Impacts de notre consommation

La consommation actuelle, en France, en Europe, dans les pays développés, n’est pas durable car elle comporte trop de risques : pollution de l’environnement, réchauffement  climatique, et épuisement  les sources d’énergie actuelles.

 

Poster 2

risques Les risques des activités liées à l’énergie

Ils sont de différentes natures et de diverses gravités.

La pollution est une modification défavorable du milieu naturel. Autrefois, les pollutions venaient de phénomènes naturels, comme les éruptions volcaniques, émettant du dioxyde de soufre. Ce gaz, dangereux pour les espèces vivantes qui le respirent, produit de l’acide sulfurique lorsqu’il réagit avec l’eau. En sa présence les pluies deviennent acides et détruisent les forêts. Aujourd’hui, à ces phénomènes naturels s’ajoutent les activités humaines, sources de dégradations de l’environnement au moins aussi importantes. Les pollutions graves sont légions, comme la pollution au mercure ou au PCB 1 des eaux de rivière et de mer, pour des générations2. Une attitude différente, plus respectueuse de notre environnement est devenue indispensable.

Le poster illustre  quelques causes de pollution graves dues aux activités humaines : le rejets de gaz de combustion (carburants) qui polluent l’air3,  l’extraction du charbon mine_charbon, les accidents nucléairescentrale_nucleaire, le transport du pétrole petrolier4

La réduction des risques dus aux activités humaines passe par l’amélioration des techniques, la règlementation et le contrôle, et aussi par le changement des comportements individuels. Par exemple, il s’agit d’améliorer la sécurité des installations à risque élevé, ou de les fermer, d’interdire ou limiter les produits toxiques, d’encourager leur recyclage des déchets.

Nous devons aussi faire face à deux autres risques, de nature et d’impact différents. Ils font aussi l’objet du poster :

  • L’épuisement des combustibles fossiles : les stocks d’énergie fossiles diminuent et ne pourront satisfaire la demande croissante d’énergie au delà de quelques dizaines d’années. Chaque jour, on brûle 13 milliards de litres de pétrole qui avaient mis des millions d’années à se former.
  • Le risque climatique : l’utilisation des énergies fossiles est à l’origine des trois quarts des gaz à effets de serre responsables du réchauffement climatique. Il est urgent de réduire ces émissions en consommant mieux et moins, et en développant les énergies alternatives.

Urgence climatique et réserves qui diminuent : les hydrocarbures doivent laisser la place à de nouvelles énergies. Mais ils ne peuvent pas être remplacés du jour au lendemain.  Les besoins en énergie augmentent, les énergies renouvelables ne sont pas prêtes à remplacer immédiatement et à 100 % les énergies fossiles, parce que tout notre système économique est organisé autour du pétrole. Il faut une transition énergétique qui durera des dizaines d’années. Dans cette période il faudra que les énergies fossiles soient mieux utilisées, et que les énergies renouvelables et tout ce que leur utilisation implique soient développées à grande échelle.

 

co2 Changement climatique et effet de serre

Un changement climatique est en cours. Il est dû aux gaz à effet de serre que nous ajoutons à l’atmosphère. Il menace les écosystèmes naturels dont nous dépendons.

La température moyenne de l’Univers est de –270°C. Sans source d’énergie, notre planète, si elle existait, serait à cette température. Heureusement l’intérieur de la Terre est chaud, en grande partie à cause de la radioactivité naturelle. Ce flux de chaleur géothermique se diffuse lentement vers l’extérieur. Avec cette seule source d’énergie, la température de notre planète serait de –243 °C et l’air serait liquide. Mais là encore, heureusement, le Soleil, notre étoile,  fournit l’essentiel de notre énergie. Son flux, 4 000 fois supérieur à celui qui nous vient de l’intérieur de la Terre, porterait, sans effet de serre, la température moyenne de notre planète à –18 °C. L’effet de serre naturel nous fait gagner encore 33°C ce qui donne une température moyenne de 15°C.

