Bac ES-L Polynésie 2018 session septembre

PARTIE 2 (6 points) - THÈME « DÉFI ÉNERGÉTIQUE
Energy Observer

Energy Observer est un catamaran unique. Autonome en énergie et propulsé grâce aux sources d’énergie renouvelable, c’est la combinaison de différentes sources d’énergie qui le rend si particulier.
D’après Victorien Errussard, le capitaine, « ce bateau se veut un symbole du mix énergétique, pour pallier les problèmes d’intermittence du renouvelable ».
En effet, sur Energy Observer, le soleil et le vent sont les principales sources d’énergie nécessaires au fonctionnement du bateau. Le surplus d’énergie électrique produit est stocké dans des batteries ou utilisé pour transformer l’eau de mer en dihydrogène et en dioxygène grâce à un électrolyseur. Le dihydrogène, ainsi produit et stocké à bord, alimente ensuite la pile à combustible pour produire de l’électricité.

www.bateaux.com

D’après Les Savanturiers, CEA du 20 avril 2017

On cherche à vérifier l’autonomie énergétique du bateau.

Document 1 : Quelques équipements du bateau
- Des panneaux photovoltaïques d’une surface égale à 130 m2 et de puissance maximale 21 kW.
- Deux éoliennes de puissance maximale égale à 1 kW chacune.
- Des batteries pouvant délivrer ensemble une énergie maximale égale à 100 kWh.
- Une pile à combustible de puissance maximale égale à 22 kW.
- Deux moteurs électriques de puissance maximale égale à 40 kW chacun.

D’après www.energy-observer.org

Document 2 : Pouvoir calorifique et rejet de dioxyde de carbone de différents carburants lors de leur combustion complète

Carburant	Pouvoir calorifique* (en MJ/kg)	Masse de dioxyde de carbone produit par kg de carburant (en kg)
Dihydrogène	120	0
Gazole	42,5	3,4
Gaz naturel	48	3

* Energie dégagée sous forme de chaleur par la réaction de combustion complète d’un kilogramme de carburant avec du dioxygène

QUESTIONS
A partir de vos connaissances et de l’étude des documents, répondre aux questions suivantes :
Question 1 :
Indiquer en quoi les technologies utilisées sur ce bateau permettent de « pallier les problèmes d’intermittence » des sources d’énergie renouvelable.
Question 2 :
Question 2.a : Si les batteries alimentaient seules les moteurs du bateau fonctionnant à puissance maximale, calculer la durée (en heure et minute) pendant laquelle elles pourraient le faire.
Question 2.b : En déduire la nécessité d’une pile à combustible à bord du navire.
Question 3 :
Recopier et compléter les chaines énergétiques suivantes :
Question 3.a : Chaine énergétique de l’électrolyseur :

Question 3.b : Chaine énergétique de la pile à combustible :

Question 4 :
Bien qu’il présente certains inconvénients, le dihydrogène présente des avantages comme source d’énergie. Citer deux avantages que présente l’utilisation du dihydrogène pour la propulsion de ce bateau.