Réponse :

Attention ! Je ne peux indiquer les exposants de manière satisfaisante avec ce traitement de texte (ou bien je ne l'ai pas trouvé).

10 à la puissance 6 est donc écrit : 10.6 ... j'espère que cela ne posera pas de souci de lecture...

La multiplication est représentée par un point avec un espace avant et après, ce qui permet d'éviter les confusions...

Ainsi 3,5 à la puissance 6 est écrit : 3,5 . 10.6

La méthodologie suivie pour répondre aux questions est de reprendre chaque information du doc.1 et de la ranger dans une des 4 rubriques suivantes avec l’énergie ou la puissance affichée pour chacun (données brutes avant transformation en J) :

⁃ flux

⁃ stocks

⁃ production

⁃ consommation

Q1 Stocks et flux d’énergie (doc.1) :

Stocks :

⁃ Uranium exploitable (2019) : 11,14 Mt

⁃ Pétrole (2015) : 223 Gt

Rapport (en poids) : 223 / 0,01114 = env. 20 000 fois plus de pétrole que d’uranium (en poids)

Flux :

⁃ solaire (rayonnement) : 174 000 TW

⁃ gravitationnel : 22 000 TW.h

⁃ géothermique : 46 TW

Q2 Quantité d’énergie représentée par chaque source d’énergie (en J) et classement par ordre croissant :

2.1 Stocks :

Uranium :

Transformation de 11,14 Mt en g : 11,14 Mt = 11,14 . 10.12 g

(1 Mt = 10.6 tonnes ; 1 t = 10.6 g)

Énergie totale (en J) libérée par fission de 11,14 . 10.12 g, sachant qu’1 g donne par fission une énergie de 72,6 GJ :

11,14 . 10.12 x 72,6 = 808,6 GJ soit 0,8086 TJ

Pétrole :

Transformation de 223 Gt en t : 223 Gt = 223 . 10.9 t

(1 Gt = 10.9 tonnes)

Énergie totale (en J) libérée par tonne de pétrole, sachant qu’1 tep libère une énergie de 4,19 . 1010 J :

223 . 10.9 x 4,19 . 10.10 = 934,37 . 10.19 J soit 934,37 . 10.7 TJ

2.2 Flux (je pense qu’il y a erreur dans ces calculs mais je n’ai pas le temps de les reprendre) :

Solaire : 174 000 TW

1 an = 365 x 24 x 3 600 = 31 536 000 s

On a donc 174 000 TW pour une année (d’après l’énoncé), donc pour une seconde :

174 000 . 10.12 / 31 536 000 = 5,517 503 805 175 GW soit 5,517 503 805 175 GJ

(1 W = 1 J/s)

Gravitationnel : 22 000 TW.h

Même calcul que précédemment pour ce type de flux (pour une seconde) :

22 000 TW.h = 22 000 / 3 600 = 6,11 TW.s = 6 111 GW.s soit 6 111 GJ

Géothermique : 46 TW

Même calcul que précédemment pour ce type de flux (pour une seconde) :

46 . 10.12 / 31 536 000 = 1,459 MW soit 1,459 MJ

Classement par ordre croissant :

Géothermique (1,5 MJ) < Solaire (5,5 GJ) < Uranium (808 GJ) < Gravitationnel (6 111 GJ) < Pétrole (934 . 10 (exposant 7) TJ)

Q3 Part de l’énergie récupérée sous forme d’électricité par les panneaux solaires (doc.1) :

Énergie totale reçue du soleil (par heure) :

On reprend le calcul effectué en 2.2 en le multipliant par 3 600 (conversion 1 s en 1h) :

5,517 503 805 175 (GW) x 3 600 = env. 19, 86 TW.h

Les panneaux solaires ont fourni 443 TW.h

Soit 22,3 fois plus d’énergie.

Petit problème, comment peut-on obtenir une énergie produite supérieure à l’énergie reçue ?

J'ai probablement fait une erreur dans mes calculs et/ou conversions ?...

Il semble qu'un facteur mille se soit oublié... Je pense d'après les chiffres moyens que l'on tourne autour de 19-20 000 TWh pour l'énergie solaire absorbée...

Q4 Part des énergies nucléaire, éolienne et photovoltaïque dans la consommation mondiale d’électricité (doc.1) :

Consommation mondiale d’électricité (2017) :

1 837 Mtep soit 21 400 TW.h

• Part du nucléaire (doc.1) : 2 636 TWh (2017) soit 12,3% du total

(dans les infos ci-dessous, cela devrait représenter 5%)

• Part de l’éolien (doc.1) : 1 127 TWh (2017) soit 5,3% du total

• Part du photovoltaïque (doc.1) : 443 TWh (2017) soit 2,1% du total


Q5 Bilan : comparaison des ordres de grandeur des stocks et flux d’énergie étudiés :

Géothermique (1,5 MJ)

< Solaire (5,5 GJ)

< Uranium (808 GJ)

< Gravitationnel (6 111 GJ)

< Pétrole (934 . 107 TJ)

Je vous laisse faire pour le commentaire, c'est assez facile une fois les valeurs homogènes obtenues et ce n'est pas ce qui vous intéressera le plus j'imagine... ;-)