LES EXPLORATEURS DE L'ÉNERGIE - Dossier de révision - Challenge des Explorateurs de l'Énergie 2021-2022 - Les explorateurs de l'énergie
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LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE Dossier de révision Challenge des Explorateurs de l’Énergie 2021-2022
Table des matières
? L’énergie p. 5
La biomasse p. 14
L’énergie éolienne p. 21
L’énergie solaire p. 27
L’énergie nucléaire p. 33
L’énergie hydraulique p. 40
L’énergie musculaire p. 47
L’énergie géothermique p. 53
Les énergies fossiles p. 60
Les énergies marines p. 67
Les éco-gestes p. 72
3 Un programme pédagogique créé par Romande Energie
Bienvenue
dans l’aventure !
Et pour les enseignant·es : vous pouvez obtenir
les corrigés des fiches d’exercice en les demandant
à l’adresse suivante : challenge@plates-bandes.ch
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE
Qu’est-ce que l’énergie ?
L’énergie est le moteur du monde ! Si elle est la plupart du temps invisible, ses effets sont partout.
L’énergie est l’essence même de notre univers
Comme tu le sais, les sources d’énergie sont multiples. Le Soleil permet aux
plantes de pousser, le vent fait avancer le voilier, en brûlant dans la cheminée
le bois nous réchauffe et nous éclaire, la force de l’eau retenue par le barrage
produit de l’électricité…. Les actions, les mouvements, la chaleur, et même le
petit déjeuner que tu prends chaque matin, tout cela c’est de l’énergie !
L’énergie est essentielle à toute activité humaine. Aujourd’hui, la population
augmente rapidement et les besoins en énergie sont de plus en plus grands.
Les énergies les plus utilisées dans le monde sont aussi les plus polluantes
et finiront par être épuisées. C’est le cas du pétrole, du charbon et du gaz
naturel (qui est principalement issu du pétrole). Il faut donc développer les
énergies renouvelables et revoir nos modes de consommation !.
L’énergie se transforme sans cesse
L’énergie se présente ainsi sous différentes formes (mouvement, chaleur, actions, …) qui se transforment sans arrêt.
L’énergie ne peut ni être créée, ni être détruite ! Elle peut seulement se transformer et passer d’une forme
à une autre. La quantité totale d’énergie dans l’univers est ainsi toujours la même.
Par exemple : l’énergie du Soleil fait pousser les plantes. La vache mange l’herbe et les fleurs. Son lait sert à fabriquer du fromage. Les
enfants mangent le fromage et vont ensuite jouer, courir, sauter, réfléchir…
À chaque étape, l’énergie s’est transformée, mais rien n’est apparu, rien n’a disparu. C’est le cycle de la vie de l’énergie !
D’où vient l’énergie ?
L’énergie que nous utilisons provient de sources d’énergie, présentes dans la nature. À l’aide de machines, de technologies, de techniques,
nous valorisons les forces qui se trouvent dans le monde pour produire du chauffage, de l’électricité, du combustible, de la force
mécanique. Les Explorateurs de l’Énergie t’invitent à explorer 9 sources d’énergie et t’expliquent la manière dont nous les transformons
pour les utiliser.
5 Un programme pédagogique créé par Romande Energie
L’énergie se mesure
L’énergie se mesure en joule (J) ou en wattheure (Wh). Le watt (W) permet quant à lui de déterminer la puissance. On parle de
kilowattheure (kWh) ou de mégawattheure (MWh) lorsque l’on mesure la consommation d’une maison ou d’une entreprise. Par exemple,
en Suisse, la consommation moyenne d’un ménage est d’environ 4000 kWh par an. En Suisse, nous importons 75% de l’énergie, car nous
n’en produisons pas suffisamment pour satisfaire les besoins de la population, en particulier en hiver, lorsque les radiateurs chauffent à
plein régime.
75% 3’500 9
C’est la part d’énergie importée en C’est le nombre moyen de Dans ces fiches, nous te
Suisse pour combler les besoins kilowattheures consommé en une présentons 9 sources
notamment durant les mois d’hiver. année par une famille en Suisse. d’énergies. Bonne découverte !
LE SAVAIS-TU ?
Le mot « énergie » vient du grec energeia, qui
signifie « force en action ».
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 6
L’énergie électrique
L’électricité est un phénomène physique présent dans la nature. La foudre, en particulier, pourvue
d’une très grande puissance, n’a pas encore pu être contrôlée par les humains. Mais l’électricité est
aussi l’une des formes sous laquelle nous parvenons à acheminer l’énergie.
L’électricité
Pour comprendre le phénomène de l’électricité, il faut se plonger dans le
monde de l’infiniment petit.
La matière est composée d’atomes. Les atomes sont eux-mêmes composés
d’un noyau central autour duquel gravitent des électrons. Quand les
électrons se déplacent d’un atome à un autre, ils produisent de l’électricité !
L’électricité est un déplacement d’électrons à l’intérieur d’un conducteur.
C’est donc une question de mouvement.
Les turbines
Turbine éolienne, hydraulique ou turbine à vapeur : ce dispositif joue un rôle-
clé dans la transformation d’une source d’énergie à l’énergie électrique.
Le principe reste toujours le même : sous l’effet de la force d’une source
À l’intérieur de l’alternateur, la rotation des aimants d’énergie (le vent, l’eau, la vapeur produite par de l’eau très chaude), la
force les électrons à se déplacer d’un atome à turbine tourne. Sa rotation entraîne ensuite un alternateur qui permet de
l’autre pour produire de l’électricité produire l’électricité.
10% 68% x6
Les ampoules à incandescence C’est la part qui provient des Depuis 1950, les besoins en
transformaient seulement 10% de énergies renouvelables dans électricité en Suisse ont été
l’électricité reçue en lumière. Le l’électricité consommée en multiplié par six.
reste partait en ... chaleur ! Suisse.
