Calcul de la Puissance d’une Centrale Hydroélectrique
Contexte : L'énergie hydroélectriqueÉnergie électrique obtenue par conversion de l'énergie hydraulique de cours d'eau, de chutes d'eau ou de marées. C'est la plus importante source d'énergie renouvelable..
L'hydroélectricité est une forme d'énergie renouvelable qui utilise la force motrice de l'eau pour produire de l'électricité. En construisant un barrage, on crée une réserve d'eau en hauteur, qui stocke de l'énergie potentielle de pesanteur. En la faisant chuter dans des conduites forcées, cette énergie est convertie en énergie cinétique, qui fait tourner une turbine couplée à un alternateur pour générer du courant électrique. Cet exercice vise à déterminer la puissance électrique nette d'une installation typique.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à appliquer les principes fondamentaux de la physique (énergie potentielle, puissance) et à comprendre l'importance du rendement dans un système de conversion d'énergie réel.
Objectifs Pédagogiques
- Comprendre les paramètres clés qui influencent la puissance d'une centrale hydroélectrique.
- Appliquer la formule fondamentale de la puissance hydraulique.
- Maîtriser les conversions d'unités (W, kW, MW) et interpréter la notion de rendement.
Données de l'étude
Schéma de la Centrale Hydroélectrique
| Nom du Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Hauteur de chute nette | \( H \) | 120 | m |
| Débit volumique turbiné | \( Q \) | 50 | m³/s |
| Rendement global (turbine + alternateur) | \( \eta \) | 0.85 | - (sans dimension) |
| Masse volumique de l'eau | \( \rho \) | 1000 | kg/m³ |
| Accélération de la pesanteur | \( g \) | 9.81 | m/s² |
Questions à traiter
- Calculer la puissance hydraulique théorique disponible.
- En déduire la puissance électrique nette générée par la centrale.
- Calculer l'énergie totale produite par la centrale en une journée de fonctionnement continu.
- Quel serait l'impact d'une réduction de 10% du rendement global sur la puissance électrique nette ?
- Si la centrale devait être installée sur une rivière avec le même débit mais une hauteur de chute de seulement 60 mètres, quelle serait la nouvelle puissance électrique nette ?
- Calculez le volume d'eau (en mètres cubes) qui doit passer dans la turbine pour produire 1 MWh d'énergie.
Les bases sur la Puissance Hydraulique
La puissance d'une chute d'eau dépend de deux facteurs principaux : la hauteur de la chute et la quantité d'eau qui s'écoule par seconde (le débit). Cette puissance est issue de la conversion de l'énergie potentielle de l'eau en une autre forme d'énergie.
1. Énergie Potentielle de Pesanteur
Un objet de masse \(m\) situé à une hauteur \(h\) possède une énergie potentielle \(E_{\text{p}}\) due à la gravité.
\[ E_{\text{p}} = m \cdot g \cdot h \]
2. Puissance et Énergie
La puissance \(P\) est la quantité d'énergie \(E\) transférée par unité de temps \(t\). Pour un écoulement continu, on relie la puissance au débit massique \( \dot{m} \) (kg/s).
\[ \begin{aligned} P &= \frac{E_{\text{p}}}{t} \\ &= \frac{m}{t} \cdot g \cdot h \\ &= \dot{m} \cdot g \cdot h \end{aligned} \]
Correction : Calcul de la Puissance d’une Centrale Hydroélectrique
Question 1 : Calculer la puissance hydraulique théorique disponible.
Principe
On cherche à quantifier l'énergie maximale que l'eau peut fournir par seconde, uniquement grâce à sa chute. C'est la puissance brute de la chute d'eau, avant toute conversion ou perte. On l'appelle puissance hydraulique.
Mini-Cours
La puissance hydraulique \(P_{\text{hyd}}\) d'une chute d'eau est le produit de la force exercée par l'eau (son poids) et de sa vitesse de chute. En utilisant le débit volumique \(Q\) (m³/s) et la masse volumique \(\rho\) (kg/m³), on peut exprimer le débit massique \(\dot{m} = \rho \cdot Q\). La formule de la puissance devient alors directement calculable avec les données de l'énoncé.
Remarque Pédagogique
La puissance hydraulique est le 'revenu brut' de votre centrale. Avant de payer les 'taxes' (pertes de rendement), il faut savoir combien vous avez au départ. C'est l'étape la plus importante pour dimensionner l'installation.
