Les stocks de combustibles fossiles et d’uranium

Ressources et réserves de combustibles fossiles

Les mots «ressources » et « réserves » ont des sens très précis pour les géologues.

Les « ressources » de charbon  sont constituées de tout le charbon que l’on peut trouver sur Terre, y compris celui qui se trouve à 3000 mètres de profondeur dans des veines de 10 cm d’épaisseur. Personne n’ira jamais chercher ce charbon car il coûterait plus d’énergie de le ramener à la surface que ce qu’il pourrait fournir. Autre exemple, dans le sous-sol de la région parisienne dorment des dizaines de milliards de barils de produits fossiles, non conventionnels et difficiles à extraire1 Il existe quantité de ressources de pétrole, de gaz et de charbon et autres produits non conventionnels, qui ne sont pas exploitables, au moins dans l’état actuel des techniques.

Les « réserves » ont un sens différent ;  ce sont les ressources que l’on exploite, ou que l’on pourrait exploiter. Par exemple en France il n’y a pas de réserve de charbon, car exploiter le charbon est interdit. Il n’y a pas non plus de réserves de gaz de schistes, car les gaz de schistes ne sont pas exploités. Un jour futur le charbon pourrait redevenir une réserve en France, mais pour cela il faudrait que la population l’accepte, que les règlements changent, que l’on recrée le métier de mineur.

Réserves et scénarios

Les réserves « prouvées » (il y a aussi les réserves « probables » et les réserves « possibles ») évaluées par l’Agence internationale de l’énergie (AIE) sont souvent traduites en années. Pour faire cela on divise les réserves par la consommation annuelle actuelle. Notons que si l’on reporte la consommation mondiale sur une énergie particulière (remplacement du pétrole par le gaz naturel, par exemple), le nombre d’années de réserve va diminuer. Les résultats obtenus par l’AIE en 2010 sont les suivants :

  • Pétrole conventionnel 54 ans (rappelons qu’en 1956 où la consommation était moindre, ce nombre d’années n’était que de 40 ans)
  • Gaz naturel conventionnel : 65 ans. Avec les gaz de schiste ce nombre d’années sera considérablement augmenté.
  • Charbon : 183 ans

Concernant la production d’électricité par des filières nucléaires, le combustible est aussi épuisable. Le nombre d’années serait de production serait de 200 ans avec la technologie actuelle de réacteurs (réacteurs à neutrons lents), et le même nombre de réacteurs dans le monde.  Mais il serait de plusieurs dizaines de milliers d’années en utilisant la technologie des réacteurs à neutrons rapides. L’utilisation du thorium, 2,5 fois plus fréquent que l’uranium dans l’écorce terrestre augmenterait encore plus les réserves, sans parler de l’uranium extrait de la mer qui permettrait de disposer de réserves pendant très longtemps – à un prix plus élevé.

  World Energy Concil Nombres d’années restantes  WEC
Charbon : Bitumineux : 405 Gt, Sous-bitumineux => 261 Gt, Lignite => 195 Gt ;Total = 861 Gt 150 ans
Pétroles : 160 Gt 40 ans
Pétrole de schiste (Shale oil) : Exploité déjà en France en 1839 à Autun. En Ecosse exploitation industrielle dès 1859.690 Gt.
Pétrole lourds BitumeExtra heavy Oil 3 300 milliards de barils2 150 Gbl
Gaz Naturel : 76 000 Gm3170 000 Gm3 de gaz de schistes annoncés comme techniquement récupérables dans le monde. 70 ans156 ans
Tourbe : surface exploitable 3 974 000 km2 ; 12,7 produits en 2008    
Uranium 3,5 MT à moins de 130$/livre : 105

Référence année 2008, source : World Energy Council 2010,  http://fr.wikipedia.org/wiki/Ressources_et_consommation_%C3%A9nerg%C3%A9tiques_mondiales 

 

 

  1. Hydrocarbures non conventionnels IFPEN , 2011 []

La formation du pétrole, du gaz naturel et du charbon

Les combustibles fossiles ont été formés il y a des millions d’années.

Les combustibles fossiles sont issus de plancton,  algues et végétaux terrestres,  qui contiennent une forte proportion d’atomes de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote. Lorsqu’ils meurent, leur matière organique est décomposée par des microorganismes. En milieu aérobie, c’est-à-dire en présence d’air, donc d’oxygène, tout le carbone est transformé en CO2. On dit qu’il y a minéralisation totale.

