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Electricité
Un pylône avec des icônes divers : la chaîne de l'énergie
Un pylône avec des icônes divers : la chaîne de l'énergie

Comment fonctionne la chaîne de l'énergie ?

Si vous avez le nez sur le cours de physique-chimie de votre enfant et que vous tentez de lui expliquer en quoi consiste la chaîne de l’énergie (et par la même occasion de la comprendre 🙃), alors vous êtes au bon endroit !

Chez Ekwateur, on aime bien vulgariser les notions complexes pour qu’elles soient accessibles à tous. Si votre enfant obtient une bonne note à son contrôle, vous penserez à nous !

C’est quoi la chaîne de l’énergie ? Définition

Rentrons tout de suite dans le vif du sujet et voyons ensemble ce qu’est précisément une chaîne d’énergie (ou chaîne de l’énergie).

Pour représenter de façon imagée le fonctionnement d’un objet technique nécessitant de l’énergie, on a recours à la chaîne de l’énergie. Concrètement, on liste les étapes nécessaires pour récupérer l’énergie et l’utiliser pour faire fonctionner l’appareil. Eh oui, on ne peut pas utiliser l’énergie dans sa forme brute pour ça (ou seulement dans de très rares cas) !

Ces étapes sont représentées par des blocs dits fonctionnels qui forment ensemble un diagramme. Dans la plupart des cas, la première étape consiste à alimenter l’objet en énergie, alors que la dernière a pour objectif de la transmettre dans l’ensemble des composants afin de mener à une action finale (démarrage de l’appareil, par exemple). Le parcours pour atteindre cet objectif est appelé flux d’énergie.

Quelle est la différence entre chaîne d’énergie et chaîne d’information ?

La chaîne d’énergie désigne le parcours suivi par l’énergie, depuis sa source jusqu’à son utilisation finale. La chaîne d’information, elle, liste les éléments de l’objet technique qui traitent et captent des informations, et les ordres à donner à la chaîne d’énergie.

Par exemple, l’action “Acquérir” qui entame la chaîne d’information peut être illustrée par le fait de récupérer des informations (données) via un capteur (température, luminosité, etc.). 

On retrouve quatre principales actions dans la chaîne d’information : 

  1. Acquérir : récupérer l’information
  2. Traiter : tel un microprocesseur pour ordinateur, le microcontrôleur va analyser les différents types de signaux électriques. C’est en quelque sorte le cerveau de la machine !
  3. Communiquer : l’objectif est d’assurer l’interface entre l’utilisateur et d’autres systèmes
  4. Transmettre : donner les ordres à la chaîne d’énergie

Quelles sont les étapes (composants) de la chaîne d’énergie ?

De manière générale, on retrouve 5 composants dans une chaîne d’énergie, survenant à partir d’une source d’alimentation en énergie : 

  1. Alimenter 
  2. Stocker
  3. Distribuer
  4. Convertir 
  5. Transmettre

Il s’agit des composants les plus fréquents, toutefois il n’est pas nécessaire qu’ils soient tous présents. Le principe est le même pour toute centrale électrique : convertir une source d’énergie en énergie électrique.

Pour un appareil électroménager, le but est différent : on convertit de l’énergie électrique en énergie mécanique, électromagnétique ou encore thermique (produire de la chaleur).

Chaque chaîne d’énergie débute avec une source d’énergie (ou énergie d’entrée) qui peut être de type solaire, thermique, éolienne, électrique, hydraulique, géothermique ou hydrolienne.

Alimenter

La fonction “Alimenter” se traduit par le fait de récupérer l’énergie dans sa forme brute afin d’alimenter l’objet technique en question. Cette action peut se faire par le biais d’une prise électrique ou d’une pile électrique, par exemple.

On distingue deux types d’énergie électrique : 

  1. L’énergie par courant, fournie via le réseau public d’électricité de type courant alternatif
  2. L’énergie locale, récupérée grâce à une production ou stockée dans un système de batterie (piles)

Stocker

Dans certains cas, l’énergie récupérée est ensuite stockée pour une utilisation ultérieure. Pour cela, on peut avoir recours à une batterie, un réservoir ou encore un accumulateur.

Distribuer

Une fois que l’énergie est insérée dans l’appareil, il faut ensuite la distribuer aux différents composants (appelés actionneurs) de l’objet. Deux cas de figure se présentent : l’énergie est distribuée en tout ou rien (le mot technique, c'est commutation) ou alors envoyée graduellement. Quoi qu’il arrive, le but est de répartir l’énergie de façon contrôlée.

