TIPE : Etude d’un barrage hydro-électrique pour optimiser son efficacité.

I – Relations entre les différentes énergies mises en jeu.
CONSERVATION DE LA MASSE.
CONSERVATION DU DEBIT : S1×V1 = S2×V2 : équation de continuité => la vitesse de l’eau augmente quand la section diminue.
1 - Energies potentielle et cinétique.
L’Energie potentielle est transformée en énergie cinétique comme le montre les théorèmes de Bernoulli et Torricelli * , d’où :
V12/2 + gh1 + p1/ρ = V22/2 + gh2 + p2/ρ V=(2gh)1/2 . (A démontrer)
On obtient donc l’énergie cinétique du système : Ec = 1/2mV^2. * Je ne sais pas si le théorème de Torricelli peut vraiment s’appliquer dans le cas d’une conduite forcée verticale.

2 - Energie mécanique. Puis Vr = ½ Vi pour obtenir le meilleur rendement possible entre la vitesse de rotation de l’eau et celle de la roue. (Démonstration en cours de compréhension !)

II - Transformation en énergie électrique en privilégiant le meilleur rendement. 1 – Turbines. A) Description.
Il existe deux types de turbines :
Les turbines à action sont caractérisées par le fait que la pression de l’eau à l’entrée et à la sortie de la roue est la même. A la sortie de la conduite forcée, l’énergie fournie est intégralement cinétique. En effet, l’énergie potentielle est transformée en énergie cinétique par les injecteurs. Ce n’est donc que par la vitesse de l’eau que la turbine est mise en mouvement.
Les turbines à réaction sont caractérisées par une différence de pression d’eau entre l’entrée et la sortie de la roue. Elles ont la particularité d’être immergée de telle manière qu’elles utilisent à la fois l’énergie cinétique de l’eau et celle provoquée par la différence de pression. => Différentes turbines : * La turbine Pelton (chutes hautes, débit d’eau faible) * La turbine à Kaplan (chutes faibles, débit élevé) * La turbine Francis (chute faible et débit moyen)

B) Choix et spécificité de