Normes
Ce calcul se base sur les principes fondamentaux de la mécanique des fluides et de la thermodynamique, et non sur une norme de construction spécifique (comme les Eurocodes). La cohérence du système d'unités (Système International) est la seule 'règle' à suivre ici.
Formule(s)
La puissance hydraulique théorique se calcule avec la formule suivante, qui combine les effets de la hauteur, du débit et des propriétés de l'eau.
Hypothèses
Pour ce calcul fondamental, nous posons les hypothèses suivantes :
- L'eau est un fluide incompressible (sa masse volumique \(\rho\) est constante).
- L'écoulement est considéré comme permanent (le débit \(Q\) ne varie pas dans le temps).
- L'accélération de la pesanteur \(g\) est constante sur toute la hauteur de la chute.
Donnée(s)
On reprend les valeurs de l'énoncé nécessaires pour ce calcul.
- Masse volumique de l'eau, \(\rho\) = 1000 kg/m³
- Accélération de la pesanteur, \(g\) = 9.81 m/s²
- Débit volumique, \(Q\) = 50 m³/s
- Hauteur de chute, \(H\) = 120 m
Astuces
Assurez-vous que toutes vos unités sont dans le Système International (mètres, kilogrammes, secondes) avant de faire le calcul. Le résultat sera alors directement en Watts (W), l'unité de puissance du SI.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma illustre les deux paramètres clés qui entrent dans le calcul : la hauteur de chute H et le débit Q qui traverse la turbine.
Paramètres de la puissance hydraulique
Calcul(s)
On applique la formule en remplaçant chaque symbole par sa valeur numérique.
Schéma (Après les calculs)
Le résultat est une valeur de puissance. On peut la visualiser sur une jauge pour donner un ordre de grandeur.
Visualisation de la Puissance Hydraulique
Réflexions
Cette valeur de 58.86 MW représente le potentiel énergétique maximal de la chute d'eau. C'est une puissance considérable, équivalente à la consommation de plusieurs dizaines de milliers de foyers. Cependant, il est impossible de convertir 100% de cette puissance en électricité.
Points de vigilance
L'erreur la plus commune est d'oublier une unité dans la formule ou de mal convertir les unités. Par exemple, utiliser un débit en L/s sans le convertir en m³/s mènerait à un résultat 1000 fois trop faible.
Points à retenir
- La puissance hydraulique est proportionnelle au débit ET à la hauteur.
- La formule clé est \( P_{\text{hyd}} = \rho \cdot g \cdot Q \cdot H \).
- Toujours vérifier la cohérence des unités avant le calcul.
Le saviez-vous ?
La plus grande centrale hydroélectrique du monde, le barrage des Trois-Gorges en Chine, a une puissance installée de 22 500 MW, soit environ 400 fois la puissance théorique calculée dans cette question !
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Calculez la puissance hydraulique si le débit passait à 60 m³/s avec la même hauteur de chute.
Question 2 : En déduire la puissance électrique nette générée par la centrale.
Principe
On passe du potentiel théorique à la production réelle. On doit prendre en compte les pertes d'énergie inévitables lors de la conversion de la puissance hydraulique en puissance électrique. Ces pertes sont dues aux frottements dans la turbine, aux pertes mécaniques et aux pertes électriques dans l'alternateur. Le rendement global \(\eta\) quantifie cette performance.
Mini-Cours
Le rendement \(\eta\) d'un système est le rapport de la puissance utile en sortie sur la puissance fournie en entrée. Dans notre cas, \(\eta = P_{\text{sortie}} / P_{\text{entrée}} = P_{\text{elec}} / P_{\text{hyd}}\). C'est un nombre sans dimension, toujours inférieur à 1. Un rendement de 0.85 signifie que 85% de la puissance hydraulique est convertie en électricité, et les 15% restants sont perdus (principalement en chaleur).
Remarque Pédagogique
Aucun système n'est parfait. Pensez au rendement comme à l'efficacité de votre conversion. Un bon ingénieur cherche toujours à maximiser ce chiffre, car chaque point de pourcentage gagné représente une production d'énergie supplémentaire sans consommer plus de ressource (ici, l'eau).
Normes
Il n'y a pas de norme réglementaire pour le calcul lui-même, mais les protocoles de test pour mesurer le rendement des turbines et alternateurs (comme ceux de la Commission Électrotechnique Internationale - CEI) sont extrêmement stricts pour garantir des valeurs fiables.