LE SAVAIS-TU ?
Les réseaux intelligents ou «smart grids» se développent
pour une gestion performante de la distribution
d’électricité et une meilleure efficience énergétique.
7 Un programme pédagogique créé par Romande Energie
Comment utilise-t-on l’énergie?
Depuis toujours, l’Humanité utilise l’énergie pour vivre mieux. Aujourd’hui, notre confort et nos
besoins ont beaucoup augmenté. Mais les trois utilisations principales de l’énergie restent les
mêmes : se chauffer, se déplacer, et faire fonctionner nos outils.
Les trois utilisations principales de l’énergie
Se chauffer
L’été ne dure pas toute l’année. Et même dans les pays chauds, les nuits
peuvent être fraîches. C’est pourquoi les feux de cheminée, les chaudières
à charbon, à mazout ou à bois, les radiateurs électriques et les pompes à
chaleur nous sont bien utiles !
Se déplacer
Que ce soit pour aller à l’école, travailler ou voyager, nous passons
énormément de temps à nous déplacer : à pied, en train, en voiture, en avion,
en tram, à cheval ou en bateau.
Faire fonctionner des outils
Nous vivons entourés de milliers d’appareils qui ont besoin d’énergie pour
fonctionner. Chez toi, tu allumes la lumière, tu ouvres le frigo, tu mets ta
vaisselle sale dans une machine… Sans parler des téléphones portables,
tablettes et ordinateurs qui doivent sans cesse être rechargés !
65% 3 76
C’est la proportion d’énergie En Suisse on compte trois C’est le nombre de kilos de CO2
consommée par une famille utilisations principales de l’énergie : capturés chaque seconde par
pour se chauffer. se chauffer, se déplacer et faire les forêts dans le monde.
fonctionner des outils.
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 8
Comment achemine-t-on l’énergie?
Comment stocker l’énergie? Et comment l’acheminer depuis sa source vers le lieu de sa
«consommation» ? C’est un vrai défi ! De nombreuses énergies permettraient de couvrir tous nos
besoins si seulement nous pouvions conserver l’énergie et l’utiliser lorsque nous en avons besoin.
Stocker l’énergie
Pour le moment, aucune solution efficace n’a pu être trouvée pour réussir
à conserver l’énergie à grande échelle lorsqu’elle est produite pour pouvoir
l’utiliser au moment souhaité. C’est pour cela, par exemple, que l’on ne peut
utiliser l’énergie solaire que lorsque le ciel est dégagé et qu’il fait jour ou
l’énergie éolienne lorsque le vent souffle. Ces sources d’énergie pourraient
combler de nombreux besoins, si nous pouvions les stocker facilement.
Les piles et les batteries
Les piles et les batteries sont un moyen que tu connais pour stocker
l’électricité et la libérer lorsque nous en avons besoin. Le problème, c’est
qu’elles ne peuvent contenir que de petites quantités d’énergie et que leur
LE SAVAIS-TU ? durée de vie est courte, ou qu’il faut les recharger fréquemment.
Les plus grands pétroliers Les réserves d’eau
sont aussi les plus grandes
L’eau stockée dans les lacs formés derrière les barrages est un moyen de
structures mobiles jamais
stocker l’énergie ! En effet, on peut choisir le moment auquel les vannes
construites ! Le plus grand sont ouvertes pour libérer la quantité souhaitée d’eau et produire ainsi de
pétrolier mesurait 458 m l’électricité. C’est à l’heure actuelle le moyen le plus performant pour stocker
de long et 65 m de large. l’énergie. La capacité de production dépend toutefois quand même des pluies
et de l’eau disponible, c’est pour cette raison que les barrages suisses
produisent moins d’électricité en hiver lorsque l’eau est “bloquée” sous
forme de neige et de glace dans les montagnes.
8000 12’000 1’284
On estime que c’est le nombre de C’est le nombre de pylônes qui C’est le nombre de km que traverse
« supertankers » qui sillonnent les permettent de soutenir les 6700 l’immense oléoduc Trans-Alaska
mers pour l’approvisionnement de kilomètres de lignes à très haute pour acheminer le pétrole du nord de
pétrole dans le monde. tension de Suisse. l’Alaska au port de Valdez.
9 Un programme pédagogique créé par Romande Energie
Les enjeux de l’énergie
Durant le 20e siècle, la population mondiale a été multipliée par quatre: il y avait 1,6 milliard de personnes
sur Terre en 1900 et 6 milliards en l’an 2000. Dans le même temps, la consommation d’énergie a été
multipliée par… vingt ! Or, les besoins énergétiques de l’Humanité sont couverts en très grande partie
par les énergies fossiles (80%) qui sont polluantes. La Terre pourra-t-elle le supporter ?
La pollution
Il y a cent ans encore, en Suisse, les gens n’avaient pas tous le chauffage,
l’électricité et l’eau courante dans leur maison. Les déplacements d’une ville
à l’autre étaient longs et difficiles, sans parler des voyages à l’étranger, qui
étaient très rares. Dans l’ensemble, les gens possédaient très peu d’objets
(même pas de téléphones portables ni d’internet !).
Notre mode de vie a bien changé et se trouve aujourd’hui à l’origine
d’une importante pollution : les industries, les usines, le transports de
marchandises, etc. ont un impact sur la qualité de l’air, de l’eau, la biodiversité
et les dérèglements du climat.