Si l’effet de serre naturel n’existait pas, nous ne pourrions en parler car nous n’existerions pas. Grâce à lui, la température moyenne sur notre planète est de +15°C au lieu de –18°C. A –18°C, l’eau serait sous forme de glace et la vie, s’il y en avait une, prendrait d’autres formes que celles que nous connaissons.

co2ville L’Homme accroît l’effet de serre

L’effet de serre climatique est dû à la vapeur d’eau, au dioxyde de carbone (CO2),  au méthane (CH4) et certains autres gaz que nous rejetons dans l’atmosphère.

co2villeLa concentration des gaz à effet de serre a déjà varié au cours du million d’années qui vient de s’écouler, de même que le climat sur Terre. La concertation de ces gaz  a varié entre  180 et 290 ppmv5. Aujourd’hui, la concentration en gaz à effet de serre est de 370 ppmv,  elle est sortie de sa zone de variation naturelle. C’est que depuis le début de l’ère industrielle, l’homme a rejeté dans l’atmosphère du dioxyde de carbone (émis notamment lors de la combustion des hydrocarbures ou du charbon), du méthane (issu des rizières, des ruminants ou des décharges à ciel ouvert) et du protoxyde d’azote (qui provient des engrais azotés utilisés en agriculture et dans certaines industries), qui n’ont pu être entièrement absorbés par la nature. Ceci ne peut pas être sans conséquences sur la température moyenne de la Terre,  sur les climats des différentes régions de la Terre, sur le niveau des mers, sur les événements atmosphériques extrêmes, sur les écosystèmes en général.

Courbe 2 Scénarios de changement climatique au 21ème siècle

Le futur dépend de nos émissions de gaz à effet de serre
evolution-climat-vs-co2_0

La figure comporte une courbe, noire, qui se divise en deux courbes jaunes et rose, à la date d’aujourd’hui. Elles indiquent l’évolution de la température moyenne de la Terre dans les années à venir, selon deux scénarios d’émission de gaz à effet de serre.

Si  un effort spécial est fait pour réduire les émissions de CO2, la température pourra n’augmenter que de  2°C à la fin du siècle. Si aucun effort n’est fait  et que toutes les réserves de fossiles sont transformée en CO2, la température moyenne pourrait même monter de 4 °C environ au vu des réserves possibles de charbon et autres combustibles non conventionnels et polluants qui pourraient être utilisés (voir la partie du poster sur les stocks)

On a pu calculer que l’évolution à venir du climat jusqu’en 2030 est déjà fixé : il est dû aux gaz à effet de serre qui ont déjà été rejetés dans l’air : il faut 100 ans pour que 50 % du carbone rejeté dans l‘air soit absorbé par les océans.  Ce qui n’est pas absorbé ainsi reste encore plus longtemps dans l’air.  Même si  l’humanité s’arrêtait aujourd’hui d’émettre totalement du CO2, cela n’empêcherait pas la température d’augmenter encore pendant des années. C’est ensuite,  à partir de 2030 que l’évolution du climat dépendra de nos rejets de gaz à effet de serre à venir. Pour  limiter la hausse de température à 2 °C au cours  21éme siècle, les émissions mondiales de CO2 devraient descendre à 13 milliards de tonnes de CO2 par an en 2050, contre 30 aujourd’hui. Pour la France, cela signifie diviser par 4 ses émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050.

ours Les conséquences du changement climatique

Les conséquences du changement climatique en 2050 ou 2100 sont difficiles à prévoir avec exactitude. C’est un vaste sujet de recherche.

Depuis un siècle, la température moyenne de la Terre a augmenté de 0,8  °C, mais vers le Pôle Nord, la température a augmenté de 10 °C ! L’Europe et l’Afrique ne sont pas encore aussi touchées par la hausse des températures, mais commencent à subir des changements de leur climat (canicules, fortes pluies, évènements extrêmes).

Les conséquences du changement climatique  sont et seront multiples :
  • réchauffement de l’air et des eaux de mer,
  • augmentation de l’intensité et de la fréquence des vagues de chaleur,
  • modifications des débits et températures des rivières
  • recul de la banquise, et des glaciers,
  • augmentation du niveau des mers de 20 cm à 1 m en 2100.
  • Impacts sur les risques liés aux événements extrêmes,
  • Impacts variés sur la production agricole
  • déplacement d’espèces et d’écosystèmes.

Avec 2 °C de plus, en moyenne globale, une grande partie de la France aura peut être le climat qui règne aujourd’hui dans le sud de l’Espagne, avec des problèmes de canicule, de manque d’eau dans les rivières et au robinet, de production agricole.  Et avec 4 °C ? Tous ces changement demanderont des adaptations qui ont un coût important aussi bien pour les hommes que pour l’économie et l’environnement.

Courbe 1 Scénarios d’épuisement des stocks de combustibles fossiles

Les réserves d’énergie fossile constituent un stock limité.

