nos véhicules.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Faux, des technologies de batteries de grandes tailles sont déjà en œuvre et de nouvelles générations sont en développement.

Q: Le stockage sur batteries pour le photovoltaïque ou l'éolien est une technologie maîtrisée sans défi à relever.
- Vrai
- Faux
A: Faux
Feedback: Faux, la durée de vie des batteries utilisées est largement inférieure à celle des installations EnR et leur impact environnemental trop important.

Questions sur l'eau et l'énergie

Vidéo de X. Py "Eau et énergie"

Q: L'eau et l'énergie sont deux sujets intimement liés.
- Vrai
- Faux
A: Vrai
Feedback: Vrai, dans la nature le cycle de l'eau ne peut pas fonctionner sans l'énergie solaire. Une grande partie de nos procédés énergétiques comme nos centrales électriques nucléaires ou solaires thermiques consomment de grandes quantités d'eau pour fonctionner. De l'énergie est par ailleurs nécessaire pour dépolluer, dessaler ou purifier l'eau.

Q: Le seul procédé capable d'éliminer les nombreux pesticides, fongicides, insecticides,.., présents dans les eaux est un procédé solaire.
- Vrai
- Faux
A: Vrai
Feedback: Vrai, il s'agit de la photo-catalyse solaire. Ces procédés en cours de développement peuvent fonctionner en ayant uniquement recours à l'énergie solaire pour actionner les pompes et alimenter le catalyseur TiO2 en photons nécessaires à l'activation de la réaction.

Questions sur la voie biologique

Vidéos de :
- J.P. Delgenès "Gisements et filières de productions de vecteurs énergétiques par voie biologique"
- L. Chatellard "Production d'hydrogène par voie biologique"
- M. Kronenberg "Systèmes bio-électrochimiques microbiens pour la production d'énergie"
- J.P. Steyer "Digestion anaérobie et biogaz : une histoire ancienne pour aujourd'hui et pour demain"

Q: La production annuelle de biomasse végétale s'élève à :
- 70 millions de tonnes de matières sèches
- 170 milliards de tonnes de matières sèches
- 170 000 milliards de tonnes de matières sèches
A: 170 milliards de tonnes de matières sèches
Feedback: La production annuelle de biomasse végétale est estimée à 170 milliards de tonnes de matière sèche par an sur la planète.

Q: La biomasse est un terme générique qui englobe d'après la définition européenne :
- la fraction biodégradable des produits et résidus de l'agriculture
- la fraction biodégradable des produits et résidus de la sylviculture
- la fraction biodégradable des déchets d'origine domestique
- la fraction biodégradable des déchets d'origine industrielle
A: la fraction biodégradable des produits et résidus de l'agriculture; la fraction biodégradable des produits et résidus de la sylviculture; la fraction biodégradable des déchets d'origine domestique; la fraction biodégradable des déchets d'origine industrielle
Feedback: La biomasse est un terme générique mais qui a en fait une définition assez précise. En effet, il y a une définition européenne de la biomasse, c'est la fraction biodégradable des produits et résidus de l'agriculture, de la sylviculture et des industries connexes mais également la partie biodégradable des déchets d'origine domestique ou bien industrielle.

Q: Les vecteurs énergétiques produits par voie biologique et à l'échelle industrielle sont :
- le bioéthanol
- le biométhane
- le biohydrogène
A: le bioéthanol; le biométhane
Feedback: Il y a actuellement deux vecteurs énergétiques qui sont produits à l'échelle industrielle, il s'agit donc du bio éthanol et du bio méthane. À côté de ces deux vecteurs, il y a d’autres vecteurs énergétiques qui font simplement l'objet de travaux de recherche et de développement.

Q: Le microorganisme qui réalise la fermentation alcoolique est :
- une levure appartenant au genre Saccharomyces
- une bactérie appartenant au genre Bacillus
- un champignon filamenteux appartenant au genre Fusarium
A: une levure appartenant au genre Saccharomyces
Feedback: La voie de production de l'éthanol à partir de la matière première végétale se fait en trois étapes: extraction, transformation, distillation. La deuxième étape est la transformation des sucres simples en éthanol. Cela est réalisé par une levure qui s'appelle Saccharomyces cerevisiae et qui est capable de produire 0,38 g d'éthanol par grammes de sucre.

