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DIPLÔME NATIONAL DU BREVET
Session 2023 – Nouvelle Calédonie |
SCIENCES
Série générale
Durée de l’épreuve : 1 h 00 – 50 points
Le candidat traite les 2 disciplines sur la même copie
L’utilisation du dictionnaire et de tout modèle de calculatrice n’est pas autorisée
TECHNOLOGIE
Durée de l’épreuve : 30 min – 25 points
Les démarches engagées et les essais, même non aboutis, seront pris en compte.
Système photovoltaïque d’un collège
L’énergie électrique consommée provient en grande partie de ressources fossiles : charbon, gaz, pétrole… Ces ressources sont épuisables, leur usage pollue et contribue à l’effet de serre.
Il existe d’autres solutions, plus respectueuses de l’environnement, comme les systèmes photovoltaïques. Certains de ces systèmes, installés en toiture et destinés à l’autoconsommation, permettent aux collectivités ou aux entreprises de produire leur propre électricité, à partir de l’énergie solaire. L’énergie électrique produite par le système est pour partie consommée sur place (c’est l’autoconsommation), et pour l’autre partie injectée (c’est l’excédent de production) dans le réseau public.
Principe du fonctionnement énergétique du collège
Figure 1 : Éléments d’un système photovoltaïque destiné à l’autoconsommation du collège.
Question 1 (sur 3 points) : Analyse du système photovoltaïque
Tracer dans le tableau ci-dessous 3 traits, reliant chaque fonction technique du système étudié à sa solution technique associée (Exemple déjà fourni : la fonction technique « Optimiser le fonctionnement de chacun des panneaux » est reliée à sa solution technique « Optimiseurs »).
Question 2 (sur 4 points) : Étude de la chaîne d’énergie du système photovoltaïque
Compléter les 4 zones réponses du schéma ci-dessous en utilisant des termes techniques de la liste suivante (tous les termes ne seront pas nécessairement utilisés) :
Énergie électrique – Réseau public – Optimiseurs – Appareils électriques – (Onduleur + câbles électriques) – Panneaux photovoltaïques – Énergie solaire.
Principe de l’injection de l’excédent ou du prélèvement au réseau public
L’autoconsommation avec injection de l’excédent, consiste à consommer localement l’énergie produite par les panneaux photovoltaïques en priorité, et à injecter à chaque instant l’excédent non consommé localement dans le réseau public. En revanche, lorsque la consommation électrique est supérieure à ce qui peut être fourni par les panneaux photovoltaïques, l’énergie complémentaire est prélevée au réseau public.
Figure 2 : Courbes de consommation, de production solaire (panneaux photovoltaïques) et d’autoconsommation d’un collège, relevées le 04/03/2020.
Question 3 (sur 4 points) : Analyse de l’autoconsommation
D’après les valeurs indiquées dans les encarts 1 et 2 de la figure 2 :
– Compléter les espaces en pointillé du texte ci-après
Le 04/03/2020 à 8h00, le système photovoltaïque du collège produit ………………… kW d’électricité. Comme le collège a consommé ………………… kW, le complément d’énergie a été prélevé au réseau public.
– Cocher en justifiant la bonne réponse correspondant à la situation suivante
Le 04/03/2020 à 12h00, le système photovoltaïque a produit 52,186 kW d’électricité. Comme le collège n’a consommé que 13,949 kW, de l’énergie a été :
Prélevé au réseau public, car …………………………………………………………………..
Injecté dans le réseau public, car ………………………………………………………..……
Principe d’allumage des LED du tableau de bord
En journée, si la production photovoltaïque PV est :
– Supérieure ou égale à la consommation, seule la LED verte est allumée au tableau ;
– Inférieure à la consommation, seule la LED rouge clignote ;
– Inexistante, seule la LED rouge est allumée.
La nuit, la production photovoltaïque est nulle et la LED verte clignote seule au tableau.
L’algorigramme ci-après traduit ce fonctionnement des voyants (LED) d’état de la production.
Question 4 (sur 4 points) : Programmation de l’affichage des LED
Relier par un trait chacune des 4 actions attendues à son programme.
