Exercice SP2
Un groupement de villageois décide de dédier 50 ha de terrain pour mettre
en place une plantation énergétique. Il planifie une plantation d'eucalyptus
pour remplacer une zone de brousse.
Plantation eucalyptus :
Croissance annuelle : 12 tMS/an/ha
Durée de croissance : 5 ans
Brousse:
Quantité biomasse quand plantation adulte : 20 tMS/ha
L'électrification actuelle du village est assurée par un groupe électrogène
fonctionnant au gazole dont la consommation spécifique est de 400 l/kWh.
Pour des raisons environnementales, le groupement villageois veut changer de
système de production d'électricité en optant un procédé plus propre utilisant
uniquement de la biomasse:
-soit un moteur à vapeur (rendement électrique de 15 % par rapport au
potentiel énergétique de la biomasse)
-soit une turbine à vapeur (rendement électrique 28 % par rapport au
potentiel énergétique de la biomasse)
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Exercice SP2
•Questions :
1) Déterminer la quantité de CO2 stockée grâce à la plantation de l'eucalyptus
quand elle atteint l'âge adulte. En déduire le bilan CO2 de la plantation.
2) Calculer la quantité d'électricité (kWh) que peuvent produire annuellement et
durablement les deux procédés à partir de la biomasse sachant que les villageois
optent pour un système de rotation sur 5 années, permettant de stocker
durablement 4 ans de couvert forestier en croissance.
3) Evaluer la quantité annuelle de gazole économisée pour chaque type de
procédés. En déduire les quantités respectives de CO2 substituées.
Données :
Pouvoir calorifique Carbone : 36 000 kJ/kg
Teneur en carbone biomasse : 50%
Teneur en carbone gazole : 83.6%
Densité du gazole : 0,854 kg/litre
M molaire C= 12g/mole
M molaire O= 16g/mole
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1 Wh = 3600 Joules
Exercice SP2
Résolution
1) Quantité de CO2 stockée grâce à la plantation de l'eucalyptus
Dans un premier temps on résonne en carbone et ensuite en CO2
QC stockée plantation eucalyptus = 50ha* 5 ans * 12 MS/ha/an * 50% =1500 tC
QCO2 stockée plantation eucalyptus =1500 tC *44/12 = 5500 t CO2
Bilan :
QC stockée brousse= 50ha* 20 tMS/ha * 50% = 500tC
QCO2 stockée brousse = 500*44/12 = 1833 t CO2
Bilan = QCO2 stockée plantation eucalyptus- QCO2 stockée brousse
Bilan = 5500-1833=3667 t CO2 séquestré
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Exercice SP2
Résolution
2) Calcul de la quantité d'électricité (kWh) produite annuellement et
durablement avec les deux procédés
Quantité de biomasse sèche annuellement disponible : 1/5eme de 50ha *5 années
* 12tMS/an/ha = 600 tMS
Quantité C disponible = 600 /2 = 300t C
Energie dans cette biomasse = 300 000 KgC *36 000 kJ/kg = 10 800 000 MJ
Pour moteur a vapeur :
Rendement 15% => 1 620 000 MJ soit 1 620 000/3600 = 450MWh
Pour turbine a vapeur :
Rendement 28% => 3 024 000 MJ soit 3 024 000/3600 = 840MWh
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Exercice SP2
Résolution
3) Evaluation de la quantité annuelle de gazole économisée pour chaque
type de procédés.
Moteur a vapeur : 450MWh
Q gazole = 450 000kWh * 400 l/kWh = 180 000 000 l soit 153 720 Tonne
Turbine à vapeur : 168MWh
Q gazole = 840 000kWh * 4000 l/kWh = 336 000 000 l soit 286 944 Tonne
En déduire les quantités respectives de CO2 substituées.
Avec le moteur à vapeur on économise 153 720 Tonne de gazole
Q C sub = 153 720 * 0,836 = 128509,92 tonne de C,
soit 128509,92*44/12 = 471,2 Mt CO2
Avec la turbine à vapeur on économise 286 944 tonne de gazole
Q C sub = 286 944 * 0,836 = 239 885 tonne de C,
soit 239 885 *44/12 = 879,5 Mt CO2
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