Séance
Comment une hydrolienne produit-elle de l’énergie électrique ?
Parmi les énergies marines renouvelables, on peut utiliser les énergies marémotrice, éolienne (avec des éoliennes posées ou flottantes), hydrolienne, osmotique et thermique pour produire de l’énergie électrique. Cette séance propose de comprendre le fonctionnement d’une hydrolienne, et en particulier le fonctionnement d'une hydrolienne à axe vertical comme celle qui est immergée à la ferme-pilote d'hydroliennes au raz Blanchard, au large du cap de La Hague, dans la Manche. En prenant appui sur une étude de cas et des documents transmis par Hydroquest, l'entreprise qui a développé la technologie des hydroliennes du raz Blanchanrd, la séance répondra aux questions suivantes : Comment une hydrolienne produit-elle de l’énergie électrique ? Quelles transformations opère-t-elle ?
Découverte
- 15 min -
- En classe entière - Observer
Activité de l’élève
Les élèves regardent la vidéo "Présentation et implantation de l'hydrolien" sur le prototype d’une hydrolienne et sa mise en place en Bretagne.
Consigne
Regardez la vidéo. Repérez quel objet est présenté, précisez son lieu d’implantation et sa fonction d’usage.
Rôle de l’enseignant
L’enseignant questionne les élèves, afin de les guider dans leur compréhension de la vidéo.
Une hydrolienne est une turbine hydraulique qui utilise l’énergie cinétique des courants marins ou fluviaux.
...Fichiers à télécharger
hydrolien.prod_SQ2S2M1_CMNHYDROQUEST_hydrolienne_video.mp4 [mp4 - 139.73 MB]
Immersion de l'hydrolienne [jpg - 262.91 KB]
hydrolien.prod_SQ2S2M1_CMNHYDROQUEST_hydrolienne_Sousleau.jpg [jpg - 66.71 KB]
Vue 3D [png - 676.88 KB]
Vue éclatée de l'hydrolienne [pptx - 1.02 MB]
Mise en situation
- 10 min -
- En groupe - Rechercher
Activité de l’élève
Par groupe, chaque élève doit affecter les repères de chaque pièce dans la perspective éclatée en utilisant le tableau de nomenclature de l’hydrolienne.Consigne
Sur le document élève proposé, identifiez les composants de l’hydrolienne sur la vue éclatée et complétez la perspective éclatée de l’hydrolienne en indiquant les numéros correspondant aux repères des différentes pièces constitutives à partir du tableau de nomenclature donné.
Gardez bien ce document. Il vous servira également pour les autres activités à venir.
Astuce pour l’élève
Commencez par les composants facilement identifiables.Rôle de l’enseignant
Accompagner les élèves dans la lecture du tableau de nomenclature permettant de compléter plus facilement la perspective éclatée fournie.
Conseil à l’enseignant
Si vous avez besoin de photos de l'hydrolienne en vue éclatée, vous en trouverez dans ce document.
Recherche de solutions
- 15 min -
- En groupe - Rechercher
Activité de l’élève
L’élève détermine les relations existantes entre les solutions techniques et les fonctions techniques et de services de l’hydrolienne.Consigne
Reprenez votre document élève et complétez le tableau associant les fonctions techniques assurées par l’hydrolienne et les solutions techniques utilisées.Rôle de l’enseignant
L’enseignant passe entre chaque groupe pour vérifier que les élèves comprennent bien les solutions techniques, les fonctions et leurs liens.Conseil à l’enseignant
Pour aider à trouver les solutions techniques, l’enseignant peut poser la question : « Quel composant permet d’assurer la fonction technique ? »Investigation
- 25 min -
- En groupe - Rechercher
Activité de l’élève
Les élèves déterminent le nom des composants, puis les formes d’énergies d’entrée et de sortie associées à l’hydrolienne. Les élèves s’intéressent aux différentes conversions de la chaîne d’énergie d’une hydrolienne.Consigne
À partir du document élève Hydrolienne, complétez le nom des 4 principaux éléments de l’hydrolienne et les formes d’énergie entrantes et sortantes. Sur la chaîne d’énergie, indiquez le nom de chaque élément et la fonction assurée sous forme de verbe à l’infinitif (exemple : stocker, transmettre, convertir, distribuer). Précisez quelles sont les énergies d’entrée et de sortie de la chaîne d’énergieRôle de l’enseignant
L’enseignant passe entre chaque groupe pour vérifier que les élèves comprennent bien les composants étudiés et les énergies mises en œuvre. Il interroge les élèves sur les énergies entrantes et sortantes de chaque composant.
Production attendue
Document élève avec le nom des composants et nature des énergies en entrée et en sortie et la chaîne d’énergie complétée.Production
- 15 min -
- En autonomie - Produire
Activité de l’élève
L’élève élabore un croquis de l’hydrolienne à main levée. Il veillera aux dimensions pour obtenir une perspective fidèle à la photo de l’hydrolienne. Puis il légendera son dessin et indiquera le mouvement de rotation des 4 rotors.Consigne
Complétez l’ébauche du croquis de l’hydrolienne à main levée. Veillez à respecter les proportions et la perspective. Puis légendez votre dessin en nommant les différents composants et en précisant par des flèches les mouvements de rotation des 4 rotors.Astuce pour l’élève
Vous pouvez utiliser un quadrillage sur la photo et sur la perspective.Rôle de l’enseignant
L’enseignant passe entre chaque groupe pour vérifier que les élèves complètent correctement le croquis proposé.Production attendue
Croquis légendé d’hydrolienne.Bilan
- 15 min -
- En autonomie - Communiquer
Activité de l’élève
L’élève rédige une synthèse écrite de 10 lignes en répondant à la question : « Comment une hydrolienne produit-elle de l’énergie électrique ? »Consigne
Écrivez une synthèse en répondant à la question : « Comment une hydrolienne produit-elle de l’énergie électrique ? »
Vous préciserez la définition d’une hydrolienne, ses composants, et les différentes formes d’énergie qui interviennent.
Astuce pour l’élève
Utilisez les mots-clés : rotor, alternateur, fonctions techniques, solutions techniques…Rôle de l’enseignant
L’enseignant peut préciser les mots-clés qu’il souhaite voir apparaître dans la synthèse au tableau. À la fin de ce travail en autonomie, l’enseignant peut projeter et commenter sa trace écrite.
Conseil à l’enseignant
Voici une proposition de bilan.
Une hydrolienne permet de capter l’énergie des courants marins (énergie d’entrée) pour produire de l’énergie électrique (énergie de sortie). Les courants marins (énergie hydrolienne) constituent une ressource énergie marine renouvelable.
Rappel : une source d’énergie est dite renouvelable lorsqu’elle se renouvelle en permanence (elle ne s’épuise pas) à l’échelle de temps humaine.
Les courants marins sont prévisibles et permettent donc de produire de façon constante de l’énergie électrique à la différence du vent ou du soleil.
Les composants qui opèrent les transformations énergétiques sont :
- le rotor : énergie hydrolienne > énergie mécanique (mouvement de rotation)
- l’alternateur : énergie mécanique (mouvement de rotation) > énergie électrique
Pour fonctionner, l’hydrolienne doit assurer plusieurs actions : les fonctions techniques. Chaque fonction technique est réalisée concrètement par un ou plusieurs éléments : les solutions techniques.
