Les sources d'énergie

1. RAPPELS SUR L'ÉNERGIE
  1.1. Qu'est-ce que c'est l'énergie ?
  1.2. Sources d'énergies fondamentales
  1.3. Formes d'utilisation des énergies
     1.3.1. Énergie musculaire
     1.3.2. Énergie calorifique
     1.3.3. Énergie mécanique
     1.3.4. Énergie électrique
     1.3.5. Énergie chimique
     1.3.6. Exemple de l'hydroélectricité
2. RÉSUMÉ SUR LES SOURCES D'ÉNERGIE
3. PRINCIPAUX MÉCANISMES ÉNERGÉTIQUES
4. ÉNERGIE ET PROGRÈS
5. CONSOMMATION DANS LE MONDE
6. CONSOMMATION EN FRANCE

1. RAPPELS SUR L'ÉNERGIE        

1.1. QU'EST-CE QUE C'EST L'ÉNERGIE ?
Faculté d'un corps de fournir du travail. L'énergie s'exprime en joule ou en kilowattheure.

1.2. SOURCES D'ÉNERGIES FONDAMENTALES
Il existe seulement trois sources d'énergies fondamentales :
- les réactions nucléaires,
- la gravitation universelle,
- les réactions chimiques.

1.3. FORMES D'UTILISATION DES ÉNERGIES
Pour les besoins de l'Homme, on recense cinq formes principales d'utilisation des énergies :
- l'énergie musculaire
- l'énergie calorifique,
- l'énergie mécanique,
- l'énergie électrique,
- l'énergie chimique.

1.3.1. Énergie musculaire
L'énergie musculaire est tellement fondamentale qu'elle est totalement oubliée. Pourtant, directement pour chacun de nous, elle couvre :
- les gestes et les mouvements,
- les déplacements (marcher, courir, faire du vélo, etc.),
- le travail manuel,
- en liaison directe avec le cerveau, le contrôle et la commande des outils et des systèmes industriels,
etc. etc., y compris tous les actes quotidiens ou périodiques qui contribuent au maintien de l'existence de l'humanité !!!
Mais l'Homme a su capter pour ses besoins cette énergie musculaire fournie par les animaux : cheval, bœuf, chameau, éléphant, etc.

1.3.2. Énergie calorifique
D'abord limitée à la cuisson des aliments, leur conservation et pour son chauffage l'Homme l'a rapidement développée pour :
- la fonderie des métaux,
- la forge,
- la distillation,
- etc., etc.

1.3.3. Énergie mécanique
Elle est à la base de :
- la voile, les moulins à vent et à eau,
- les ressorts et les contrepoids des mouvements d'horlogerie,
- l'arc,
- etc.,
mais les énergies mécaniques modernes prennent naissance dans l'utilisation des autres formes d'énergies (thermique, électrique).

1.3.4. Énergie électrique
La plus récente des formes d'énergies utilisées quotidiennement par chacun de nous :
- éclairage et chauffage,
- électromagnétisme (électroaimants, moteurs),
- communications : vidéo, télécommunication, informatique, contrôle/commande, etc.
- arc électrique (soudure),
- le métro, le TGV,
- etc.

1.3.5. Énergie chimique
Mal connue, elle est pourtant partout :
- le feu,
- les explosions (moteur, dynamite, etc.),
- l'effet voltaïque (les piles),
- piles à combustible,
- etc.
Il ne s'agit là que d'un petit exercice qui se veut simplement démonstratif. Il appartient à chacun de vous de compléter ces énumérations en fonction de son expérience ou de son inspiration.
En fait les choses sont un tout petit peu plus compliquées. Des étapes nombreuses et parfois très complexes peuvent être nécessaires pour passer de la source d'énergie fondamentale à la forme sous laquelle elle va être utilisée par l'Homme, pour ses besoins.

1.3.6. Exemple de l'hydroélectricité
L'électricité produite par les turbines des barrages provient d'une suite très particulière de phénomènes :
1 - cette forme d'énergie prend sa source fondamentale dans les réactions de fusion nucléaire du soleil,
2 - les rayonnements émis par ces réactions nucléaires atteignent les hautes couches de l'atmosphère qui laissent principalement passer les infrarouges, le spectre des rayons visibles et les ultraviolets,
3 - ces rayons ont une action climatique aux effets multiples : évaporation en surface des océans, variations de pressions créant les vents qui emportent les nuages, refroidissement des masses d'air au contact des reliefs montagneux, déclenchement des précipitations,
4 - les eaux de ruissellement sont collectées en fond de vallée par des barrages édifiés par l'Homme,
5 - la chute d'eau actionne des turbines en pied de barrage, produisant l'électricité.
On constate que l'énergie fondamentale de la réaction nucléaire du soleil produit de l'énergie calorifique, transformée en énergie mécanique puis en énergie électrique. Mais la chute d'eau est provoquée par la pesanteur créée par la source fondamentale de la gravitation universelle.Au résultat, l'énergie hydroélectrique est extrêmement précieuse, elle représente 18 % de la production d'électricité en France, mais seulement 6 % dans le Monde.

2. RÉSUMÉ SUR LES SOURCES D'ÉNERGIE        

SOURCES D'ÉNERGIES FONDAMENTALES
Réactions nucléaires
Gravitation universelle
Réactions chimiques
FORMES PRINCIPALES D'UTILISATION DE L'ÉNERGIE
Énergie musculaire
Énergie calorifique
Énergie mécanique
Énergie électrique
Énergie chimique
- les gestes et les mouvements,
- les déplacements (marcher, courir, faire du vélo, etc.),
- le travail manuel,
- avec le cerveau, le contrôle et la commande des outils et des systèmes industriels,
- etc.