Lorsque la matière organique est en milieu anaérobie (sans oxygène), une faible partie sédimente sans être minéralisée (environ 1%). Cette fraction peut conduire à la formation de pétrole, de gaz naturel ou de charbon. Les bactéries anaérobies vont consommer l’oxygène et l’azote présents dans la matière organique et conduire à un résidu riche en carbone et hydrogène : le « kérogène ». La couche sédimentaire riche en kérogène, qui se situe initialement jusqu’à environ 1000 m de profondeur, constitue ce que l’on appelle la « roche mère ».

Si le mouvement des plaques tectoniques  provoque un enfoncement  de cette roche mère, sa température  augmente à cause de l’énergie géothermique. Elle augmente lentement avec la profondeur, d’environ 0,5 à 20°C par million d’années. Lorsqu’elle atteint des températures allant de    50 °C à 120 °C le kérogène est soumis à une « pyrolyse » qui produit principalement du pétrole, entre 2 et 3 km de profondeur, puis du gaz naturel vers 3 à 4 km.  Le pétrole et le gaz naturel formés peuvent être expulsés de la roche mère,  et rencontrer sur leur parcours des roches poreuses (roches réservoirs) qui vont les piéger et former des gisements d’hydrocarbures. Des minéraux étanches, comme l’argile, peuvent empêcher les hydrocarbures de s’échapper et les retenir piégés en profondeur.

Alors que le pétrole et le gaz naturels sont issus d’un kérogène d’origine marine (plancton, algues…), le charbon provient d’un kérogène formé à partir de biomasse végétale (fougères, arbres…). Selon la durée et la température de la pyrolyse naturelle, sont générés des charbons de plus en plus riches en carbone : tourbe (50 à 55%), lignite (55 à 75%), houille (75 à 90%) et anthracite (>95%). La pyrolyse prolongée fournit aussi du pétrole et du gaz naturel. Ce dernier, présent dans les mines de charbon, est responsable des « coups de grisou ».

Il a fallu des dizaines de millions d’années pour que la nature synthétise des combustibles fossiles, dans des conditions qui étaient beaucoup plus favorables qu’aujourd’hui, en particulier lors de la période du carbonifère. Celle-ci s’est étendue entre 300 et 360 millions d’années avant notre ère, et a produit une grand partie du charbon présent aujourd’hui sur Terre.

Pétroles conventionnels, non conventionnels et gaz de schistes

Chaque pétrole est différent

La composition chimique d’un pétrole brut (c’est-à-dire avant toute transformation) dépend des conditions dans lesquelles il a été formé. Chaque pétrole est différent comme chaque humain a des empreintes digitales différentes. Leur qualité pour les utilisations dont on a besoin est aussi différente d’un puits à l’autre.

Les pétroles bruts les plus intéressants pour les utilisations humaines sont les bruts légers (qui contiennent des molécules de plus faibles poids moléculaire) par opposition aux bruts lourds qui permettront de faire du bitume.

Les bruts les plus connus sont : le Brent (référence en Europe), le WTI (West Texan Intermediate, référence aux USA) et le Dubaï Light (référence en Asie).

Pour ce qui concerne le contenu énergétique, 1 litre de pétrole peut libérer une énergie d’environ 10 kWh en brûlant.

Exploitation offshore : toujours plus difficile

La production d’hydrocarbure « offshore », à-dire sous la mer, a démarré à l’échelle industrielle dans les années 50 dans le golfe du Mexique, à faible profondeur. Après le choc pétrolier de 1973 le Royaume Uni et la Norvège ont commencé à exploiter  leurs réserves pétrolières en mer du Nord, à une profondeur de 100 à 150 m.  Actuellement on fore au-delà de 3000 m de profondeur dans le Golfe du Mexique, à partir de plateformes flottantes. Sur les 116 000 puits forés en 2011 dans le monde, 3 400 ont été forés en mer, et il y a en mer 17 000 plateformes pétrolières en activité.

La Zone Economique Exclusive (ZEE) française est l’une des plus grandes du monde, et inclut St Pierre et Miquelon, la Guyane, la Nouvelle Calédonie, avec  des formations  géologiques très différentes d’une région à l’autre.  Au large de Cayenne, il a fallu forer à 5700 mètres sous le niveau de la mer pour atteindre une importante poche pétrolière. Le Golfe du Lion, en Méditerranée, pourrait aussi devenir attractif pour la prospection.

En 2010 la production offshore était de 23,6 millions de barils par jour, ce qui représente 30% de la production pétrolière mondiale. La production de gaz naturel offshore était de 2,4 milliards de m3 par jour, soit 27% de la production mondiale.

Pétroles non conventionnels

Le prix du baril de pétrole conventionnel avec lequel on produit les carburants pour l’automobile est resté très faible jusqu’en 1970 : moins de quelques $ le baril. Ce pétrole, extrait par exemple au Moyen Orient, arrive aujourd’hui à environ 5 $/baril en Europe. Le prix du marché, c’est-à-dire le montant que les acheteurs sont prêts à payer pour l’obtenir, et les taxes,  augmentent considérablement les prix que payent les consommateurs (le baril d’essence est à presque 250 $ en France).