Les changements climatiques
Les énergies les plus utilisées aujourd’hui sont aussi les plus polluantes :
le pétrole, le gaz et le charbon sont brûlés pour faire rouler les voitures,
naviguer les grands bateaux, voler les avions et, aussi, pour chauffer les
LE SAVAIS-TU ? maisons et produire de l’électricité. En brûlant, ces matières rejettent des
gaz et des poussières dans l’air. L’une des conséquences, c’est l’effet de
Un habitant des États-Unis, le serre, qui participe à l’augmentation de la température moyenne sur Terre.
pays le plus riche du monde, Les conséquences négatives se font déjà sentir :
consomme en moyenne 40 fois
• Les glaciers et les banquises fondent, et font monter le niveau des mers
plus d’énergie qu’un habitant
du Bangladesh, le pays le plus • Les déserts et les zones de végétation se déplacent
pauvre. • Certaines maladies tropicales s’étendent à de nouvelles régions
• Les phénomènes climatiques extrêmes sont toujours plus nombreux :
sécheresses, inondations, cyclones…
Les grèves pour le climat
Depuis 2019, en Suisse et dans le monde, les jeunes se mobilisent pour conduire
des grèves du climat. C’est en particulier suite à l’appel lancé par Greta
Thunberg, une jeune Suédoise engagée, que ces manifestations conduisent un
nombre important de personnes dans la rue pour revendiquer une meilleure
réponse politique au réchauffement climatique et à ses causes humaines.
170 10% 1,5°C
C’est le nombre de grèves du climat Le volume des glaciers suisses L’Accord de Paris vise à contenir la
conduites en Suisse en 2019, a diminué de 10% au cours des hausse de température, depuis l’ère
dans 60 villes. cinq dernières années. préindustrielle, à 1,5°C
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 10L’énergie
À toi
Fichede jouer !
de révision
Texte à trous
Compare La bonne définitionVrai ou faux?
Mets (oui ) ou (non) dans la colonne Une source d’énergie non renouvelable...
Retrouve les 5 mots qui manquent dans le texte ci-dessous... Ces affirmations
qui convient ! A sont - elles
B justes ?
À toi de démêler
L’énergie ssource
Énergie se transforme sans cesse ! Elle se présente sous différentes
Indépendante le vrai e re
est undu faux.
Renouvelable Non polluante se recr nt le
de la météo
é naturelle do
formes, mais la totale d’énergie dans l’univers lentem e très stock se renouvelle
Solaire peut do ent et sur une courte pé ).
riode
nc être
ne change jamais. L’énergie peut se ame,né
e (à l’échelle hu m ai ne
Hydraulique dispara à 1. Dans les ménages
mais elle ne peut pas être , ni détruite. ître.
Musculaire suisses, l’énergie est
Les phénomènes physiques sont irréversibles ! principalement utilisée
Fossile
Aujourd’hui, nous maîtrisons de nombreuses sources d’énergie ; mais pour se chauffer.
Marine
il existe toujours trois utilisations principales de l’énergie, Lorsque
depuis parle de rendement dans le cas des énergies, on
l’ondes
Biomasse Vrai Faux
fait référence...
milliers d’années : se , se déplacer et faire
Nucléaire
des outils. A 2. Les dixB années les plus
Géothermique
chaudes de l’histoire,
e
Éolienne
depuispaque nergipossède
t d’él’on
au coût de a r pport
l’installation àl
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de l’énergie.
a u total d ie par la
(1850),fousontrn toutes rgie.
r c e d’éne
postérieures
so u à 1998.
Vrai Faux
Relie les énergies
3. Les changements
Retrouve l’énergie qui est utilisée par les Explorateurs.
climatiques sont
notamment liés à une
présence trop importante
Nucléaire Solaire Musculaire Éolien Hydraulique de gaz à effet de
Fossile serre
Biomasse
dans l’air.
Vrai Faux
A>B
3
P=M
456
34
Énergie éolienne
Énergie solaire Énergie musculaire Énergie nucléaire Énergie fossile Énergie biomasse
Énergie hydraulique
11 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieÀ toi de jouer !
Compare La bonne définition
Mets (oui ) ou (non) dans la colonne Une source d’énergie non renouvelable...
qui convient ! A B
e
Énergie Renouvelable
Indépendante
Non polluante est une ressourc
de la météo se recr
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lentem e très stock se renouvell
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Lorsque l’on parle de rendement dans le cas des énergies, on
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Relie les énergies
Retrouve l’énergie qui est utilisée par les Explorateurs.
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A>B
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P=M
456
34
Énergie éolienne
Énergie solaire Énergie musculaire Énergie nucléaire Énergie fossile Énergie biomasse
Énergie hydraulique
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 1213 Un programme pédagogique créé par Romande Energie
La biomasse
On appelle "biomasse" les matières issues des
végétaux et des animaux. Le bois, lorsqu'il brûle,
dégage de l'énergie sous forme de chaleur;
le biogaz, dégagé lors de la décomposition de
matières organiques, permet de produire de la
chaleur et de l'électricité; et les biocarburants
peuvent alimenter les véhicules.
Énergie biomasse
Les matières organiques : sources multiples d’énergie
La biomasse est utilisée comme source d’énergie, mais également pour l’alimentation, la fabrication de maisons ou de
meubles. En matière d’énergie, on utilise deux types de biomasse : la biomasse sèche et la biomasse humide.
La biomasse sèche
Les bois et les écorces
Il s’agit principalement de bois et d’écorces utilisés comme combustibles
dans des chaudières. On parle d’énergie-bois.
La biomasse humide
Le fumier et les boues sanitaires
Bois et écorces
Les excréments d’animaux mélangés à de la litière sont aussi une forme de
biomasse. Tout comme les boues sanitaires, issues de nos toilettes ! Les
gaz de fermentation qui se dégagent de ces matières sont utilisés pour se
chauffer ou produire de l’électricité. On parle de biogaz.