Formule(s)
La puissance électrique nette \(P_{\text{elec}}\) est une fraction de la puissance hydraulique, déterminée par le rendement.
Hypothèses
On suppose que le rendement global \(\eta\) est constant quel que soit le régime de fonctionnement de la centrale. En réalité, le rendement peut varier légèrement en fonction du débit turbiné.
Donnée(s)
On utilise le résultat précédent et le rendement fourni.
- Puissance hydraulique, \(P_{\text{hyd}}\) = 58,860,000 W
- Rendement global, \(\eta\) = 0.85
Astuces
Pour une estimation rapide, on peut parfois utiliser un rendement de 0.9 pour la turbine et 0.95 pour l'alternateur, donnant un rendement global approximatif de \(0.9 \times 0.95 \approx 0.85\).
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma illustre le concept de conversion : la puissance hydraulique entre dans le système "Turbine + Alternateur", et la puissance électrique en sort, diminuée par les pertes quantifiées par le rendement \(\eta\).
Conversion de puissance
Calcul(s)
On applique la formule du rendement à la puissance théorique.
Schéma (Après les calculs)
Ce diagramme en barres montre la répartition de la puissance hydraulique initiale entre la puissance électrique utile et les pertes.
Bilan de Puissance
Réflexions
La puissance réellement injectée sur le réseau électrique est de 50.03 MW. La différence, soit 8.83 MW (58.86 - 50.03), est "perdue" sous forme de chaleur et de bruit lors du processus de conversion. Un rendement de 85% est considéré comme très bon pour une centrale hydroélectrique.
Points de vigilance
Le rendement est un nombre sans dimension, compris entre 0 et 1. Si on vous donne un rendement en pourcentage (ex: 85%), n'oubliez pas de le convertir en valeur décimale (0.85) avant de l'utiliser dans le calcul.
Points à retenir
- La puissance électrique est toujours inférieure à la puissance hydraulique.
- La formule est simple : \( P_{\text{elec}} = \eta \cdot P_{\text{hyd}} \).
- Le rendement est le facteur clé de l'efficacité d'une centrale.
Le saviez-vous ?
Il existe différents types de turbines, choisies en fonction de la hauteur de chute et du débit. Les turbines Pelton pour les très hautes chutes, les Francis (les plus courantes) pour les hauteurs moyennes, et les Kaplan pour les basses chutes et forts débits.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Quelle serait la puissance électrique si le rendement n'était que de 80% ?
Question 3 : Calculer l'énergie totale produite en une journée.
Principe
L'énergie est la capacité à produire un travail. Elle est égale à la puissance délivrée multipliée par la durée pendant laquelle elle est délivrée. On passe de la notion de "débit d'énergie" (la puissance) à la notion de "quantité totale d'énergie" produite.
Mini-Cours
L'unité d'énergie du Système International est le Joule (J), qui correspond à 1 Watt pendant 1 seconde (1 J = 1 Ws). Dans le domaine de l'électricité, on utilise plus couramment le Wattheure (Wh) et ses multiples (kWh, MWh, GWh). 1 Wh correspond à une puissance de 1 Watt maintenue pendant 1 heure, soit 3600 secondes. Donc, 1 Wh = 3600 J.
Remarque Pédagogique
Ne confondez jamais puissance et énergie ! La puissance (kW) est comme la vitesse de votre voiture à un instant t. L'énergie (kWh) est la distance totale que vous avez parcourue. C'est l'énergie qui est facturée sur votre facture d'électricité, pas la puissance.
Normes
Les unités d'énergie comme le Wattheure (Wh) et ses multiples sont standardisées au niveau international pour la commercialisation et la comptabilisation de l'énergie électrique.
Formule(s)
La relation entre l'énergie (E), la puissance (P) et le temps (t) est :
Hypothèses
On suppose que la centrale fonctionne à sa puissance nominale de 50.03 MW de manière continue et constante pendant 24 heures.
Donnée(s)
On a besoin de la puissance électrique et de la durée d'une journée.
- Puissance électrique, \(P_{\text{elec}}\) = 50.03 MW
- Durée, \(t\) = 24 heures
Astuces
Pour obtenir un résultat directement en MWh, il suffit de multiplier des MW par des heures. C'est la méthode la plus rapide et la moins sujette aux erreurs de conversion.
Schéma (Avant les calculs)
On peut visualiser l'énergie comme l'aire sous la courbe de la puissance en fonction du temps. Pour une puissance constante, cette aire est un simple rectangle.
