maison bioclimatique et l'eau comme energie renouvelable

[Abri]

Cette année notre école participe à la fête de la science qui a pour thème la maison bioclimatique (en Nouvelle Calédonie). Mon théme l'eau comme énergie renouvelable. J'avoue que je n'arrive pas à mettre en lien les 2 sujets et à trouver une expérience concluante pour des élèves de cycle 3. J'ai bien pensé à la fabrication d'un moulin à eau mais l'expérience me semble périlleuse (et il faudrait supposer que la fameuse maison se trouve près d'un point d'eau) ou à étudier la force de l'eau dans une turbine comme créatrice d'énergie mais alors on se rapproche plus de l'étude du fonctionnement d'une centrale hydraulique. Je recherche des idées d'expérience facile à mettre en place car je ne maîtrise très peu ce sujet. Merci d'avance.

[Argon]

Mon théme l'eau comme énergie renouvelable. J'avoue que je n'arrive pas à mettre en lien les 2 sujets

Normal : c'est une pure absurdité (sauf à parler d'énergie de masse, E = mc², mais pas vraiment au cycle 3 !), et une formulation qui fait plus de mal que de bien. Quel genre de conceptions initiales crois-tu que l'idée que "l'eau comme énergie" peut installer ? A l'extrême rigueur, tu pourrais parler des chutes d'eau, ou des écoulements, comme sources d'énergie...

Avec cette nuance, le lien avec le renouvelable devient assez naturel. Tu peux te servir de la chute de l'eau stockée dans un réservoir pour produire de l'énergie mécanique ou électrique, jusqu'à le vider, et recommencer après la première pluie ; ou "renouveler" indéfiniment la source d'énergie que constitue l'écoulement d'une rivière, tant qu'elle ne s'assèche pas.

(et il faudrait supposer que la fameuse maison se trouve près d'un point d'eau)

Ca... Sans eau, ça va être difficile !

Je recherche des idées d'expérience facile à mettre en place car je ne maîtrise très peu ce sujet. Merci d'avance.

Il y a dans le guide de Blanquet une jolie séquence sur "l'écrase-biscotte", à partir d'une machine hydraulique vietnamienne, je crois. C'est téléchargeable ici.

[Abri]

Je me suis mal exprimé : je pensais évidement que l'eau devait être en mouvement pour pouvoir créer de l'énergie. Je pensais utiliser le mouvement de l'eau comme source d'énergie dans une maison. Le courant d'une cascade de proximité (faut bien rêver) ou d'un courant d'eau (rivière) pourraient dans cette fameuse bioclimatique engendrer de l'électricité. Mais cela est difficile à expérimenter en cycle 3. Merci encore pour tes précisions.

[Argon]

Le courant d'une cascade de proximité (faut bien rêver) ou d'un courant d'eau (rivière) pourraient dans cette fameuse bioclimatique engendrer de l'électricité. Mais cela est difficile à expérimenter en cycle 3.

Oui...

De façon générale, je suis assez partagé en ce qui concerne l'introduction de la notion d'énergie au primaire. D'un coté, c'est un mot que les enfants connaissent, et il faut bien en parler ; de l'autre, c'est une notion très abstraite, et presque toujours très mal traitée.

Même dans les manuels, on ne compte plus les confusions, et les erreurs pures et simples. La plupart proviennent du fait que les auteurs veulent souvent en fait parler d'entropie, plutôt que d'énergie, mais se refusent (à raison !) à introduire le terme, aboutissant à du grand n'importe quoi, avec des notions du genre "énergie noble", "énergie dégradée", etc. Et au final, on entonne en chœur l'antienne des "économies d'énergie", alors même que l'énergie, par définition, est toujours conservée...

A mon sens, la notion de "travail" (au sens physique du terme) est plus pertinente — et assez liée à celle d'énergie pour qu'on puisse l'enrichir et passer de l'une à l'autre plus loin dans la scolarité.

En l'occurrence, on peut assez facilement expérimenter sur le travail qu'on peut obtenir d'un réservoir d'eau placé en hauteur (en fonction de la hauteur, de la quantité d'eau...), de l'action d'un courant d'eau sur la roue d'un moulin, etc.

Pour revenir à la "maison bioclimatique", même si le terme me semble plus commercial que scientifique, il me semble qu'on pourrait assez facilement concevoir une séquence autour d'un petit alternateur, sur le mode "comment recharger son portable avec un réservoir d'eau de pluie".

Je partirais d'un fonctionnement en mode "moteur", faisant tourner une roue à l'aide d'une pile. A partir de là on peut se demander si ça peut marcher dans l'autre sens, si on peut fabriquer de l'électricité à partir du mouvement. On passe alors en mode "alternateur", en faisant d'abord tourner la roue à la main. Puis on se demande comment le faire sans se fatiguer... par exemple avec un réservoir d'eau, en montrant que plus il est haut, mieux c'est. Le tout sans trop rentrer dans les détails de l'alternateur, mais en notant au passage que c'est exactement ce que fait EDF, à plus grande échelle, dans ses barrages hydrauliques. A défaut de grandes connaissances sur l'électricité, ça peut aider à faire passer l'idée qu'il y a différentes formes d'énergies (mécanique, électrique, gravitationnelle), et qu'on peut passer de l'une à l'autre (et inversement), parce qu'elle se conserve globalement.

[Abri]

Quel matériel me conseillerais-tu d'acheter pour mettre en place cette expérience?

[Argon]

Quel matériel me conseillerais-tu d'acheter pour mettre en place cette expérience?

Tout peut se bricoler soi-même, avec quelques aimants, des bandes élastiques et un peu de temps.

Tu peux aussi récupérer une dynamo de vélo (ou l'acheter, on en trouve pour 5 €) en guise d'alternateur, et acheter un petit moteur électrique (là encore, on en trouve pour quelques euros). La seule difficulté est que, si tu vas au moins cher, la dynamo sortira un courant alternatif (AC), alors que le moteur fonctionnera avec du courant continu (DC) (une pile). Mais dans la mesure où ce n'est pas le sujet de ta séquence, on s'en fiche un peu.

Sinon, je n'en ai pas eu en main, mais on trouve pour une quinzaine d'euros des générateurs de courant continu (DC) à manivelle, qu'on doit pouvoir adapter à un système hydraulique avec une bande d'entraînement :

http://www.amazon.com/American-Educational-Generator-Length-Height/dp/B00657NH7K#productDescription

Et si tu disposes d'un vrai budget (150 €), on trouve même des roues hydro-électriques toutes faites, qu'il n'y a plus qu'à brancher sur le robinet...

http://www.amazon.com/R-B-Manufacturing-PowerWheel-Hydroelectrical-Teaching/dp/B006YDHKCS/ref=sr_1_sc_2?s=industrial&ie=UTF8&qid=1400160909&sr=1-2-spell

[Abri]

Merci pour les infos, mais je pense que j'aurai du mal à expliquer le fonctionnement de ces appareils à mes élèves et j'ai peur que ce ne soit pas vraiment aux programmes. Je recherche quelque chose de plus simple.