Les déchets végétaux
Les déchets végétaux qui forment le compost, comme les épluchures de
cuisine ou les rebuts du jardinage, peuvent aussi servir à produire du
biogaz. Il est même possible de produire de l’énergie à partir de la plupart
de nos déchets biodégradables : les épluchures de cuisine (compost) et
des jardins, les boues sanitaires (WC, douches), les déchets agricoles ou
issus de l’industrie agroalimentaire… Certaines plantes peuvent aussi être
transformées en carburant, on les appelle alors biocarburants.
Fumier – centrale de biomasse à Lignerolle (VD)
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 14Carte d’identité
Source Risques
Matières organiques (issues des végétaux et des Ressources limitées (s’il y a surexploitation) et
animaux) culture à but énergétique parfois préférée aux
objectifs alimentaires
Utilisation
Espérance de vie
Chauffage, production d’électricité et
fabrication de carburants 30-40 ans
Installations En Suisse
Biomasse sèche : chaudières et centrales électriques Il existe une centaine de centrales de biomasse humide
Biomasse humide : digesteurs (biogaz)
Signe distinctif
Catégorie
Technologie bien maîtrisée et prometteuse
Énergie renouvelable
Impact sur l’environnement
Le chauffage à bois dégage du CO2 dans l’atmosphère,
cependant, la même quantité est libérée lorsque le bois
se décompose en forêt.
Un peu d’histoire
La biomasse et l’Humanité
Cela fait bien longtemps que l’on utilise la biomasse pour produire de
l’énergie : il y a plus de 300 000 ans, l’Homme apprenait à maîtriser le feu en
brûlant du bois. Depuis, il s’en est toujours servi pour se chauffer, s’éclairer
ou encore cuire sa nourriture. Aujourd’hui encore, la biomasse constitue
la source principale – voire unique – d’énergie pour près de la moitié de
l’Humanité !
Le modèle T Ford de 1924 roulait à l’éthanol Les biocarburants ne sont pas une nouveauté
Le savais-tu ? Les premiers moteurs de voiture fonctionnaient en brûlant
de l’éthanol, une sorte d’alcool. Rudolf Diesel, lorsqu’il inventa le moteur qui
porte son nom, utilisait de l’huile de cacahuètes! Pendant les deux Guerres
mondiales, les biocarburants étaient aussi utilisés à la place de l’essence et
du gazole, alors difficiles à trouver.
15 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieComment utilise-t-on la biomasse ?
On exploite l’énergie de la biomasse de trois manières :
• En brûlant du bois
• En récupérant les gaz issus de la décomposition des matières
organiques
• En transformant des végétaux en biocarburants
Pellets de bois destinés au chauffage
L’énergie-bois : brûler du bois pour produire de l’électricité
L’énergie-bois peut être utilisée dans la chaudière d’une maison individuelle, mais aussi par une centrale électrique. Comment ça
marche? Des résidus de bois ou des déchets secs sont brûlés pour chauffer de l’eau, qui se transforme en vapeur. La vapeur fait tourner
une turbine qui produit de l’électricité. La fumée qui se dégage du feu passe à travers des filtres pour éviter qu’elle ne pollue l’air. Et la
vapeur qui traverse la turbine se condense et redevient de l’eau.
En Suisse romande, la plus grande centrale de biomasse sèche est à Rueyres, dans le Gros-de-Vaud. Enerbois (c’est son nom) est située
à côté d’une scierie qui transforme le bois de la région. Pour produire de l’électricité, la centrale utilise une partie des déchets de bois
provenant de la scierie, comme les écorces ou les copeaux. Et pour fabriquer des pellets de chauffage (des granulés de bois compressés),
l’installation recycle la sciure. Enerbois produit assez d’électricité pour alimenter 7’500 familles et assez de pellets pour chauffer 4’500
maisons.
Le biogaz : chaleur et électricité grâce à la décomposition
As-tu déjà mis ton nez dans un bac à compost? L’odeur désagréable que tu sens, ce sont les gaz qui se dégagent des matières organiques
lorsqu’elles se décomposent. Ce processus naturel s’appelle la fermentation. Les centrales de biomasse humide sont des usines équipées
de silos ou de grandes cuves qui ne laissent pas entrer l’air, pour justement favoriser la fermentation. Dans de grandes installations
appelées “digesteurs”, on récupère ces biogaz. Ensuite on les brûle pour produire de la chaleur ou de l’électricité.
Ces installations sont souvent situées dans des zones agricoles. Elles valorisent le fumier, le purin et d’autres déchets issus de
l’agriculture. Puis, ce qui ne s’est pas transformé en gaz et qui reste au fond des cuves (les résidus) est utilisé comme engrais pour
fertiliser les champs.
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 16Les biocarburants : sucre, amidon et huile pour faire rouler les véhicules
Il existe deux sortes de biocarburants : le biocarburant essence (éthanol), et le biocarburant diesel. Ils peuvent être utilisés dans les mo-
teurs des véhicules seuls ou mélangés à des carburants fossiles (pétrole).
L’éthanol
L’éthanol est une sorte d’alcool produit à base de plantes riches en sucre ou en amidon, comme la betterave, la canne à sucre, le maïs,
la pomme de terre ou le blé. Une première étape consiste à faire fermenter ces sucres. Le “jus” issu de cette fermentation est ensuite
distillé pour devenir de l’éthanol.
Le biocarburant diesel
Le biocarburant diesel, lui, est fabriqué à base de plantes riches en huile, comme les fleurs de colza ou de tournesol, le soja ou les
cacahuètes. Les graines sont pressées pour en extraire l’huile qui est ensuite transformée et raffinée pour être utilisée dans un moteur
diesel.
2 10 7’500
Il existe deux grandes familles On trouve dans certaines La centrale de biomasse
de biomasse : la biomasse stations service de l’essence sèche d’Enerbois, la plus
sèche et la biomasse humide. «E10» : il s’agit d’essence grande de Suisse romande,
contenant 10% d’éthanol. permet d’alimenter 7’500
familles en électricité.