- cuisson des aliments,
- leur conservation
- chauffage
- fonderie,
- forge,
- cimenterie,
- la distillation,
- etc.
- voile,
- moulins à vent et à eau,
- ressorts et contrepoids des mouvements d'horlogerie,
- l'arc,
- etc.
- éclairage,
- chauffage, froid
- électroaimants,
- moteurs,
- audio, vidéo-
- télécommuni-
cations,
- informatique,
- contrôle/cde,
- arc électrique (soudure),
etc.
- feu
- explosions (moteurs)
- piles électriques
- piles à combustible
- etc.

3. PRINCIPAUX MÉCANISMES ÉNERGÉTIQUES        

Là encore il s'agit d'exercices démonstratifs qui n'ont certes pas la prétention d'être exhaustifs, mais seulement de faire voir la complexité des mécanismes qui, depuis les sources fondamentales, conduisent à disposer de l'énergie directement exploitable.

4. ÉNERGIE ET PROGRÈS        

La consommation d'énergie est caractéristique du niveau de développement d'un groupe de population, parmi les 6 milliards d'habitants de la terre :

- 80 % de l'énergie est consommée par 20 % de la population mondiale (Amérique de Nord, Europe Unie, Japon) offrant une espérance de vie de 75 ans pour les hommes et 83 ans pour les femmes,

- 19 % de l'énergie est consommée par 60 % de la population, avec une espérance de vie à peine supérieure à 53 ans (Amérique du Sud, Europe centrale, Moyen Orient, Asie de l'Est),

- le 1 % restant est consommé par 20 % de la population, essentiellement pour cuire quelques aliments, avec une espérance de vie inférieure à 40 ans (Afrique Équatoriale, Inde, etc.).

On constate que :

• le taux de mortalité infantile croît lorsque la puissance moyenne par habitant reste inférieure à 500 W (elle passe de 2,2/1000 dans les pays développés à plus de 150/1000 pour les pays à très faibles consommations),

• l’espérance de vie chute brusquement lorsque la puissance moyenne est inférieure à 180 W par habitant (elle descend à 36,5 ans pour les très faibles consommations)

En France, la consommation d'énergie a été multipliée par un facteur dix en cent ans et quinze en 170 ans où elle est passée de 0,3 tep par personne en 1830 à 1,5 tep en 1920 pour atteindre actuellement 4,5 tep.

Les émissions de CO2 dues à l'énergie en 1998 sont de 102 000 tonnes de carbone par an pour la France :
- 1,7 % des émissions mondiales,
- 12 % des émissions de l'Union Européenne

5. CONSOMMATION DANS LE MONDE        

L'énergie totale consommée dans le monde atteint 8 milliards de tonnes d'équivalent pétrole (8 Gtep). Les énergies renouvelables (essentiellement l'hydroélectricité) ne représentent que 7 %, le nucléaire 6 % et les énergies fossiles plus de 85 % (charbon, pétrole, gaz).

La consommation électrique annuelle mondiale est de 12 000 milliards de wattheure (12 000 TWh), ce qui correspond à une puissance moyenne consommée : Pmoy = 230 watts par habitant (alors que pour la France Pmoy = 940 watts par habitant).

6. CONSOMMATION EN FRANCE        

La consommation nationale d'énergie primaire en 2000 est de 258 Mtep/an :
- 2,6 % de la consommation primaire mondiale,
- 18 % de la consommation primaire de l'Union Européenne
 
ENRt = ÉNERGIEs renouvelables thermiques Source : Observatoire de l'énergie - 2001

tep = tonne équivalent pétrole
ENRt = ÉNERGIEs renouvelables thermiques Source : Observatoire de l'énergie - 2001

tep = tonne équivalent pétrole

alors que la production nationale d'énergie primaire en 2000 est de 126 Mtep/an :
- 1,3 % de la production primaire mondiale,
- 17 % de la production primaire de l'Union Européenne

Situation de l'énergie en France en 2000

Pétrole
- 13 raffineries
- 19,8 Mt de brut
Nucléaire
- 20 sites
- 58 tranches
Gaz naturel
- 9,61 milliards de m3 consommés
Charbon
- Houille 22 Mt
- Lignite14 Mt
Renouvelables
- Hydraulique 16 Mtep
- Eolien 0.2 Mtep

ENRt = ÉNERGIEs renouvelables thermiques     Source : Observatoire de l'énergie - 2001
 
 
On constate que pour le charbon, le pétrole et le gaz la France est quasi totalement dépendante de ses importations. Alors que pour l'électricité primaire, grâce au nucléaire et à l'hydraulique elle est nettement exportatrice
(14 millions de tep).

L'agriculture qui ne représente que 3 % du total n'apparaît pas à cause de l'échelle des courbes.

Sur trente ans, la sidérurgie décroît, les autres usages, la branche énergie et l'industrie sont quasiment stables, alors que les transports et le résidentiel plus le tertiaire sont en nette augmentation

ENRt = ÉNERGIEs renouvelables thermiques        Source : Observatoire de l'énergie - 2001
 
Source : Observatoire de l'énergie - 2001

Association des Retraités du groupe CEA, indépendante de l'Etablissement Public de Recherche             haut de page —>>haut de page