L'ENERGIE DE NOTRE TERRE

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Ghislain Boisvert
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1 L'ENERGIE DE NOTRE TERRE

2 Énergie? «Aujourd'hui j'ai beaucoup d'énergie!» oui, mais que vais-je en faire? La crise de l'énergie : les chocs pétroliers Consommation d'énergie et économies d'énergie??? 2

3 Le Passif écologique Il permet, pour un bien de consommation, de quantifier l utilisation des ressources naturelles. 2 critères d'évaluation : l'énergie grise c'est la quantité d'énergie utilisée pour produire un bien de consommation ou mettre au point un service avant tout usage. le "sac à dos écologique" ou "mips" (material intensity per unit of service) : c'est la quantité de matériaux, en masse, nécessaire pour produire, utiliser, jeter un bien de consommation ou un service. Dans cette théorie, l'énergie est comptabilisée sous forme de masse. Cette notion est donc plus complète. 3

4 Pourquoi ces concepts? Mettre en évidence des impacts environnementaux «cachés» de notre consommation. Sensibiliser à la diminution des ressources disponibles mais aussi aux conséquences de leur utilisation (par ex. production de CO2). Exemple : Or fabrication GSM nécessite 30 kilos de matériaux divers. GSM, souvent remplacé bien avant qu'il ne soit abîmé. GSM en matériaux recyclés coltan 4

Sensibiliser à la diminution des ressources disponibles mais aussi aux conséquences de leur

5 L énergie grise? C est la somme des dépenses énergétiques engagées pour fabriquer un produit Fabrication et entretien d un pantalon en jean «Tunisien» en coton. 63 «litres équivalent pétrole». 5

6 Exemples d'équivalences : Énergie grise Fabrication d une canette en aluminium 0,9 kwh Énergie de fonctionnement d une lampe économique de 15 W pendant 60 h Émissions de gaz à effet de serre : Fabrication d une voiture d 1 tonne Production d un kg de bœuf kg de CO2 émis Trajet de km en voiture (presque un tour du monde!) Émet autant de CO2 qu un trajet de 70 km en voiture. 6

Fabrication d une voiture d 1 tonne Production d un kg de bœuf 5 500 kg de CO2 émis Trajet de 35

7 Coûts energétiques Téléphone portable (utilisé 11 minutes par jour pendant 2 ans) = 7,8 lep 1 litre de lait bio = 0,13 lep 1 kg de haricots verts frais d Egypte (par avion) = 1,3 lep 1 kg d agneau de Nouvelle-Zélande (par avion) = 8,3 lep 1 litre de jus d orange du Brésil = 0,25 lep 1 kg de haricots verts frais locaux = 0,1 lep 1 salade en hiver cultivée sous serre = 1 lep 1 kg de bœuf local = 7 lep 1 km d autoroute (fabrication) = lep 1 ordinateur et 1 écran plat 17 pouces produits en Asie = 612 lep 1 pneu de voiture = 27 lep 7

Brésil = 0,25 lep 1 kg de haricots verts frais locaux = 0,1 lep 1 salade en hiver cultivée sous serre = 1 lep 1 kg de bœuf local = 7

8 Le sac à dos écologique 1 voiture (1 tonne) Équivaut à la production de 70 tonnes de matériaux 1 Produit en or Ratio: 500 tonnes / kilo 1 montre Ratio: 20 kg/ kilo 1 Ordinateur portable Ratio: 133 kg / kilo 600 g de Jeans 32 kg de matières et 800 litres d eau 8

tonnes / kilo 1 montre Ratio: 20 kg/ kilo 1 Ordinateur portable

9 L ENERGIE GRISE EN QUESTION 9

10 «contenu énergétique» sur le cycle de vie d un transformateur 10

11 Un monde de différences Energies consommées par un canadien, un européen, un africain et un japonais en ,4 tep 3,69 tep 4,2 tep 0,7 tep 11

12 Les ressources énergétiques 12

13 Les différentes formes de l'énergie mécanique : cinétique si les corps sont en mouvement potentielle si l'énergie est en réserve ENERGIE thermique ou calorifique Chimique rayonnante ou lumineuse Nucléaire électrique. 13

si l'énergie est en réserve ENERGIE thermique ou

14 Les transformations d'énergie 14

15 Les unités de l'énergie L'énergie se mesure en Joules (J) Un joule permet de lever un poids de 10 grammes a une hauteur d'un mètre. Dans certains cas, on utilise d'autres unités : La calorie : 1 cal = 4,18 J. Avec une calorie, on peut réchauffer un gramme d'eau d'un degré Celsius La thermie : 1 Th = cal Le wattheure : 1 Wh = J Le kilowattheure : 1 kwh = 1000 Wh = J 1 kwh permet de lever, à une hauteur de 10 mètres, 735 sacs de sable de 50kg La tonne d équivalent pétrole (symbole TEP). Utilisée dans l'industrie et l'économie, elle vaut environ 42 GJ, ce qui correspond au pouvoir calorifique d une tonne de pétrole "moyenne" 15

Avec une calorie, on peut réchauffer un gramme d'eau d'un degré Celsius La thermie : 1 Th = 1000000 cal Le wattheure : 1 Wh = 3 600 J Le kilowattheure : 1 kwh =

16 La chaleur est une forme d énergie étonnamment dense. La chute d un œuf du haut de la tour Eiffel provoque un échauffement suite à impact au sol < 1 C chaleur nécessaire pour porter à ébullition, de 20 à 100 C, une casserole de deux litres d eau Énergie journalière apportée par les aliments pour un individu calories 2500 à 3000 Calories (ou kcal) l énergie mécanique que doit déployer un homme de 70 kilogrammes pour escalader une montagne de près de 1000 mètres. Énergie électrique consommée par un fer à repasser pendant environ 2h 16