Il existe plusieurs estimations des stocks d’énergie et plusieurs scénarios d’épuisement de ceux-ci. Parmi tous les scénarios de production d’énergie, celui de l’Association for Study of Peak Oil, (Aspo)6 est l’un des plus débattu. Le résultat principal de ce scénario est tracé en pointillé noir sur le graphe ci-dessous.

scenario_energie_0
  • en noir : production d’énergies fossiles par habitant et par an7.
  • en rouge : consommation  d’énergie totale (fossiles + renouvelables).
  • En pointillés : évolution future passant par un pic, vers ou avant 2020. L’incertitude sur cette courbe correspond à un décalage de celle-ci d’au moins 5 ans.
  • en vert : besoin en énergies renouvelables pour satisfaire la consommation totale.

On observe que la courbe noire, qui représente  la production rapportée à la population mondiale, plafonne vers ou avant 2020, puis décroit : la cause est que la production n’est plus capable de satisfaire la demande. 8

La zone verte indique le besoin en énergies renouvelables pour assurer une consommation mondiale (courbe rouge) de 18 Gtep en 2100 pour 10 milliards d’habitants (contre 12 Gtep aujourd’hui d’énergie primaire).

scenario-aie_0D’autres scénarios comme celui de l’Agence Internationale de l’Énergie (ci-dessus) considèrent que les combustibles liquides ne manqueront pas avant 2035 et même au-delà. Pourtant selon elle, l’extraction de pétrole conventionnel ne peut que diminuer. C’est qu’elle compte sur les réserves non conventionnelles. Celles-ci sont plus chères et leur extraction est plus polluante. Enfin, pour un prix encore plus élevé, il est aussi possible de produire de l’essence à partir de charbon, comme l’a fait l’Allemagne pendant la seconde guerre mondiale, ou l’Afrique du Sud. Les combustibles liquides ne sont donc pas prêts de manquer, mais à des prix bien plus élevés que le pétrole conventionnel.

Pour les émissions de CO2, une réduction d’un facteur 2 en 2050 au niveau mondial implique une réduction volontaire de la production plus rapide que celle qui est prédite (courbe noire pointillée) dans le scénario de l’ASPO.  Pour y arriver,  gaz et pétrole s’épuisant, il faudra laisser dans le sol charbon et bitumes lourds non conventionnels et polluants, grâce à des réductions de consommation et l’intervention des énergies durables.

 

besoin_energie_renouv Les conséquences de l’épuisement des réserves : la transition énergétique

Les besoins en énergie augmentent, les stocks d’énergies fossiles diminuent, et les énergies renouvelables ne sont pas prêtes pour les remplacer.  Nous entrons dans une période de transition, avec des énergies renouvelables qui doivent prendre progressivement le relais des énergies fossiles. Toute notre économie reposant sur les énergies fossiles, c’est dès  à présent qu’il faut développer des systèmes énergétiques propres et anticiper la pénurie. Si on l’attend sans la préparer, elles aura des effet brutaux  dans les régions les plus pauvres et dans les régions du monde qui sont dépendantes des importations, comme l’Europe9.

Cette période de transition vient de commencer, et devrait durer plusieurs décennies. L’enjeu est double : satisfaire le développement économique, et limiter les impacts environnementaux.

puce Compléments

puce Références

  1. Les polychlorobiphényles (PCB) sont des liquides plus ou moins visqueux insolubles dans l’eau qui peuvent pour certains perdurer des milliers d’années. Les PCB sont toxiques, y compris à faible dose en tant que perturbateurs endocriniens. En France, fabriquer et/ou utiliser des PCB est interdit depuis 1987. (Informations de Wikipédia) []
  2. Poissons contaminés aux PCB – – Empoisonnement alimentaire – Cancer – part 2/8 https://www.youtube.com/watch?v=9eur0IsXjI8 []
  3. voir par exemple

    []

  4. On trouve sur Internet différentes évaluations des risques, par exemple celle du groupe Climat d’une grande banque (en anglais) http://www.longfinance.net/programmes/london-accord.html?id=448, dans ce rapport

    http://www.longfinance.net/images/reports/pdf/dbcca_energymarkets_2011.pdf []

  5. ppmv : parties par millions en volume. Soit entre 0,180 et 0,290 millilitres de gaz à effet de serre par litre d’air []
  6. créée par Jean Laherrère, géologue et ancien directeur de la production chez Total. Les courbes indiquées sont extraites de son cours à l’école des mines à Sophia Antipolis en 2012. http://aspofrance.viabloga.com/texts/documents []
  7. Pour les calculs, le nombre d’habitants est fourni par les projections de l’UNESCO, qui prévoit une augmentation de la population de 7 milliards aujourd’hui, à 10 milliards de terriens en 2100. []
  8. Cette courbe indique la même décroissance que le PDG de Total, Christophe de Margerie, exprime fin 2012 dans le journal Le Monde : « Le niveau de production de pétrole devrait donc commencer à plafonner vers 2020-2025 » « Sachant que les énergies fossiles représentent aujourd’hui 81 % de la consommation mondiale d’énergie, cette part devrait passer à 74 % en 2035 », ce qui est compatible avec le graphe ci dessus qui est rapportée au nombre d’habitants : comme le nombre d’habitant augmente, la production par habitant plafonne avant 2020 []
  9. L’Europe achète plus de 600 milliards d’euros par an l’énergie qu’elle importe sous forme de carburants fossiles []