Énergie = Puissance x Temps
Calcul(s)
On multiplie la puissance par le nombre d'heures dans une journée.
Schéma (Après les calculs)
Le résultat peut être représenté par une icône symbolisant une grande quantité d'énergie, pour donner une idée de l'échelle de production.
Production d'énergie journalière
Réflexions
1200 MWh, c'est une quantité d'énergie considérable. Pour donner un ordre de grandeur, la consommation moyenne d'un foyer français (hors chauffage) est d'environ 2.7 MWh par an. Cette centrale peut donc alimenter l'équivalent de plus de 440 foyers pendant une année entière, en une seule journée de production.
Points de vigilance
Attention aux unités. Si la puissance est en Mégawatts (MW) et le temps en heures (h), l'énergie sera directement en Mégawattheures (MWh). N'essayez pas de convertir le temps en secondes si ce n'est pas nécessaire, cela complexifie le calcul.
Points à retenir
- Énergie = Puissance × Temps.
- Le kWh (et ses multiples) est l'unité d'énergie la plus pratique en électricité.
- Une centrale produit de l'énergie en continu à partir d'une puissance instantanée.
Le saviez-vous ?
La production électrique mondiale annuelle se mesure en milliers de TWh (Térawattheures). 1 TWh = 1 milliard de kWh. La production hydroélectrique mondiale est d'environ 4 400 TWh par an.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Combien d'énergie (en MWh) la centrale produirait-elle en seulement 30 minutes ?
Question 4 : Quel serait l'impact d'une réduction de 10% du rendement global sur la puissance électrique nette ?
Principe
Cette question vise à évaluer la sensibilité de la production électrique au rendement de l'installation. Le rendement est un facteur direct de performance ; toute variation, même faible, a un impact proportionnel sur le résultat final.
Mini-Cours
Une réduction de 10% sur une valeur signifie qu'on la multiplie par (1 - 10/100) = 0.9. Le nouveau rendement sera donc plus faible, et par conséquent la puissance électrique produite diminuera proportionnellement, car la puissance hydraulique d'entrée reste inchangée.
Remarque Pédagogique
En ingénierie, on réalise souvent des "études de sensibilité" comme celle-ci. Elles permettent d'identifier les paramètres les plus influents d'un système et de concentrer les efforts d'optimisation (et les investissements) là où ils auront le plus d'impact.
Normes
Pas de norme spécifique, il s'agit d'une application de calculs de pourcentage.
Formule(s)
On calcule d'abord le nouveau rendement, puis la nouvelle puissance électrique.
Hypothèses
On suppose que seuls le rendement change. Le débit et la hauteur de chute restent constants.
Donnée(s)
On part des données initiales et du résultat de la question 1.
- Puissance hydraulique, \(P_{\text{hyd}}\) = 58.86 MW
- Rendement initial, \(\eta_{\text{initial}}\) = 0.85
Astuces
Puisque la puissance électrique est directement proportionnelle au rendement, une baisse de 10% du rendement entraînera une baisse de 10% de la puissance électrique. On peut donc calculer directement : \(P_{\text{elec, nouveau}} = P_{\text{elec, initial}} \times 0.9\).
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma illustre la baisse du coefficient de rendement, qui va impacter la répartition de la puissance.
Baisse du rendement
Calcul(s)
On enchaîne les deux étapes de calcul.
Étape 1 : Calcul du nouveau rendement
Étape 2 : Calcul de la nouvelle puissance électrique
Étape 3 : Perte de puissance
Schéma (Après les calculs)
Ce diagramme compare les deux situations. On voit clairement que la part des pertes augmente au détriment de la puissance électrique utile.
Comparaison des bilans de puissance
Réflexions
Une baisse de 10% du rendement (passant de 85% à 76.5%) ne semble pas énorme, mais elle entraîne une perte de production de 5 MW. Sur une année, cette perte représente une quantité d'énergie et un manque à gagner financier considérables. Cela souligne l'importance de la maintenance et de la technologie des turbines et alternateurs.
Points de vigilance
Attention à ne pas faire une soustraction. Une "réduction de 10%" ne signifie pas \(\eta - 0.10\), mais bien \(\eta \times (1 - 0.10)\).
Points à retenir
- La puissance de sortie est directement proportionnelle au rendement.
- Même une petite variation de rendement a un impact significatif sur la production à long terme.
Le saviez-vous ?