Q: Quels sont les composés utiles à l'élaboration de biodiesel que les microalgues ont la capacité de produire ?
- Des lipides
- Des acides aminés
- Des stérols
A: Des lipides
Feedback: Il existe donc des micros algues qui sont capables d’accumuler des lipides (jusqu'à 80 % de leur masse sèche) à condition de leur faire subir un stress. Une fois les micros algues récupérées (notamment par centrifugation, par décantation), on récupère les lipides grâce à un solvant et on les estérifie de la même façon que pour la filière végétale.

Q: Dans le procédé de biophotolyse, qui permet de produire du biohydrogène, on va utiliser des microalgues et des cyanobactéries dans un milieu :
- non limitant
- carencé en soufre
- carencé en phosphore
- carencé en azote
A: carencé en soufre
Feedback: La biophotolyse de l'eau est réalisée par les micros algues ou des cyanobactéries, des organismes photosynthétiques qui, en présence de lumière, vont lyser les molécules d’eau pour produire et stocker des nutriments nécessaires à leur croissance. Si après croissance le milieu est carencé en soufre, ces micro-organismes vont utiliser leurs réserves en produisant par la même occasion du bio hydrogène.

Q: La fermentation sombre :
- est le seul des 3 procédés (biophotolyse, photofermentation, fermentation sombre) capable d'utiliser des déchets comme source de carbone pour produire de l'hydrogène
- ne génère que de l'hydrogène
- nécessite de la lumière pour fonctionner
- fonctionne d'autant mieux qu'une seule espèce de bactérie est présente
A: est le seul des 3 procédés (biophotolyse, photofermentation, fermentation sombre) capable d'utiliser des déchets comme source de carbone pour produire de l'hydrogène
Feedback: L'avantage de la fermentation sombre est que les matrices qui vont servir de substrat aux micro-organismes peuvent être complexes, en effet, les biomasses utilisées vont des fractions fermentescibles des ordures ménagères aux effluents industriels en passant par les résidus agricoles. De l'acétate et de butyrate, d'intérêt industriel, sont également produits. Les populations microbiennes utilisées pour réaliser la fermentation sombre à partir de substrat complexe doivent être très variées pour augmenter les chances de dégradation de la biomasse ce qui peut générer de l'instabilité dans les procédés. L'enjeu des recherches réalisées actuellement est de contrôler les différentes populations microbiennes en jouant soit sur l'apport de micro-organismes clefs dans le milieu, soit sur les paramètres opératoires des bioréacteurs (température ou pH).

Q: Dans une unité de méthanisation, la production de méthane se fait par l'intermédiaire :
- des bactéries en présence d'oxygène
- des vers de terre en présence d'oxygène
- des champignons en absence d'oxygène
- des bactéries en absence d'oxygène
A: des bactéries en absence d'oxygène
Feedback: La matière organique, sans oxygène, est dégradée par des bactéries qui vont se développer, produire quelque chose que l'on appelle le bio gaz qui est composé pour grande partie de méthane et un peu de CO2 et la matière organique qui n'est pas dégradée va être appelée la matière organique résiduelle.

Q: Une unité de méthanisation produit de la matière organique résiduelle :
- il est nécessaire de l'incinérer car elle est toxique
- c'est une matière inerte qui ne peut plus être utilisée
- elle peut être utilisée pour de l'épandage ou du compostage
A: elle peut être utilisée pour de l'épandage ou du compostage
Feedback: En sortie de méthaniseur, la matière organique résiduelle va pouvoir soit être épandue directement sur les sols, soit être compostée pour servir d'engrais futur.