Le stock des combustibles fossiles s’épuise

Les sources d’énergie actuelles proviennent de stocks qui ne se renouvellent pas.
Poster 3

gars On brûle 13 milliards de litres de pétrole chaque jour dans le monde.

Soit  4 milliards de tonnes par an. En additionnant le gaz et le charbon, ce sont environ 12,7 milliard de « tonnes équivalent pétrole »  qui ont été consommés en 20101. C’est le double de la consommation de 1976.

CO2 et on rejette 1 000 tonnes de CO2 par seconde  !

Tous les combustibles fossiles ajoutent du CO2 à l’atmosphère 2

L’air contient du CO2 de façon naturelle, et il joue un rôle positif. Mais depuis le début de l’ère industrielle,  il y a environ deux siècles, on utilise une grande quantité de combustibles fossiles.

Quand on les fait brûler, ces combustibles rejettent l’énergie et  le carbone qu’ils avaient stockés. Leur carbone se combine à l’oxygène de l’air et forme du dioxyde de carbone (CO2), qui  est ajouté à l’atmosphère. A cause de la combustion du charbon, du gaz et du pétrole, le CO2 présent dans l’atmosphère a augmenté de 40%, et il commence à modifier le climat

Au niveau mondial, 30 milliards de tonnes de CO2sont rejetées chaque année dans l’air. En France,  ce rejet est de 6 tonnes par habitant et par an. Comme la Terre 3 ne peut en absorber  que 1,5 tonne, l’objectif, en France,  est de diviser par 4 nos émissions de gaz à effet de serre pour freiner le changement climatique.

origines L’origine lointaine des combustibles fossiles

Les combustibles fossiles ont été formés il y a des dizaines ou des centaines de millions d’années

Il y a très longtemps, alors que les hommes n’existaient pas encore, alors que les dinosaures n’existaient pas encore, il y a des centaines de millions d’années, une importante quantité de biomasse terrestre  (végétaux)  et marine (algues, le plancton marin, les petits animaux) a vu le jour.

Ces organismes ont besoin pour se développer,  de sels minéraux (les plantes les trouvent dans la terre), de l’air  (c’est là que se trouve le carbone sous forme de CO2) et de la lumière qui apporte de l’énergie 4. Une partie du carbone présent dans l’air s’est donc trouvé piégé dans la biomasse.

Ensuite, par endroit, une partie de la  biomasse morte a pu être recouverte, d’eau  ou de terre,  et  s’enfoncer progressivement dans le sol, à l’abri de l’air. Elle a été transformée sous l’effet de la température et la pression plus élevées sous Terre. Cela a pris des millions d’années (cliquer ici pour plus d’informations sur ces processus)

Selon la profondeur où elle est descendue, elle se trouve aujourd’hui sous  forme liquide, gazeuse,  ou solide :  pétrole, gaz naturel, charbon, ou autres produits moins purs si elle n’a pas été assez chauffée (cliquer ici pour plus d’informations sur les combustibles fossiles non conventionnels).  S’il se forme encore du charbon, du gaz ou du pétrole aujourd’hui, c’est à un rythme beaucoup trop lent pour remplacer ce que l’on utilise.

derrick Les stocks s’épuisent

Les sources d’énergies fossiles constituent donc des stocks  dans lesquels on puise pour assurer nos activités.  Comme ils ne se renouvellent pas, ils s’épuisent progressivement.  Les stocks de pétrole sont les premiers à s’épuiser.

Jusqu’au début des années 80, la quantité de pétrole découverte chaque année était supérieure à la consommation annuelle de pétrole.

Depuis les années 80, on n’a découvert que 3 champs de pétrole contenant plus d’un milliard de barils5 mais aucun d’entre eux n’est capable de produire plus de 200 000 barils/jour. Entre 1990 et 2000 les découvertes correspondaient à des réserves de 42 milliards de barils alors que la consommation durant la même période a été de 250 milliards de barils. Depuis cette période, excepté pour 2 années, la consommation mondiale a été tous les ans, supérieure aux quantités découvertes. On épuise donc lentement mais sûrement les réserves de pétrole conventionnel. On est dans la situation où les réserves connues de pétrole et de gaz  sont  comme une baignoire dans laquelle on puise sans arrêt. Mais le débit du robinet qui la remplit (ce que l’on découvre) est inférieur ce que l’on consomme.