La centrale de biomasse humide de Les machines de la centrale de biomasse Centrale de biomasse sèche d’Enerbois à
Lignerolle (VD) permet d’alimenter 700 sèche d’Enerbois (Rueyres, VD) Rueyres (VD)
foyers en électricité
Usine d’éthanol Centrale de biogaz – digesteurs Station service avec essence à 10%
d’éthanol E10
17 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieLa biomasse
À toi
Fichede jouer !
de révision
Sècheàou
Texte humide?
trous Vrai ou faux?
Entoure en brun les éléments associés à la Mon 1er est une matière qui rouille
Retrouve les 5 mots qui ont disparu ! Ces affirmations
biomasse sèche, et en vert ceux qui sont liés
à la biomasse humide. sont - elles justes ?
À toi de démêler
La biomasse désigne les matières qui ont été vivantes. Mon 2e est le verbe « mentir » à lela vrai
3e personne
du faux.
Elle peut être de deux types : la biomasse de l’indicatif présent
est composée essentiellement de bois et la biomasse 1. La fermentation dans
chaudière
les installations de
est constituée de fumier et de plantes.
bois Mon 3e est un pronom possessifbiomasse
au féminin humide
singulierse
Alors que la biomasse sèche est brûlée pour passe à l’abri de l’air. Elle
de l’eau ou des maisons, la biomasse humide permet la production
huile de colza de biocarburants à base
doit turbine
pour produire Mon 4e
est le chef-lieu du dedudéchets
canton Valais végétaux ou
canne à sucre
du qui pourra alimenter des véhicules animaux.
ou des centrales thermiques.
copeaux Vrai Faux
Mon tout est le processus de décomposition
des matières organiques :
2. Au Népal,
digesteur l’énergie - bois couvre
fumier encore 80 % des besoins
en chauffage.
Vrai Faux
1 On le brûle pour se chauffer ou pour produire de la vapeur
puis de l’électricité ; il constitue la biomasse sèche.
3. L’énergie de la
2 Produit à partir de biomasse humide, il permet aux
véhicules de fonctionner. biomasse n’est pas
3 Surtout composé de méthane, il est obtenu en mettant les disponible en hiver car
matières organiques à fermenter dans un silo privé d’air. le froid empêche la
4 Ce type de biomasse permet de produire de l’électricité fermentation des déchets.
et des biocarburants grâce à la fermentation.
5 Ce type de biomasse est composé de bois et de déchets
du bois. Vrai Faux
6 Il est possible de tirer du sucre de cette plante, dont la
fermentation permet de fabriquer de l’éthanol.
Mots croisés
7 Endroit où les matières organiques sont transformées
en biogaz par un processus appelé méthanisation.
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 18À toi de jouer !
Sèche ou humide?
Entoure en brun les éléments associés à la Mon 1er est une matière qui rouille
biomasse sèche, et en vert ceux qui sont liés
à la biomasse humide.
Mon 2e est le verbe « mentir » à la 3e personne
de l’indicatif présent
chaudière
bois Mon 3e est un pronom possessif au féminin singulier
huile de colza
turbine Mon 4e est le chef-lieu du canton du Valais
canne à sucre
copeaux Mon tout est le processus de décomposition
des matières organiques :
digesteur
fumier
1 On le brûle pour se chauffer ou pour produire de la vapeur
puis de l’électricité ; il constitue la biomasse sèche.
2 Produit à partir de biomasse humide, il permet aux
véhicules de fonctionner.
3 Surtout composé de méthane, il est obtenu en mettant les
matières organiques à fermenter dans un silo privé d’air.
4 Ce type de biomasse permet de produire de l’électricité
et des biocarburants grâce à la fermentation.
5 Ce type de biomasse est composé de bois et de déchets
du bois.
6 Il est possible de tirer du sucre de cette plante, dont la
fermentation permet de fabriquer de l’éthanol.
Mots croisés
7 Endroit où les matières organiques sont transformées
en biogaz par un processus appelé méthanisation.
19 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieLES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 20
L’énergie éolienne
Le vent est une puissante source d’énergie, et l’une
des premières à avoir été utilisée par l’Humanité.
Il fait naviguer les bateaux à voile, voler les cerfs-
volants et tourner les moulins. Aujourd’hui, on s’en
sert aussi pour produire de l’électricité.
Énergie éolienne Le vent, un souffle plein d’énergie
Le vent, c’est de l’air qui se déplace à cause des différences de température
et de pression dans l’atmosphère. L’air chaud est plus léger que l’air froid,
c’est pour cela que l’air proche du sol ou de la mer réchauffé par le soleil
s’allège, monte et repousse l’air froid qui est plus haut. L’air froid, plus lourd,
redescend pour remplacer l’air chaud. De plus, comme la Terre est ronde, le
Soleil ne distribue pas la chaleur partout de façon égale, et celle-ci n’est pas
absorbée de la même manière par la mer ou par le sol. Tout ceci provoque
des mouvements d’air : du vent !
Manche à air
Il existe des sites plus ou moins venteux, selon leur emplacement et leur
dégagement, mais aussi selon leur incidence sur la pression de l’air. Par
exemple, les crêtes de montagne et le bord de mer connaissent des vents
plutôt violents : dans ces endroits, il y a en effet peu d’obstacles naturels ou
de bâtiments pour retenir le vent.
Un peu d’histoire
Une utilisation très ancienne
Depuis des milliers d’années, la force du vent a permis à l’Humanité de faire
des choses extraordinaires ! Il y a plus de 3’000 ans, elle a permis à des
populations parties du sud de l’Asie dans des pirogues à voile d’aller peupler
des îles éparpillées dans l’immensité de l’Océan Pacifique ! Déjà au 5e siècle
avant Jésus-Christ, les civilisations grecques et égyptiennes se servaient
des premières éoliennes – des moulins à vent – pour moudre du grain et
pomper l’eau des puits.