Installation des panneaux photovoltaïques sur le toit-terrasse
Pour une production maximale d’énergie, les panneaux photovoltaïques doivent être orientés vers le Nord selon une inclinaison de 15° à 30°. Cette inclinaison a pour conséquence de soumettre les panneaux aux efforts du vent.
Figure 3 : Représentation des pressions exercées par les écoulements de vent autour d’un panneau photovoltaïque, en fonction de son inclinaison (100 KPa = 1 bar de pression).
Question 5 (sur 6 points) : Étude de l’inclinaison
5-a Rayer la mauvaise réponse parmi les deux propositions entre parenthèses, et justifier ce choix en s’aidant des représentations de la figure 3
La force globale exercée par le vent est (moins importante) (plus importante) sur un panneau incliné à 30° que sur un panneau incliné à 15°, car ………………………………………………….……………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………….
Figure 4 : Présentation de la structure métallique fixant les panneaux photovoltaïques sur le toit-terrasse du collège.
5-b Indiquer la valeur de l’inclinaison en degrés des panneaux photovoltaïques, par rapport au toit-terrasse, représentée figure 4.
5-c Nommer la ou les pièces présentées figure 4 qui protègent du vent les panneaux photovoltaïques.
Question 6 (sur 4 points) : Impact environnemental
Expliquer en quoi un système photovoltaïque en autoconsommation respecte l’environnement.
SVT
Durée de l’épreuve : 30 min – 25 points
Surpêche et comportement responsable
Marie adore les salades de poisson et voudrait en manger tous les jours.
Elle a vu aujourd’hui à la cantine une affiche qui montre qu’une partie importante des poissons va disparaître, et que la consommation excessive de certains poissons peut être dangereuse pour la santé.
Document 1 : Graphique de la quantité de thons jaunes pêchés dans le Pacifique et des réserves estimées.
(Source : D’après la WCPFC, WCPO, et la CPS, 2021)
Question 1 : (sur 5 points)
À partir du document 1, compléter le tableau ci-dessous avec les valeurs correspondantes, afin de montrer la surexploitation d’une ressource alimentaire par l’Homme.
Document 2: La quantité de méthylmercure* dans les poissons consommés en Nouvelle-Calédonie.
Question 2 : (sur 5 points)
À partir du document 2, identifier la catégorie de poissons la plus dangereuse pour la santé. Justifier la réponse.
Document 3 : Les effets du méthylmercure sur l’organisme humain.
(Source : d’après Dass.gouv.nc)
Question 3 : (sur 5 points)
À partir du document 3, utiliser trois arguments pour expliquer pourquoi la consommation excessive de poissons du large peut avoir des conséquences graves pour la santé.
Document 4 : L’origine et la circulation du méthylmercure dans l’environnement
(D’après : dass.gouv.nc)
Question 4 : (sur 5 points)
À partir du document 4, expliquer sous la forme d’un texte, comment le méthylmercure se retrouve dans le marlin ou le thon que nous mangeons.
Document 5 : La pêche à la palangre et le respect de notre patrimoine marin calédonien
Certifiée « Pêche Responsable » depuis 2013, la seule technique de pêche hauturière* mise en oeuvre par la filière thonière calédonienne est la pêche à la palangre horizontale dérivante.
Elle consiste à poser en mer une ligne principale de plusieurs dizaines de km, sur laquelle sont accrochées des lignes secondaires avec des hameçons (+/- 2000 hameçons par ligne).
Cette pratique sélective permet de capturer les espèces recherchées en faible quantité (un poisson par hameçon) et d’éviter la capture accidentelle d’autres espèces.
Par comparaison, un chalutier étranger qui pêche dans la région ramène autant de poissons que tous les palangriers calédoniens.
*hauturière = en pleine mer
(D’après : Fédération des Pêcheurs Hauturiers et la CPS / Msc.org)
Question 5 : (sur 5 points)
À partir du document 5, donner 2 arguments pour montrer que la pêche à la palangre est respectueuse de l’environnement.