Ce sont bien souvent les fameux câbles électriques composés de cuivre qui permettent cette distribution d’énergie.

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Convertir

On a récupéré l’énergie et elle a été distribuée vers les actionneurs. C’est bien, mais cette énergie électrique doit être convertie en énergie mécanique (ou autre type d’énergie) afin de faire fonctionner notre objet technique !

C’est là qu’interviennent les moteurs, les dynamos, les résistances chauffantes… On peut identifier deux types de moteurs électriques, afin de s’adapter aux deux types de courants (continu ou alternatif) et qui portent le même nom : 

  1. Moteur à courant alternatif
  2. Moteur à courant continu

Transmettre

Nous arrivons enfin à la dernière étape qui consiste à délivrer l’énergie mécanique (ou force mécanique) via des mécanismes (les mots sont bien faits, quand même 😉 !), jusque dans les composants qui permettent d’effectuer l’action finale.

Exemples de chaînes d’énergie selon les moyens de production

Afin de mieux visualiser ce à quoi ressemble une chaîne de l’énergie, voici quelques exemples associés à différents appareils et centrales électriques.

Panneau solaire photovoltaïque

Dans le cas de panneaux solaires photovoltaïques, l'énergie d’entrée est l’énergie solaire, récupérée par le biais des rayonnements solaires. La chaîne d’énergie se présente ensuite de cette manière : 

  1. Capter : via les capteurs solaires
  2. De l’énergie thermique est perdue vers l’extérieur
  3. De l’énergie électrique est envoyée vers l’appareil à alimenter

Centrale nucléaire

Dans le cas d’une centrale nucléaire, c’est l’uranium qui est l’énergie d’entrée. La chaîne énergétique se présente de cette façon : 

  1. Alimenter : via le réacteur
  2. Convertir : grâce au générateur de vapeur qui transforme l’énergie thermique en énergie mécanique
  3. Transmettre : par l’intermédiaire des turbines et de l’alternateur

Éolienne

Une éolienne s’alimente grâce à la puissance du vent. La chaîne de l’énergie prend la forme suivante : 

  1. Alimenter : via les pales de l’éolienne (énergie mécanique éolienne devient de l’énergie mécanique cinétique)
  2. Convertir : en énergie électrique, grâce au rotor de l’éolienne et à l’alternateur

Exemple d’une serrure avec chaîne d’information

Pour terminer et mieux comprendre la chaîne d’énergie et d’information, voici l’exemple d’une serrure à code. La chaîne d’information se présente de la manière suivante : 

  1. Alimenter : via une pile électrique
  2. Distribuer : interface à transistor et relais
  3. Convertir : via un moteur à courant continu (de l’énergie électrique à l’énergie mécanique)
  4. Transmettre : réducteur à came qui ouvre la serrure (ou la garde fermée si le code est erroné)

La chaîne d’information envoie quant à elle les ordres à la chaîne d’énergie et traite les informations : 

  1. Acquérir : clavier numérique et bouton de validation du code
  2. Traiter : carte électronique à microcontrôleur
  3. Communiquer : lumière verte ou rouge et son pour identifier un bon ou un mauvais code 

L’action finale sera de déverrouiller la porte si le code ou le badge est valide.

Vous êtes maintenant incollable sur la chaîne de l’énergie et la chaîne d’information. On compte sur vous pour transmettre tout ce savoir à votre bout’chou afin de réussir son contrôle de techno !

Sources

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwit-smV2s78AhWdcKQEHYdZD_oQFnoECBcQAw&url=https%3A%2F%2Fclaude-cornac.ecollege.haute-garonne.fr%2FlectureFichiergw.do%3FID_FICHIER%3D1509966245249&usg=AOvVaw1T1JiGXTQmlKVfIpeRz0UR 

http://aucourt-technologie.com/Doc/9.-chaine-d-energie.pdf

La chaîne d’énergie- Collège- Technologie - Maxicours. (s. d.). MAXICOURS.https://www.maxicours.com/se/cours/la-chaine-d-energie--college--technologie/

La chaîne d’énergie et la chaîne d’information - Technologie - 3e. (s. d.).https://www.assistancescolaire.com/eleve/3e/technologie/reviser-une-notion/3_tec_14

Chaîne d’énergie et chaîne d’information. (s. d.). Technologie 3ème.http://usine.eklablog.com/chaine-d-energie-et-chaine-d-information-a135758370

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