Questions sur les biocarburants

Vidéos de G. Vaitlingom :
- "Carburants de la biomasse : historique et utilisation actuelle"
- "Carburants de la biomasse : la cogénération"

Q: Quelle part assure le pétrole dans l'énergie des transport ?
- 52%
- 78%
- 96%
A: 96%
Feedback: Aujourd'hui, le pétrole assure 96 % de l'énergie des transports. À lui seul d'ailleurs, il concerne 63,7 % de toute l'énergie finale (chiffre 2012).

Q: Quel est le potentiel de substitution au pétrole pour les transports des carburants de la biomasse de 1^re génération ?
- 1%
- 10%
- 30%
A: 10%
Feedback: Par le biodiesel, on ferait tourner les transports de la planète pendant 21 jours. Pour le bioéthanol, si on mettait la totalité de l'alcool produit, à ce moment-là on assurerait les besoins des transports pendant six jours et dix-sept heures.

Q: Quel est le potentiel de substitution au pétrole pour les transports des carburants de la biomasse de 2^de génération ?
- 10%
- 25%
- 65%
A: 25%
Feedback: Les premières générations donc bio éthanol, biodiesel que nous utilisons ont un potentiel de 10 % de substitution au pétrole au niveau de la planète et les carburants de seconde génération en cours de développement ont un potentiel à priori de 25 %. Ce qui signifie qu'il nous reste encore 65 % de sources à trouver si l'on voulait rendre indépendants les transports du pétrole sur notre planète.

Q: En cogénération avec moteurs thermiques, quelle est la définition du rendement global ?
- C’est le rapport : Energie électrique / Energie du combustible
- C’est le rapport : Energie thermique / Energie du combustible
- C’est le rapport : Energie électrique + Energie thermique / Energie du combustible
A: C’est le rapport : Energie électrique + Energie thermique / Energie du combustible
Feedback: Le calcul de ce rendement global doit prendre en compte la production d'énergie électrique et la production de chaleur (énergie thermique).

Q: La cogénération permet d’exploiter au maximum le potentiel énergétique d’un combustible. Quel est l’ordre de grandeur du rendement global atteignable en cogénération utilisant des moteurs thermiques ?
- 40-50 %
- 60-70 %
- 80-90 %
A: 80-90 %
Feedback: La cogénération consiste donc à utiliser cette part d'énergie perdue sous forme de chaleur de façon à augmenter le rendement global de l'usage du combustible. On arrive à ce moment-là à tirer, en fin de compte, 80 à 90 % de l'énergie apportée par le combustible en comparaison des 35/40 % dans une installation classique.

Questions sur les impacts environnementaux

Vidéo de A. Esnouf "Évaluation environnementale de la production d'énergie à partir de biomasse"

Q: Quels mots ci-dessous peuvent décrire l'approche Analyse de Cycle de Vie ?
- Globale
- Locale
- Quantitative
- Qualitative
- Multicritère
- Monocritère
A: Globale; Quantitative; Multicritère
Feedback: L’ACV est une méthode d’analyse globale. Les résultats d’impacts potentiels calculés par cette méthode ne sont en effet pas transférables à une échelle locale (échelle du cours d’eau, de la parcelle étudiée…). L’ACV permet de quantifier les impacts potentiels d’un produit sur l’environnement à travers une vingtaine de critères (changement climatique, eutrophisation des milieux, toxicité humaine…).

Q: L’Analyse du Cycle de Vie de produit permettra :
- de réaliser un bilan environnemental d’un produit.
- de comparer, par exemple, le bilan environnemental de la production d’un kilogramme de sucre issu de betterave destiné à l’alimentation avec la production d’un litre d’agro-carburant.
- de comparer plusieurs alternatives de production d’un produit d’un point de vue environnemental.
A: de réaliser un bilan environnemental d’un produit.; de comparer plusieurs alternatives de production d’un produit d’un point de vue environnemental.
Feedback: Un procédé permettant de produire un kilogramme de sucre n’a pas la même fonction que celui de produire un litre de carburant. Or l'ACV est utilisée pour comparer des bilans environnementaux associés à la même fonction, à la satisfaction du même besoin.