L'usure des pales de la turbine par cavitation (formation de bulles de vapeur qui implosent) est une cause majeure de la baisse de rendement d'une centrale hydroélectrique au fil du temps.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Quelle serait la puissance (en MW) si le rendement était amélioré de 5% (par rapport à la valeur initiale de 0.85) ?
Question 5 : Si la centrale avait une hauteur de chute de 60 mètres, quelle serait la nouvelle puissance électrique nette ?
Principe
Ici, on analyse l'influence du paramètre géographique le plus important : la hauteur de chute. La puissance est directement proportionnelle à cette hauteur. Cette question permet de quantifier cet impact direct.
Mini-Cours
La formule \( P_{\text{hyd}} = \rho \cdot g \cdot Q \cdot H \) montre une relation linéaire entre la puissance et la hauteur H. Si tous les autres paramètres sont constants, diviser H par deux divisera P par deux. C'est une relation de proportionnalité directe.
Remarque Pédagogique
Cette question illustre pourquoi le choix du site est la décision la plus critique dans un projet hydroélectrique. Un bon site avec une grande hauteur de chute est une ressource extrêmement précieuse. On ne peut pas "améliorer" la géographie, contrairement à un rendement.
Normes
Pas de norme applicable, il s'agit d'une application directe de la formule physique.
Formule(s)
On recalcule la puissance hydraulique avec la nouvelle hauteur, puis on applique le rendement.
Hypothèses
On suppose que le débit et le rendement restent identiques malgré le changement de hauteur, ce qui est une simplification. En réalité, le type de turbine et son rendement optimal dépendent de la hauteur de chute.
Donnée(s)
Toutes les données sont identiques, sauf la hauteur.
- Données initiales, avec \(H_{\text{nouveau}}\) = 60 m
Astuces
Puisque la puissance est directement proportionnelle à H, si H est divisée par 2 (120 m -> 60 m), la puissance finale sera aussi divisée par 2. On peut donc prendre le résultat de la question 2 (50.03 MW) et le diviser par 2 pour une réponse rapide.
Schéma (Avant les calculs)
Le schéma compare visuellement la hauteur de chute initiale et la nouvelle hauteur réduite de moitié.
Comparaison des hauteurs de chute
Calcul(s)
Le calcul est direct.
Étape 1 : Nouvelle puissance hydraulique
Étape 2 : Nouvelle puissance électrique
Schéma (Après les calculs)
Ce diagramme compare la puissance électrique produite dans les deux scénarios, mettant en évidence la forte dépendance à la hauteur de chute.
Impact de la hauteur sur la puissance
Réflexions
En divisant la hauteur de chute par deux (de 120 m à 60 m), on divise la puissance électrique nette quasiment par deux (de 50.03 MW à 25.02 MW). Cela montre pourquoi les sites à haute chute sont si recherchés for les grands projets hydroélectriques (centrales de lac) par rapport aux centrales au fil de l'eau sur des fleuves à faible dénivelé.
Points de vigilance
Assurez-vous de bien identifier quel paramètre change et lesquels restent constants. Ici, seul H change. Une erreur commune serait de modifier un autre paramètre par inadvertance.
Points à retenir
- La puissance est directement proportionnelle à la hauteur de chute.
- Le potentiel d'un site hydroélectrique dépend fortement de sa topographie.
Le saviez-vous ?
Les centrales "au fil de l'eau" ont de très faibles hauteurs de chute (quelques mètres) mais compensent par des débits très importants (ceux d'un fleuve). À l'inverse, les centrales de lac en montagne ont des hauteurs de plusieurs centaines de mètres mais des débits plus faibles.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Quelle serait la puissance (en MW) si la hauteur était de 150 m (en gardant Q=50 m³/s et \(\eta\)=0.85) ?
Question 6 : Calculez le volume d'eau nécessaire pour produire 1 MWh d'énergie.
Principe
Cette question inverse la logique : au lieu de calculer l'énergie produite par un certain débit, on calcule le volume d'eau total nécessaire pour atteindre un objectif d'énergie. Cela permet de se représenter concrètement la "consommation" d'eau de la centrale pour produire une quantité d'énergie donnée.
Mini-Cours
Le débit volumique \(Q\) est le volume \(V\) qui s'écoule par unité de temps \(t\), soit \(Q = V/t\). On peut donc en déduire que \(V = Q \cdot t\). Si nous pouvons calculer le temps \(t\) nécessaire pour produire une énergie \(E\) à une puissance \(P\), nous pourrons trouver le volume total \(V\).
