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Activité 12 – Le barrage hydroélectrique SITUATION PRO

Chapitre 1 – Évaluer la puissance consommée | Terminale Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

Objectifs :

Situation – exploitation d'un barrage de montagne

Yanis, technicien d'exploitation hydraulique, suit la production d'un barrage alpin. L'eau de la retenue tombe d'une hauteur \(h\) dans une conduite forcée et fait tourner une turbine. La production dépend de la hauteur de chute et du débit d'eau turbiné.

Document — réglage de référence

Problématique : De quoi dépend la puissance d'un barrage, et comment varie-t-elle quand on change la hauteur ou le débit ?

Question 1 APP

D'après la mise en garde de la simulation, le barrage est-il une machine thermique ? Quelle forme d'énergie de l'eau est utilisée ?

Non : ce n'est pas une machine thermique (pas de chaleur ni de combustion). On utilise l'énergie mécanique de position de l'eau (énergie potentielle \(E_p = m\,g\,h\)), convertie en électricité. C'est une énergie renouvelable.

Question 2 APP

Avec le réglage de référence, relève dans la simulation la puissance électrique (en MW) et le nombre de foyers alimentés.

Environ 66,7 MW et ≈ 111 000 foyers.

Question 3 REA

Vérifie par le calcul : \(P = \rho \times g \times Q \times h \times \eta\). (Attention aux unités : le résultat est en watts.)

\(P = 1000 \times 9{,}81 \times 80 \times 100 \times 0{,}85\)

\(P \approx 667\,000\,000\ \text{W} = \mathbf{66{,}7\ \text{MW}}\). ✓

Question 4 ANA

Dans la simulation, double le débit (de 80 à 160 m³/s) en gardant le reste. Que devient la puissance ? Recommence en doublant la hauteur. Quelle relation reconnais-tu ?

Doubler le débit double la puissance ; doubler la hauteur double aussi la puissance. La puissance est proportionnelle au débit et à la hauteur (chacun apparaît une seule fois dans la formule, sans puissance ni carré).

Question 5 REA

Avec le réglage de référence, calcule l'énergie produite en une journée : \(E = P \times t\) (t = 24 h). Exprime en MWh, puis vérifie avec la simulation.

\(E = 66{,}7\ \text{MW} \times 24\ \text{h} = \mathbf{1\,601\ \text{MWh/jour}}\) (≈ 1 600 MWh).

Question 6 REA

La simulation affiche une recette de vente. Avec 1 600 MWh/jour à 60 €/MWh, calcule la recette journalière.

\(1\,600 \times 60 = \mathbf{96\,000\ \text{€}/jour}\) environ.

Question 7 VAL

Un barrage de plaine a une faible hauteur de chute mais un gros débit ; un barrage de montagne, l'inverse. Règle la simulation pour obtenir environ la même puissance dans les deux cas et note tes réglages.

Exemple : montagne \(h = 200\ \text{m}, Q = 40\ \text{m}^3/\text{s}\) et plaine \(h = 40\ \text{m}, Q = 200\ \text{m}^3/\text{s}\) donnent la même puissance, car le produit \(Q \times h\) est identique (8000 dans les deux cas).

Question 8 COM

Rédige en 4 lignes une note expliquant de quoi dépend la puissance d'un barrage et pourquoi c'est une énergie intéressante.

« La puissance d'un barrage dépend de la hauteur de chute et du débit d'eau : elle est proportionnelle à chacun. Avec h = 100 m et Q = 80 m³/s, on produit ≈ 67 MW, soit l'électricité de 111 000 foyers. C'est une énergie renouvelable, sans CO₂ ni combustible, et pilotable : on ouvre les vannes quand on a besoin d'électricité. »

Pour aller plus loin (bonus)

Une station de pompage (STEP) remonte l'eau dans la retenue quand l'électricité est peu chère, pour la turbiner plus tard. En quoi est-ce un moyen de stocker de l'énergie ?

Remonter l'eau lui redonne de l'énergie de position (\(E_p = mgh\)). On stocke donc l'électricité sous forme d'énergie potentielle de l'eau, qu'on récupère en turbinant aux heures de forte demande. C'est aujourd'hui le principal moyen de stockage massif d'électricité.

À retenir

Réponse à la problématique : la puissance d'un barrage vaut \(P = \rho\,g\,Q\,h\,\eta\) : elle est proportionnelle à la hauteur de chute et au débit. C'est une énergie mécanique renouvelable, sans CO₂.

📚 Cette activité s'appuie sur la notion de puissance et d'énergie (\(E = P \times t\)) de la leçon Ch01.