ébullition, de 20 à 100 C, une casserole de deux litres d eau Énergie journalière apportée par les aliments pour un individu 160 000

17 L énergie chimique peu concentrée? Énergie fournie par batterie (40 Ah / 12 V) en une dizaine d heures combustion d un kilogramme de charbon 1,7 MJ J (ou 9kWh) 6 fois l énergie consommée par un individu chaque jour énergie emmagasinée par une vingtaine de batteries de voiture 17

combustion d un kilogramme de charbon 1,7 MJ 32 000 000 J (ou 9kWh) 6

18 Relation entre puissance et énergie Un corps possède de l'énergie lorsqu'il peut fournir du travail ou de la chaleur. L'énergie peut produire un travail mécanique, c'est à dire un mouvement. Or un même travail peut être effectué en des temps différents. Par exemple : Un ouvrier monte sur son dos un sac de 35 kg au 4ème étage d'un immeuble ; il met 3 minutes. Un monte charge peut faire le même travail en 20 secondes. Lequel est plus puissant? Pour un temps donné, plus une machine fournira de travail plus elle sera puissante. 18

Or un même travail peut être effectué en des temps différents.

19 Relation entre puissance et énergie On définit alors la puissance d'une machine par l'énergie qu'elle fournit en 1 seconde. (c'est le débit d'énergie). La puissance se mesure et s'exprime en Watt (W) Énergie en joule (J) Puissance moyenne en watt (W) E P = t durée en seconde (s) 19

20 Équivalences de puissances Alpiniste entraîné: Ascension à 500 m / heure Fonctionnement d'un fer à repasser 12 millions de tonnes de combustible par an (soit dix trains de tonnes par jour). 100 W 1800 W Puissance ampoule électrique à filament Puissance reçue du soleil par une grande serviette de plage Pour produire mégawatts électriques (MWe), (la puissance d une centrale nucléaire de quatre «tranches» de MWe) 20

100 W 1800 W Puissance ampoule électrique à filament Puissance reçue du soleil par une grande serviette de plage Pour

21 Quelques repères en termes de puissances 1 MW = la puissance électrique consommée par Français (pour leurs besoins en énergie) 260 MW = puissance électrique consommée par le métro parisien aux heures de pointe 8 à 10 MW = puissance électrique consommée par les moteurs d un TGV 1100 MW = puissance électrique consommée en moyenne par la ville de Marseille 21

22 Principe de conservation de l'énergie. «Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme» Attribué à Antoine Laurent de Lavoisier ( ), C'est la reformulation d une phrase du philosophe grec Anaxagore : «Rien ne naît ni ne périt, mais des choses déjà existantes se combinent, puis se séparent de nouveau» Principe de conservation de l'énergie : L'énergie totale d'un système isolé demeure la même quelles que soient les transformations se produisant dans ce système. Ou encore : La variation d'énergie d'un système est : Δ E = E RECUE E CEDEE 22

23 Équivalence masse - énergie En 1905, Albert Einstein énonce le principe de conservation masse-énergie, selon lequel un corps possède une énergie égale au produit de sa masse par la vitesse de la lumière au carré : 2 E = mc Cette formule a introduit une équivalence entre matière et énergie : si la masse d'un corps diminue, celui-ci aura tendance à céder de l'énergie, et vice versa. Par exemple : Dans le cas d'une réaction de fission nucléaire, un noyau atomique se scinde en deux autres noyaux, de masse totale moindre; le tout s'accompagne d'un fort dégagement d'énergie. 23

24 Chaîne énergétique Exemples de chaînes énergétiques Chaine énergétique dans une centrale nucléaire 24

25 Rendement Le rendement énergétique est le rapport entre la valeur énergétique produite et la valeur énergétique consommée dans un processus. Le rendement est le rapport entre l'énergie utile EU et l'énergie absorbée EA : η= EU EA Remarques : Un rendement énergétique est nécessairement compris entre 0 et 1 (ou entre 0% et 100%). Un rendement de 100% serait le fait d'un système idéal : il n'existe jamais. 25

26 Exemples de rendement Un moteur de voiture a un rendement énergétique compris entre 25 et 30%. La production de carburant à partir du pétrole a elle-même un rendement énergétique d'un peu plus de 80%. De même, la production d'électricité par EDF a un rendement énergétique de 39%, à cause des déperditions de production et de transport (c'est-à-dire qu'il faut produire 100 kwh/an pour assurer une consommation de 39 kwh/an pour les particuliers). Une ampoule à incandescence a une rendement énergétique en éclairage de 5% (le reste de l'énergie part en chaleur). Le rendement en éclairage d'une ampoule fluocompacte est de 25%, et les ampoules à Leds de plus de 30%. 26

27 Efficacité énergétique L'efficacité énergétique représente le rendement énergétique complet d'un système : elle va donc dépendre de l'objectif du système. Elle découle du rendement, mais elle est plus complète et prend en considération ce pourquoi l'énergie est utilisée. Par exemple : L'efficacité énergétique d'une maison concernera le chauffage et prendra en compte le rendement énergétique des appareils de chauffage, mais aussi l'isolation, la ventilation, etc... 27

28 Efficacité énergétique L'efficacité énergétique des appareils électroménagers est indiquée par leur classe énergétique. 28

29 Efficacité énergétique L'efficacité énergétique d'un habitat est défini par le DPE (Diagnostic Performance Énergétique). Il oblige à évaluer la consommation énergétique des logements. 29

30 Quelques films sur le sujet... Pétrole : Quelle dépendance? Corrélyce lesite.tv recherche «energie» La voiture citadine de demain Corrélyce lesite.tv recherche «energie» 30

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