Remarque Pédagogique
Ce calcul est essentiel pour la gestion des réservoirs. Les opérateurs de barrage doivent savoir combien de "stock" d'eau ils doivent libérer pour répondre à une demande d'énergie sur le réseau, surtout pendant les pics de consommation.
Normes
Pas de norme spécifique, il s'agit d'une application de formules physiques et de conversions d'unités.
Formule(s)
On calcule d'abord le temps nécessaire pour produire l'énergie, puis on en déduit le volume total écoulé.
Hypothèses
On suppose que la centrale fonctionne à sa puissance et son débit nominaux de manière constante pendant la production de cette énergie.
Donnée(s)
On utilise la puissance électrique calculée et le débit.
- Énergie cible, \(E\) = 1 MWh
- Puissance électrique, \(P_{\text{elec}}\) = 50.03 MW
- Débit volumique, \(Q\) = 50 m³/s
Astuces
On peut combiner les formules : \(V = Q \cdot (E/P)\). Cela permet de faire le calcul en une seule étape, mais attention à la cohérence des unités !
Schéma (Avant les calculs)
On cherche le volume V d'un "paquet" d'eau qui, en passant dans la turbine, va générer une quantité d'énergie E de 1 MWh.
Volume d'eau pour 1 MWh
Calcul(s)
On convertit d'abord les unités, puis on calcule.
Étape 1 : Conversion des unités en SI
Étape 2 : Calcul du temps nécessaire (en secondes)
Étape 3 : Calcul du volume d'eau (en m³)
Schéma (Après les calculs)
Pour visualiser ce volume, on le compare à une piscine olympique (qui fait environ 2500 m³).
Comparaison de Volume
Réflexions
Il faut donc environ 3600 mètres cubes d'eau, soit l'équivalent d'environ une piscine olympique et demie, pour produire 1 MWh. Cette quantité d'énergie correspond à la consommation annuelle d'un ménage moyen en France (hors chauffage). Cela illustre bien l'immense quantité d'eau qui doit être gérée par les barrages.
Points de vigilance
La principale difficulté est la gestion des unités. La puissance est en MW et l'énergie en MWh. Il faut tout convertir dans une base cohérente (par exemple, Joules, Watts, secondes) pour éviter les erreurs. Ne divisez pas des MWh par des MW pour obtenir des secondes !
Points à retenir
- La gestion de l'eau est cruciale : un volume d'eau correspond à un stock d'énergie potentielle.
- La conversion entre les unités d'énergie (Joule) et les unités électriques (Wh) est fondamentale : 1 Wh = 3600 J.
Le saviez-vous ?
Le lac du barrage de Serre-Ponçon, l'un des plus grands de France, contient 1.2 milliard de mètres cubes d'eau. Avec les données de notre exercice, ce volume permettrait de produire environ 333 500 MWh, soit la consommation annuelle d'environ 123 000 foyers.
FAQ
Résultat Final
A vous de jouer
Combien de volume d'eau (en m³) faudrait-il si le rendement était de 100% pour produire 1 MWh ?
Outil Interactif : Simulateur de Puissance
Utilisez les curseurs pour faire varier la hauteur de chute et le débit de la centrale. Observez en temps réel l'impact sur la puissance électrique produite et sur le graphique. Le rendement est fixé à 85%.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Quelle est l'unité de la puissance dans le Système International ?
2. Si on double la hauteur de chute (H) sans changer le débit, comment évolue la puissance hydraulique ?
3. Un rendement de 1 (ou 100%) signifie que...
4. Quelle est la forme d'énergie primaire utilisée par une centrale hydroélectrique ?
5. Que représente le symbole \( \rho \) (rho) dans la formule de la puissance ?
- Puissance Hydraulique
- Puissance théorique contenue dans un écoulement d'eau due à sa hauteur et son débit, avant toute conversion énergétique.
- Rendement (\(\eta\))
- Rapport entre la puissance utile (électrique) en sortie et la puissance absorbée (hydraulique) en entrée. Il est toujours inférieur à 1.
- Hauteur de chute (H)
- Différence d'altitude verticale entre la surface de l'eau dans le réservoir et l'axe de la turbine.
- Débit Volumique (Q)
- Volume d'eau qui traverse une section (la turbine) par unité de temps. S'exprime en m³/s.
D’autres exercices d’énergie rénouvelable:
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