Première éolienne destinée à la production électrique
Turbine de Brush – 1888
En 1866, avec l’invention de la dynamo (ou machine dynamo-électrique) –
un générateur qui permet de transformer l’énergie mécanique en électricité
– naît la possibilité de produire de l’électricité grâce à la force du vent !
C’est ainsi qu’en 1888, un scientifique américain réalise la première turbine
éolienne capable de produire de l’électricité !
21 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieCarte d’identité
Source Production
Le vent Dépend du vent
Utilisation Rendement
Production d’électricité Moyen (20-60%)
Installations Espérance de vie
– Éoliennes 20-30 ans
– Parcs éoliens
– Éoliennes offshore (en mer)
En Suisse
42 éoliennes, qui produisent 146 gigawattheures
Catégorie
(GWh), soit la consommation de 40’000 ménages
Énergie renouvelable
Signe distinctif
Impact sur l’environnement
Énergie renouvelable très performante
Production de bruit, impact sur la faune (oiseaux et
chauves-souris en particulier) et la flore locales.
Comment utilise-t-on l’énergie
éolienne ?
L’énergie éolienne est très utilisée par chacune et chacun dans ses loisirs,
pour actionner des machines ou pour produire de l’électricité.
• Les loisirs à voile – du cerf-volant aux voiliers
• Les moulins à vent – moudre, pomper, actionner
• Les éoliennes et les éoliennes offshore – produire de l’électricité
Les loisirs à voile : poussé ou tiré par le vent
Tendre un grand morceau de tissu et laisser le vent s’engouffrer à l’intérieur :
Voilier sur le Lac Léman
c’est le principe de la navigation à la voile, mais aussi du parapente, du char à
voile, ou du kitesurf. Aujourd’hui, c’est surtout lors d’activités de loisirs que
l’on utilise l’énergie éolienne pour se déplacer.
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 22Les moulins à vent : actionner une mécanique grâce
au vent
Lorsque le vent passe à travers une hélice, elle se met à tourner. Ce
mouvement mécanique entraîne la rotation d’une ou plusieurs autres roues
qui, elles-mêmes, font bouger des outils. C’est ainsi qu’autrefois les moulins
écrasaient les céréales, ou qu’ils actionnaient des pompes à eau.
Dans certaines régions d’Europe, comme la Hollande et le Portugal, les
moulins ont été modernisés au fil du temps mais sont toujours en activité,
selon un fonctionnement inchangé depuis des siècles.
Moulins à vent en Hollande
Les éoliennes : produire de l’électricité
Les éoliennes fonctionnent sur le même principe que les moulins. Le vent
fait tourner les pales (les bras) placées au sommet d’un mât. Ce mouvement
entraîne la rotation d’un axe central (le rotor) relié à un générateur. L’énergie
mécanique du vent est ainsi transformée en électricité.
Les éoliennes sont généralement placées dans des zones dégagées
et venteuses. On appelle « parc éolien » ou « ferme éolienne » un site
regroupant plusieurs éoliennes.
Réparation d’une éolienne, USA Les éoliennes offshore ou éoliennes en mer sont installées au large des
côtes. Ces zones sans montagnes bénéficient de beaucoup de vent; elles sont
aussi éloignées des habitations, ce qui évite les désagréments du bruit pour
les gens. Ces éoliennes sont soit fixées sur les fonds marins, soit flottantes.
Le Royaume-Uni en particulier développe très largement cette méthode de
production d’électricité.
1/1000 2’465 m 16
Une éolienne de taille L’altitude à laquelle se situe Avec ses 16 éoliennes, le parc
moyenne permet de couvrir le plus haut parc éolien éolien du Mont-Crosin (BE)
les besoins en électricité d’Europe... en Valais, au col est le plus grand de Suisse.
d’environ 1’000 foyers. de Nufenen
Éoliennes en montagne, Grèce Quelques-unes des 91 éoliennes offshore de Éolienne dans l’Oberland bernois
Race Bank, Angleterre
23 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieL’énergie éolienne
À toi
Fichede jouer !
de révision
Mots àcachés
Texte trous Charade
Vrai ou faux?
Retrouve les 8 mots des éléments qui Mon 1er est le son produit lorsque
Retrouve les 5 mots qui ont été emportés par le vent… Ces affirmations
permettent à une éolienne de fonctionner. l’on parle
sont - elles justes ?
À toi de démêler
L’énergie éolienne est créée à partir du , qui vient lui-même le vrai du faux.
y ô
du réchauffement de la surface deJla Terre
E X par
A leP V I H N R . Mon 2e est le meuble sur lequel on
n
Des différences ade ur A C P A L E etS deE pression
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U Hplus E ou
R moins
N T importante.
L U T 1. La rotation des pales
de l’air
â le mettent en mouvement de
d’une éolienne transforme
La force E P A L I T H I U O
é l du vent est utilisée par l’homme depuis plus de 3000 ans. Mon 3l’énergie
e thermiquede
est une conjonction
H P N O C R L C E R
D’abord sur des pirogues à voile, où l’énergie éolienne sert à se déplacer du ventbien
en énergie
r r O B C C D R O E O L
coordination connue
sur les mers et les rivières. Ensuite pour moudre du grain ou remonter électrique.
n G E N E R A T E U R
de l’eau grâce à des . Enfin, dès 1850, pour Vrai Faux
R I Y V P Y L O N E
produire de l’ l l e grâce à l’invention Mon tout est la plus ancienne
N A C E L L E A G E
de la adynamo.
l
S K M A T N T F V Y
utilisation connue
2. Depuis le de
17el’énergie
siècle,
éolienne :
la Hollande peut vider
et exploiter des zones
inondées par la mer grâce
à des moulins à vent et
des digues.