Les gisements de pétrole et gaz conventionnels, extraits du sol de façon traditionnelle, commencent à s’épuiser.  D’autres ressources prennent le relais : pétrole et gaz non conventionnels (gaz de schistes aux USA notamment) qui demandent de nouvelles méthodes d’extraction, et les pétroles profondément enfouis sous les mers. Ils coûtent plus cher, sont plus risqués, et auront aussi une fin.

camenbert La domination des combustibles fossiles dans le monde

Plus de 80 % de l’énergie utilisée dans le monde provient  de ressources fossiles : le pétrole, le charbon et le gaz.

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La consommation énergétique mondiale est dominée par les combustibles fossiles que sont le pétrole, le charbon et le gaz. Ce sont des composés chimiques qui ont stocké de l’énergie solaire il y a des dizaines ou des centaines de millions d’années. Sans eux, la civilisation telle que nous la connaissons aujourd’hui ne serait pas la même. Charbon, pétrole et gaz représentent en effet 80 % de la consommation d’énergie mondiale qu’elle soit commerciale, c’est-à-dire avec échange d’argent, ou non commerciale comme le bois que l’on va ramasser gratuitement dans une forêt.

L’énergie non commerciale consiste essentiellement en bois de feu et déchets … qui sont largement utilisés dans les pays en voie de développement comme source d’énergie. Elle représente un peu plus de 10 % de l’énergie consommée dans le monde. Si l’on ne considère que l’énergie commerciale, la consommation mondiale en combustibles fossiles est proche de 85 %. C’est dire notre dépendance vis-à-vis de sources de sources d’énergies qui se sont rendues indispensables aux civilisations modernes.

Parmi les combustibles fossiles, 33 % sont du pétrole, 27 % du charbon et 20 % du gaz. Le pétrole domine pour plusieurs raisons. C’est un liquide,  pratique à transporter.  C’est une source d’énergie concentrée : environ 10 kWh par litre. Par rapport au bois sec, une même masse de pétrole contient environ 3 fois plus d’énergie. De plus, entre le puits de pétrole et son utilisation il n’y a pas trop de déperdition : pour obtenir 1 kWh disponible, il ne faut pas plus de 1,1 kWh, la différence  (0,1 KWh) étant consommée au cours des différentes étapes pour l’amener du puits au consommateur (extraction, transport, raffinage…)..

puce En France aussi

La France consomme elle aussi essentiellement des combustibles fossiles, en premier lieu du pétrole.

energie-en-france

L’énergie finale  –  celle que l’on paye : électricité, essence, fioul domestique, gaz en bombonne, bois …  se monte à  158 Millions de tonnes équivalent pétrole (Mtep) sont à 87 %  des énergies qui proviennent de stocks (énergies fossiles  67 % et  nucléaire 20 %). Seuls 13 % vient de sources renouvelables. C’est presque toute l’activité économique qui repose sur ce stocks d’énergie non renouvelables.

Par jour  et par personne, notre consommation d’énergie finale est de 7 kg équivalent pétrole, soit environ 80 kWh,   et c’est aussi la valeur moyenne de la consommation finale d’énergie en Europe.

Comme la France et la plupart des pays d’Europe  n’ont pas de ressources énergétiques suffisantes pour satisfaire ses besoins, ils doivent en  importer.  En 2011 la facture énergétique de la France a atteint 61,4 milliards d’euros, soit environ 1 000 € par personne. Cette dépense pour l’énergie achetée à l’étranger (pays du Golfe, Russie …) représente 88 % du déficit commercial de la France.

Il s’agit surtout  d’importations de pétrole (pour 80%). Pourtant, nous importons deux fois  moins de pétrole aujourd’hui qu’en 1973, 6 car  75 % de l’électricité française est produite par l’énergie nucléaire.

puce En France, 158 Mtep « finaux » correspondent à 266 Mtep « primaires », qui correspondent à peu près à ce qu’il faudrait utiliser comme pétrole ou gaz si le nucléaire et l’hydraulique n’existaient pas,   pour obtenir la même quantité d’énergie finale.

puce Références

  1. Chiffres clés et données statistiques

    []

  2. Les facteurs d’émission de dioxyde de carbone pour les combustibles Coeff CO2 Combustibles 080405 – Ademe []
  3. en fait, surtout l’océan []
  4. Le mécanisme s’appelle la « photosynthèse » []
  5. 1 baril vaut 159 litres []
  6. 134,9 millions de tonnes en 1973 contre 64,4 millions en 2011 []

Quelle énergie durable pour demain ?

