Sujet du bac ES-L Sciences (1ère) 2019, Slides de Énergie

Télécharge Sujet du bac ES-L Sciences (1ère) 2019 et plus Slides au format PDF de Énergie sur Docsity uniquement! 19SCELMLR1 Page 1 sur 9 BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2019 SCIENCES Mercredi 19 juin 2019 ÉPREUVE ANTICIPÉE SÉRIES ES et L Durée de l’épreuve : 1 heure 30 - Coefficient : 2 Le sujet comporte 9 pages, numérotées de 1/9 à 9/9. L’usage de la calculatrice n’est pas autorisé. Le candidat traite les trois parties du sujet. 19SCELMLR1 Page 2 sur 9 PARTIE 1 : REPRÉSENTATION VISUELLE (8 POINTS) Les feuilles d’automne C’est durant les mois d’automne, lorsque les arbres encore feuillus prennent des couleurs chatoyantes, que Claude préfère emprunter les chemins forestiers de sa région. Mais son ami, Camille, dit ne pas observer de grands changements par rapport aux couleurs de l’été. On cherche à comprendre pourquoi Camille, atteint d’une protanopie (forme de daltonisme), ne perçoit pas autant que Claude le changement de couleur des feuilles en automne. Document 1 : séparation et identification des pigments d’une feuille d’érable par chromatographie sur couche mince Chromatogrammes obtenus à partir d’une feuille d’érable prélevée en été et en automne 1 : dépôt initial 3 : chlorophylle b 5 : β-carotène 2 : xanthophylles 4 : chlorophylle a Les deux chromatographies ont été réalisées dans les mêmes conditions. Source : d’après http://scienceonstage.be/ 19SCELMLR1 Page 5 sur 9 PARTIE 2 : DÉFI ÉNERGÉTIQUE (6 POINTS) Stocker de l’énergie Avec l’essor des énergies renouvelables, la capacité mondiale de stockage de l’énergie devrait tripler d’ici l’année 2030. Une solution compétitive économiquement est à l’étude. Il s’agit du projet StEnSea (Stored Energy in the Sea). Document 1 : description du projet Des énormes sphères creuses en béton sont installées sous la mer. C’est avec ce dispositif que des chercheurs allemands de l’institut Fraunhofer IWES veulent créer un nouveau système de stockage de l’énergie adapté aux éoliennes en mer. Dans les sphères en béton, l’électricité en surplus produite par les éoliennes est utilisée pour pomper de l’eau hors de la sphère immergée. Pour récupérer l’énergie, il suffit alors d’ouvrir les vannes pour que l’eau rentre à nouveau dans la sphère en faisant tourner au passage une turbine. La quantité d’énergie produite augmente avec la pression exercée par l’eau sur la turbine. L’impact sur l’environnement de ce dispositif est mineur. L’équipe du projet a évalué les conditions de fonctionnement optimal pour un tel système. Une sphère de diamètre 30 mètres, placée à une profondeur de 700 mètres, pourrait stocker une énergie d’environ 20 MWh. Le rendement de ce dispositif pourrait avoisiner les 85 %. Une ferme d’éoliennes off-shore pourrait exploiter la capacité de stockage d’un système comprenant 5 à 120 sphères immergées. Source : d’après https://www.researchgate.net/ 19SCELMLR1 Page 6 sur 9 Document 2 : évolution de la pression exercée par l’eau en fonction de la profondeur Document 3 : la batterie lithium-ion, une autre solution pour le stockage de l’énergie Les batteries lithium-ion sont utilisées dans les véhicules électriques ainsi que dans les fermes de batteries. L’américain Elon Musk a construit en Australie la plus grande ferme de batteries du monde. Cette ferme appelée Powerpack a pour mission de réguler la demande énergétique et de stocker l’énergie provenant d’un parc éolien. La ferme peut stocker une énergie totale de 129 MWh. Elle pourra ainsi alimenter 8000 foyers pendant 24 heures ou 30 000 maisons pendant une heure en cas de panne générale. Source : d’après https://www.sciencealert.com Question 1 Justifier la nécessité de stocker l’énergie produite par les éoliennes. Question 2 Expliquer l’intérêt d’immerger le dispositif à une grande profondeur. Question 3 Lorsque les sphères se remplissent d’eau et que l’énergie stockée est restituée, préciser sur la copie, sans recopier la chaîne énergétique ci-dessous, le numéro du cadre et lui associer une expression choisie parmi les suivantes : énergie chimique - énergie électrique - énergie lumineuse - énergie mécanique - énergie thermique –énergie nucléaire 0 20 40 60 80 100 120 0 200 400 600 800 1000 1200 P re ss io n (b ar ) Profondeur (mètres) Énergie thermique Turbine Cadre 1 Cadre 2 19SCELMLR1 Page 7 sur 9 Question 4 L’équipe du projet a évalué qu’une sphère pourrait stocker une énergie d’environ 20 MWh. 4.1. Retrouver cette valeur par un calcul à l’aide des données. 4.2. Calculer l’énergie stockée par un parc de 100 sphères et la comparer à la capacité de stockage de la ferme Powerpack implantée en Australie. Commenter brièvement le résultat.