Reconstitution Vrai Faux
3. L’énergie éolienne est
Replace les éléments au bon endroit. renouvelable et disponible
Nacelle, mât, pales, générateur. tout le temps, pour autant
qu’il y ait du vent.
Vrai Faux
Énergie éolienne
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 24À toi de jouer !
Mots cachés Charade
Retrouve les 8 mots des éléments qui Mon 1er est le son produit lorsque
permettent à une éolienne de fonctionner. l’on parle
y ô J E X A P V I H N R Mon 2e est le meuble sur lequel on
n a ur A C P A L E S E E O dort
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Mon tout est la plus ancienne
N A C E L L E A G E
al utilisation connue de l’énergie
S K M A T N T F V Y
éolienne :
Reconstitution
Replace les éléments au bon endroit.
Nacelle, mât, pales, générateur.
25 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieLES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 26
L’énergie solaire
Le Soleil se trouve à la base de toutes les énergies.
Il produit la chaleur et la lumière nécessaires à la
vie sur Terre. Ce rayonnement solaire est utilisé
pour se chauffer et pour produire de l’électricité.
Énergie solaire
Le Soleil, formidable source d’énergie
Le Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards
d’années. Elle est si grande et si chaude que, même si nous en sommes très
éloignés, nous bénéficions encore de sa chaleur et de sa lumière. Imagine
plutôt : le Soleil est 1’300’000 fois plus gros que la Terre, et la chaleur dans
son cœur peut atteindre 15 millions de degrés ! Heureusement, 150 millions
de kilomètres nous séparent et notre atmosphère nous protège de la
puissance de ses rayons.
Le Soleil, l’étoile du système solaire
Un peu d’histoire
De la découverte du feu…
Il y a très longtemps que l’Humanité a compris comment se servir du Soleil pour allumer un feu. Grâce à des miroirs, on peut concentrer
en un point la puissance des rayons solaires. La chaleur devient alors si intense sur ce point que le feu démarre. C’est comme cela que,
dans l’Antiquité, les Grecs allumaient la flamme olympique.
… au photovoltaïque
Au 17e siècle, un ingénieur français réussit à faire fonctionner une pompe grâce à de l’air chauffé par le Soleil. Deux cents ans plus tard,
un physicien parisien découvre l’effet photovoltaïque : il est désormais possible de transformer la lumière du Soleil en électricité. Mais
il faudra attendre un siècle encore pour que cette technologie fasse de réels progrès : c’est en cherchant à conquérir l’espace que les
scientifiques ont le plus investi dans la maîtrise de l’énergie solaire.
27 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieCarte d’identité
Source Production
Le Soleil Dépend des conditions d’ensoleillement
Utilisation Rendement
Chauffage, eau sanitaire chaude et production Assez faible : environ 15%
d’électricité
Espérance de vie
Installations
20 ans
– Panneaux solaires thermiques
– Panneaux solaires photovoltaïques
– Centrales thermodynamiques En Suisse
– Environ 100’000 installations photovoltaïques
(sans compter les très petites installations).
Catégorie
– Environ 135’000 installations solaires thermiques
Énergie renouvelable
Signe distinctif
Impact sur l’environnement
Technologie très étudiée, qui évolue rapidement.
La fabrication et le recyclage des panneaux sont peu Sûrement l’une des énergies renouvelables les plus
écologiques, car ils nécessitent de l’énergie. prometteuses
Comment utilise-t-on l’énergie solaire ?
Il existe deux manières d’exploiter le Soleil comme source d’énergie :
• Pour sa chaleur
Qui permet de réchauffer de l’eau – qui circule dans les radiateurs ou que l’on utilise pour se doucher – ou de créer de la vapeur et
de produire de l’électricité.
• Pour son rayonnement
Qui permet de produire de l’électricité.
Exploiter la chaleur du Soleil
Les panneaux solaires thermiques : chauffer de l’eau grâce à la chaleur du Soleil
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 28La chaleur du Soleil peut être utilisée de manière directe pour chauffer un réservoir d’eau, sécher du linge (évaporation) ou tempérer
les parois d’une maison. C’est le principe utilisé par les panneaux solaires thermiques qui sont placés sur les toits ou les façades des
maisons. En transitant par les panneaux solaires, l’eau est réchauffée par le Soleil, puis utilisée sur place, pour le chauffage ou l’eau
sanitaire du bâtiment.
En Suisse, le potentiel est immense. Imagine plutôt : si tous les toits étaient équipés, l’énergie solaire couvrirait l’ensemble des besoins
thermiques des familles !
Les centrales thermodynamiques : de la chaleur du Soleil à la production d’électricité
Ces grandes installations sont équipées d’immenses miroirs paraboliques, sphériques ou plats, qui suivent la course du Soleil pendant la
journée. Ils permettent de concentrer les rayons pour chauffer un liquide qui restera chaud même après le coucher du Soleil, de l’huile
par exemple. C’est une manière de stocker l’énergie qui servira à chauffer l’eau, dont la vapeur fera tourner des turbines pour produire
de l’électricité.
Ce type d’installation est assez nouveau. En Europe, il en existe en Espagne, en Belgique, en France, en Allemagne ou encore en Suède.
Exploiter le rayonnement solaire
Les panneaux photovoltaïques : produire de l’électricité grâce aux rayons du Soleil
La lumière du Soleil peut être utilisée pour produire de l’électricité. On utilise pour cela des panneaux composés de cellules électroniques
qui réagissent aux rayons du Soleil : les panneaux photovoltaïques. Ces installations sont de plus en plus répandues dans le monde.
En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments. Par exemple, à Gimel (Vaud), celui
du Collège du Marais en a été entièrement recouvert. Reliée au réseau électrique, cette installation permet d’assurer la consommation
électrique moyenne de 20 familles.