Il faut se rendre compte de la quantité d’énergie que l’on consomme ! Elle est devenue gigantesque, et cela impacte le climat. La situation est telle que nous allons devoir changer. Mais pas n’importe comment, sur plusieurs années ! Cela va demander de l’imagination ! Quelques chiffres pour comprendre.

 personnages Énergie, climat  le défi

Entre 1800 et 1900 la consommation mondiale d’énergie a été multipliée par 5. Entre 1900 et 2000 elle a été multipliée par 10. Elle ne cesse d’augmenter.

La consommation d’énergie, si elle était entièrement extraite du pétrole,  représenterait  une gigantesque piscine que l’on viderait  de son pétrole chaque année. Elle serait grande comme tout un département, avec 2,5 m de profondeur, et sa taille augmenterait chaque année car les besoins en énergie de la planète ne cessent d’augmenter : si on continuait à ce rythme la consommation en 2100 sera plus de 70 fois supérieure  : toutes les réserves de pétrole de charbon de gaz existant aujourd’hui seraient consommées en quelques années. Il faut donc évoluer.

Cette consommation d’énergie a aussi un impact sur le climat : le pétrole, le gaz naturel et le charbon, en brûlant, produisent du dioxyde de carbone (CO2) en telles quantités qu’il modifie le climat de la Terre.

L’énergie nous pose donc un défi pour les années à venir :
• réduire nos émissions de CO2
• utiliser d’autres sources d’énergie, durables

En 2050, en France, nous consommerons certainement moins d’énergie par personne : nos logements seront plus performants, nous nous déplacerons autrement, nous ferons plus attention à l’énergie … Malgré cette diminution, comment faire pour que le développement se poursuive, en France, en Europe, dans le monde ? C’est le défi qui est posé. Il est tout à fait abordable puisque, en ce moment, l’énergie est encore souvent gaspillée.

50000kwh Nous sommes énergivores !

En France, nous consommons 50 000 kWh par an et par habitant. Par jour et par personne, cela représente presque 150 kWh, c’est à dire 15 litres équivalent pétrole. Cela inclut la consommation des particuliers mais aussi celle de l’industrie, du bâtiment, des transports de marchandises, des hôpitaux …

A quoi sert cette énergie ? A transformer. Dès qu’une transformation intervient, elle utilise de l’énergie. Vous avez froid, vous avez besoin d’énergie pour allumer le chauffage. Vous avez faim, on a utilisé de l’énergie pour préparer un repas. Vous habitez un logement ? Il a fallu de l’énergie pour le construire. Vous utilisez de l’essence, de l’électricité, vous utilisez de l’énergie.

L’énergie est très peu chère par rapport aux services qu’elle rend. Par exemple, pour un prix moyen de l’énergie de 15 centimes le kWh, 150 kWh coûtent 22 €. Si on payait des travailleurs au SMIC pour fabriquer cette énergie, par exemple en pédalant sur des vélos reliés à une dynamo, au lieu de 22 € il faudrait payer plus de 30 000 € de salaires chaque jour !   Il faudrait couper du bois, faire du feu, faire des vêtements entièrement faits main, aller à pied ou en pousse pousse au collège,  fabriquer les meubles sans scie électrique, etc. Il faudrait un grand nombre de personnes dans les champs, pour remplacer les tracteurs. Un tracteur représente environ 1 000 paires de jambes !

A partir de l’énergie que l’on trouve dans l’environnement ( dans le vent, le pétrole, un arbre mort …) on utilise un système pour obtenir ce qui va vraiment servir : de l’essence, du fioul, du bois de cheminée, de l’électricité. Une part importante de toute l’énergie produite (30%) est perdue dans les conversions de l’énergie quand on fabrique de l’électricité : les centrales électriques produisent de l’électricité, mais surtout de la chaleur. Cette chaleur n’est pas toujours utilisée. Une petite partie est aussi perdue dans les transport de l’énergie. Améliorer la transformation de la chaleur en électricité ferait gagner beaucoup d’énergie.

sources Nos sources d’énergie, de l’huile de coude au nucléaire et aux renouvelables

Personne ne crée l’énergie que l’on utilise : on l’extrait de « sources d’énergies » que l’on trouve dans notre environnement.

groupe_moulinAvant 1750, l’énergie disponible pour tous les travaux était uniquement celle des bras,  des  animaux, des moulins à vent et des moulins à eau. Pour se déplacer, il y avait les chevaux et les mulets. Pour se chauffer, et faire cuire les aliments, on se servait du bois.
groupe_barrilsLe charbon, puis le pétrole et gaz ont permis la révolution industrielle, avec des machines pour remplacer la force animale. Ils ont donné la richesse que connaissent maintenant les pays développés (un agriculteur par exemple réalise beaucoup plus de travail avec un tracteur que s’il utilisait sa seule force physique).

