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Les conversions d'énergie

Energie mécanique -> énergie hydraulique

Le pompage

L'énergie hydraulique est une forme d'énergie qui découle des énergies cinétique et potentielles. Elle est liée au mouvement de l'eau, et à sa masse. En effet, tout corps en mouvement "contient" de l'énergie cinétique.

Pour communiquer de l'énergie cinétique à de l'eau, on va communément utiliser une pompe.

D'une manière générale, la puissance théorique de la pompe peut se modéliser par l'équation suivante :

P = Δp x Q (1)

P est la puissance requise (en Watt, W), Δp la perte de charge du circuit (en Pascal, Pa), et Q le débit qui circule dans la pompe (en mètre-cube par seconde, m3/s). Pour simplifier, la perte de charge représente le niveau de difficulté du circuit d'eau (une difficulté étant, par exemple, un coude, un raccord, un changement de section, une variation d'altitude, ...).

Menons un petit exemple simple. Supposons que l'on veuille remplir d'eau le réservoir 2, à partir du réservoir 1. Pour simplifier, on supposera que nos tuyaux sont parfait, et que l'eau n'est pas visqueuse. L'objectif est d'atteindre un débit de 5000 litres par heure, et la différence de hauteur entre l'entrée et la sortie du tuyau est de 10 mètres.

La seule difficulté consiste à déterminer la perte de charge. Nous avons supposé que nos tuyaux était parfaits, il n'y à donc pas de pertes de charge liée à eux. L'eau est assimilée à un fluide parfait, il n'y a donc pas de perte liée à la viscosité. La seule perte de charge est ici constituée par la différence d'altitude entre les deux extrémités du tuyau. Dans ce cas, la perte de charge s'exprimera ainsi :

Δp = ρ x g x h (2)

Où ρ est la masse volumique du fluide (l'eau, ρ=1000 kg/m3), et g est l'intensité de la pesanteur (sur Terre, g=9.81 m/s²). On a alors :

Δp = 1000 x 9.81 x 5
Δp = 49050 Pa

Avant de revenir à l'équation (1), il est nécessaire de convertir les 5000 litres par heure en m3 par seconde.

5000 l/h = 5 m3/h = 5/3600 m3/s = 0.00139 m3/s

Et donc :

P = Δp x Q
P = 49050 x 0.00139
P = 68 W

Pour notre application, une pompe théorique de 68 W est requise. En pratique, il faut appliquer à ce chiffre le rendement de la pompe. Si il est de 90%, il faudra alors une pompe d'une puissance P = 68/0.9 = 75 W. Dans la majorité des cas, une pompe est alimentée par de l'électricité. On en trouve également qui fonctionnent à l'essence, ou manuellement.

On notera qu'en une heure, cette pompe aura consommé 75 x 3600 = 270 kJ (ou encore 0.075 kWh).

     

      Energie chimique -> Energie rayonnante
      Energie chimique -> Energie mécanique
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 Energie chimique -> Energie thermique
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      Energie mécanique -> Energie thermique
         Les frottements
      Energie mécanique -> Energie chimique
      Energie mécanique -> Energie hydraulique
         Le pompage
      Energie mécanique -> Energie électrique

      Energie électrique -> Energie thermique
         L'effet Joule
      Energie électrique -> Energie chimique
      Energie électrique -> Energie rayonnante
      Energie électrique -> Energie mécanique

      Energie thermique -> Energie électrique
         L'effet Seebeck
         La turbine à vapeur et l'alternateur (indirect)
      Energie thermique -> Energie chimique
      Energie thermique -> Energie rayonnante
         Incandescence
         Rayonnement infrarouge
      Energie thermique -> Energie mécanique

      Energie rayonnante -> Energie électrique
         L'effet photovoltaïque
      Energie rayonnante -> Energie chimique
      Energie rayonnante -> Energie thermique
         L'absorption

      Energie hydraulique -> Energie mécanique

      Energie nucléaire -> Energie thermique

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