Petite installation solaire photovoltaïque sur Lampadaires fonctionant à l’énergie solaire Parc solaire flottant au lac des Toules (VS)
un chalet photovoltaïque
29 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieL’énergie solaire
À toi
Fichede jouer !
de révision
La bonne
Texte définition
à trous Charade Vrai ou faux?
Retrouve la bonne définition parmi ces deux Mon 1er est le masculin de fausse
Retrouve les 5 mots qui se sont évaporés. Ces affirmations
propositions.
sont - elles justes ?
Il existe deux panneaux photovoltaïques
Les manières d’exploiter le Soleil Mon
... comme source 2e est le contraire
d’énergie : de tardÀ toi de démêler
le vrai du faux.
pour sa et pour son
A B
. Le cœur du Soleil peut atteindre
Mon 3e est l’une des unités de mesure
de l’électricité 1. En moins d’une heure,
15 de degrés ! En Suisse, cette immense source
sont c le soleil fournit à la Terre
celluleestom
d’énergie surtout
posés utiliséesogrâce
d e nt trav à
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sé s partypes de panneaux solaires. l’énergie consommée
s élect
Les panneaux roniqu
qui réa solaires e s de l’eau qui va être Mon 4 e
permettent est cedeque l’on dit quand on seune
durant faitannée
mal par les
rayonn gissent au ch au ffé e grâce à la
ement humains.
chauffer
pourde l’eaudupour la douche
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duchauffage.
soleil. Les panneaux solaires
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ricité. utilisent quant
Mon 5eàest euxle son du hoquet Vrai Faux
la lumière du Soleil pour produire de l’électricité.
2. Les panneaux
Mon tout est une sorte de panneau solaire : sont
photovoltaïques
chers à fabriquer, mais
ils offrent d’excellents
rendements.
Vrai Faux
Le compte est bon Relie chaque chiffre à l’information qui lui correspond.
3. Les plantes vertes
utilisent l’énergie solaire
5 20 40 pour croître grâce à la
photosynthèse.
Vrai Faux
Dans le monde, Les installations En été, en Europe, m2
le nombre d’installations solaires ont une durée de panneaux thermiques
photovoltaïques augmente de vie d’environ permettent de chauffer
d’environ Énergie
% solaire ans. toute l’eau dont une
chaque année. personne a besoin.
LES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 30À toi de jouer !
La bonne définition Charade
Retrouve la bonne définition parmi ces deux Mon 1er est le masculin de fausse
propositions.
Les panneaux photovoltaïques ... Mon 2e est le contraire de tard
A B
Mon 3e est l’une des unités de mesure
de l’électricité
sont c
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qui réa ctroniques de l’eau qui va être Mon 4e est ce que l’on dit quand on se fait mal
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Mon tout est une sorte de panneau solaire :
Le compte est bon Relie chaque chiffre à l’information qui lui correspond.
5 20 40
Dans le monde, Les installations En été, en Europe, m2
le nombre d’installations solaires ont une durée de panneaux thermiques
photovoltaïques augmente de vie d’environ permettent de chauffer
d’environ % ans. toute l’eau dont une
chaque année. personne a besoin.
31 Un programme pédagogique créé par Romande EnergieLES EXPLORATEURS DE L’ÉNERGIE 32
A>B
3
P=M
456
L’énergie nucléaire
34
Aussi appelée énergie atomique, l’énergie
nucléaire utilise l’uranium (un métal radioactif)
comme combustible pour produire de l’électricité.
Cela fait près de 100 ans que l’Humanité a
découvert la radioactivité, et 70 ans qu’elle s’en
sert pour produire de l’électricité.
Énergie nucléaire
L’uranium et la radioactivité
L’uranium est la matière première des centrales nucléaires. Il s’agit d’un
métal que l’on trouve dans certaines roches, et qui a la particularité d’être
radioactif. Cela signifie que le noyau de ses atomes est instable et a tendance
à se désintégrer. Ce phénomène naturel, même s’il se déroule à une échelle si
petite qu’on ne peut même pas le voir au microscope, libère une très grande
quantité d’énergie.
Mais au fait, sais-tu ce qu’est un atome? Pour faire simple, disons que c’est
un minuscule constituant de la matière. Tout ce qui existe est formé d’innom-
brables atomes liés les uns aux autres. Chaque atome a un noyau, composé
de particules plus petites encore. L’énergie nucléaire (du latin nucleus, « le
Atomium de Bruxelles, un monument représentant un
noyau »), ou « énergie atomique » est libérée lorsque les noyaux des atomes
atome de fer agrandi 165 milliards de fois
se cassent. On parle de fission nucléaire. C’est ce phénomène que l’on utilise
dans un réacteur nucléaire.
Un peu d’histoire
Des scientifiques célèbres
L’Humanité maîtrise l’énergie nucléaire depuis moins de 100 ans. Mais les recherches sur la radioactivité ont commencé à la fin du 19e
siècle. Tu as sans doute entendu parler de Pierre et Marie Curie. Et aussi, d’Albert Einstein. Ces grands scientifiques ont permis de mieux
comprendre le phénomène de la radioactivité.
L’utilisation militaire de l’énergie nucléaire
L’énergie nucléaire a d’abord été utilisée dans le cadre militaire. En août 1945, à la fin de la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis
lâchent deux bombes atomiques sur les villes japonaises d’Hiroshima et Nagasaki : une tragédie humaine sans précédent.
Une énergie puissante, mais dangereuse
Depuis les années 1950, l’énergie nucléaire est utilisée pour produire de l’électricité. En 1986, un très grave accident se produit dans la
centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine (ex-URSS). Le grand public réalise alors le danger potentiel que représente cette énergie.
En 2011, l’accident qui touche la centrale de Fukushima, au Japon, marque aussi les esprits.
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