Aujourd’hui, dans les pays développés, les machines travaillent pour nous. Elles fonctionnent si on les alimente en carburant ou en électricité. Elles en usent de grandes quantités car l’énergie ne coûte pas cher : un kWh électrique aujourd’hui coûte  environ 0,13 € en France, et 0,25 € en Allemagne. Avec 0,13 € on peut fournir autant d’énergie à une scie (à moteur),  que 2 bucherons pendant une journée entière avec leurs bras !

Plus récemment (depuis 40 à 50 ans), une nouvelle source d’énergie a commencé à être exploitée : l’énergie nucléaire. Elle possède une grande concentration en énergie, puisque 1 gramme de matière fissile contient environ 23 000 kWh alors que 1 gramme de pétrole n’en contient que 0,012 kWh. Elle est utilisée pour fournir de l’électricité.

Connues et utilisées depuis longtemps, les énergies renouvelables (éolienne, hydraulique, bois) reviennent en force. Elles sont à l’inverse 1 million de fois moins concentrées que le pétrole, mais présentent des avantages incomparables : elles n’émettent pas de CO2, elle peuvent être utilisées au plus près du lieu de consommation, ce qui évite des pertes dans  le transport. De plus elles sont abondantes en France et en Europe, elles peuvent donc limiter notre dépendance énergétique vis à vis du pétrole, du gaz et de l’uranium. Mais les utiliser massivement nécessite recherches et adaptations.

esperance_de_vie Énergie et espérance de vie

Grâce à l’énergie, les conditions de vie se sont améliorées progressivement en France  entrainant une augmentation spectaculaire de l’espérance de vie : de moins de 30 ans avant la révolution, elle a atteint 50 ans en 1900, et elle dépasse maintenant 80 ans !

La disponibilité de l’énergie a permis celle de l’alimentation, la croissance des villes, les progrès de la médecine, la disparition des épidémies, de la mortalité des enfants.  Aujourd’hui la production agricole n’est plus un problème, elle est assurée par des machines pilotées par un nombre réduit d’agriculteurs ; au service de la santé on trouve des hôpitaux et toute une industrie du médicament ; en hiver les logements sont chauffés, et refroidis en été ; le travail est devenu, en général, beaucoup moins pénible.

Dans d’autres pays où les habitants n’ont pas accès à l’énergie et donc au développement1, l’espérance de vie est de 40 ou 50 ans, comme en France il y a 2 siècles.

1kwh Différentes façons d’obtenir 1 kWh

Les sources d’énergie que nous utilisons sont indiquées par des pictogrammes. Personne ne crée de l’énergie, on l’extrait de notre environnement, d’endroits où elle est plus abondante qu’ailleurs et facilement transformable pour notre usage : charbon, pétrole, vent, chute d’eau, …

picto_essencepicto_charbonpicto_gazpicto_bois

  • On peut extraire 1kWh  d’énergie sous forme de chaleur, de
    • 10 centilitres de pétrole
    • 70 grammes de gaz,
    • 140 g de charbon
    • 200 grammes bois bien sec.

    Pétrole, charbon, gaz, bois sec sont des sources d’énergie que nous trouvons dans notre environnement : elles peuvent fournir de l’énergie, sous forme de chaleur, par exemple.  A l’origine de cette énergie : les réactions chimiques qui transforment la matière : après avoir brulé du bois, il reste un tas de cendres,  et on a émis du dioxyde de carbone et d’autres gaz (NO2, etc. ).

    • picto_barrage On peut aussi extraire 1 kWh de la vitesse d’une quantité importante de matière.  Par exemple 360  kilogrammes d’eau qui dévalent 1 000 mètres de hauteur, ont  une énergie de mouvement2 de 1kWh. Les chutes d’eau sont des sources d’énergie.
      Transformer cette énergie de mouvement en chaleur n’est ni facile ni intéressant. On peut plutôt la transformer en électricité et la transporter dans les habitations par des fils électriques. A l’origine de cette énergie : le mouvement de l’eau vers le bas provoqué par l’attraction de la Terre.
    • picto_pelleLes  muscles peuvent fournir de l’énergie. Avec une pelle servant à envoyer des pelletées de terre à 1,60 m de haut, il faut 100 heures de travail avec les bras pour fournir 1 kWh ! Les bras sont un plus efficaces quand il s’agit de tourner une manivelle. Les jambes sont encore un peu plus efficaces.  A l’origine de cette énergie : les réactions biochimiques dans le corps qui créent le mouvement des muscles. Pour en savoir plus sur l’énergie musculaire, cliquer ici.
    • La lumière contient de l’énergie. C’est par la lumière que la Terre reçoit toute son énergie du Soleil. Une grande partie est convertie en chaleur. (Pour en savoir plus sur les formes que peut prendre l’énergie, cliquer ici.)
    • 1 kWh, c’est aussi à peu près ce que fournit un repas à l’organisme. A l’origine de cette énergie : les réactions chimiques de digestion.  (Pour en savoir plus sur l’énergie de la nourriture, cliquer ici)

appareilsÉnergie, quels appareils consomment le plus ?

groupe_appareilsSur le poster sont représentés certains appareils qui consomment de l’énergie, quand on les utilise : un radiateur électrique,  un réfrigérateur, un congélateur, un ordinateur portable, un smartphone, un écran de télévision, un chargeur, tous ces objets se branchent sur une prise et consomment de l’électricité dès qu’on les allume. Envoyer un mail, discuter sur Facebook, allumer une lampe, faire couler de l’eau, prendre un bus, écouter de la musique demandent aussi de l’énergie.

Voici quelques exemples de consommation électrique d’une famille de 4 personnes :

appareil durée approximative d’utilisation par an nombre de kWh utilisés
Un réfrigérateur moyen environ 380 kWh par an pour un réfrigérateur moyen.  380 kWh
Un radiateur électrique qui a une étiquette de 1 kW utilise 1 kWh par heure quand il chauffe sans s’arrêter. Mais il ne consomme rien s’il est à l’arrêt. S’il fonctionne pendant 10 heures sans interruption, il consomme 10 kWh. Sur 100 jours de froid, il consomme 1000 kWh  1000 kWh  fois le nombre de radiateurs allumés
Un micro-onde  800 W, quand on l’utilise à pleine puissance pendant 10 minutes par jour  50 kWh par an
Plaques électriques 1 kW pendant la préparation des repas 2 plaques pendant 15 minutes par jour soit 0,5 kWh par jour 180 kWh par an
Une machine à laver le linge  de 2 kW Une heure par jour,  consomme en moyenne 1,5 kWh par jour 550 kWh par an
Un sèche cheveux de 1000 watt pendant 20 minutes par jour : 0,33 kWh/j, tous les 3 jours  40 kWh par an
multimédia d’une famille  pc de bureau avec l’adsl, tablette, portable, TV …  1 000 kWh paran

En France, 47% de l’énergie produite est utilisée par les ménages pour leur usage domestique La consommation d’une résidence principale se répartit en moyenne de la manière suivante : 63% pour le chauffage, 12% pour la production d’eau chaude sanitaire, 19% pour des besoins spécifiques en électricité comme l’éclairage ou le réfrigérateur, et 7% pour la cuisson des aliments. Pour faire des économies d’énergie,  le plus simple est de baisser la température d’un logement : la baisser  de 1°C au voisinage de 20°C permet de diminuer la consommation de 7%.  Dès lors, se contenter de 19°C dans les pièces où l’on vit et de 16°C dans les chambres, plutôt que de 21 ou 22°C dans toute la maison permet de belles économies si on n’y est pas dans la journée.

Un grand nombre d’appareils numériques envahit les foyers. Pour une famille de 4 personnes la consommation électrique pour le numérique est d’environ 1000 kWh/an. (voir le détail ici). Enfin le système de veille des appareils multimédia( TV, ordinateur, imprimante, … ) consomme de l’énergie pour rien.

postit Notes et Références

  1. imaginons une personne d’un pays pauvre qui souhaite améliorer ses conditions de vie. Par exemple amener l’eau courante chez lui, ou traiter les eaux usées,  ou acheter un réfrigérateur, un téléphone, une lampe. Tout ceci consommera de l’énergie. Pour y arriver,  il va vouloir développer une activité économique, et donc vouloir  commencer à consommer de l’énergie. Le prix de l’énergie, qui est chère dans ces pays, est un obstacle au développement []
  2. énergie de mouvement, appelée énergie cinétique []