Ces prix en hausse rendent rentables l’exploitation de certaines formes de pétrole, dites « non conventionnelles », comme les sables et schistes bitumineux, gaz de schistes, dont l’exploitation coute plus cher. Les  stocks de ces produits  sont considérables.

Parmi ces pétroles non conventionnels, on trouve au Venezuela et au Canada, dans la province de l’Alberta, des « sables  bitumineux » en quantité.  C’est un mélange solide de sable d’argile et d’eau, qui contient  aussi un pétrole très visqueux (bitume). L’extraction de ce pétrole coûte cher puisqu’il faut il faut traiter 2 tonnes de ce sable avec de la vapeur d’eau surchauffée, ce qui consomme beaucoup d’énergie et d’eau,  pour récupérer 150 litres de bitume, très dense et visqueux. Elle est néanmoins rentable.

On trouve d’autre part des « schistes bitumineux », dans une trentaine de pays,  dont la France. Ce sont des produits riches en carbone dont la pyrolyse n’est pas achevée.  En terminant cette pyrolyse de façon industrielle  ils pourraient fournir deux fois plus d’huile de schiste que les réserves prouvées actuelles de pétrole. Les schistes bitumineux d’Ile de France pourraient fournir 100 ans de la consommation française actuelle.

Le gaz de schiste

L’exploitation du gaz naturel non conventionnel est actuellement en pleine expansion. Cela englobe les gaz de schiste (shale gas), le gaz de charbon (coalbed methane) et le gaz issu de gisements compacts (tight gas). Les Etats-Unis, en exploitant massivement cette ressource, n’ont plus besoin d’importer de gaz : ils ont maintenant accès à un gaz naturel qui est 4 à 5 fois moins cher qu’en Europe.  Il constitue un atout pour l’industrie américaine qui voit sa compétitivité augmenter. Les réserves prouvées de gaz, qui étaient de 4 700 milliards de m3 en 1991 sont passées avec la prise en compte des gaz de schiste à 8200 milliards de m3 en 2010 et continuent de croître.

L‘extraction du gaz nécessite de grandes quantités d’eau. Elle a conduit dans certains endroits à des pollutions importantes des nappes d’eau souterraines peu profondes, Ceci a entrainé un rejet des méthodes d’extraction par les habitants au voisinage des puits.

Les pays qui investissent fortement pour extraire les gaz de schiste sont les USA, le Canada, l’Australie, la Pologne, le Danemark et les pays émergents. La France possède en  sous-sol du gaz de schiste,  dans des quantités qui n’ont pas été exactement évaluées. Leur exploitation  a été interdite, aucune garantie n’étant apportée qu’elle ne représente aucun danger pour la santé et l’environnement.  Les recherches sur les méthodes non polluantes d’extraction sont autorisées.

Combustibles : énergie et émissions de CO2

Les combustibles contiennent plus ou moins d’énergie, et émettent plus ou moins de CO2, selon leur composition.

Energie contenue dans les combustibles

Combustible nombre de tep par tonne, m3, ou stère, selon le cas MWh par tonne, m3, ou stère, selon le cas
Essence (tonne) 1, 048 12,2 pour moteurs à essence
Gazole (tonne) 1 11,6 pour moteurs Diesel
Fioul domestique (tonne) 1 11,6 pour chaudières1.
Ethanol 0,638 7,41 alcool produit naturellement par fermentation
Agrodiesel 0,876 10,2 pour moteur Diesel
Gaz naturel (1000 m3) 0,857 11,1 la composition du gaz naturel est variable. C’est essentiellement du méthane.
Charbon (tonne) 0,619 7,20 entre 6,2 et 7,6 selon la variété de charbon
GPL (tonne) 1,095 12,73 Gaz de pétrole liquéfié, est un mélange de butane et propane
Butane (1000 m3) 2,63 30,45 12,66 MWh par tonne
Propane (1000 m3) 2,04 23,70 12,78 MWh par tonne
Bois (stère) 0,147 1,71
Granulé de bois (tonne) 0,39 4,5 pour comparer le volume, par rapport au bois : 3,3 MWh/m3
Hydrogène (tonne) 2,86 33,25

(Sources : Mémento du CEA2, Comité National pour le Développement du Bois3 et Comité Français du Butane et du Propane4 )

Une tonne d’essence contient 12,2 MWh. Avec une masse volumique de l’ordre de 750 kg/m3, un litre contient environ 750 g d’essence, soit 9,2 kWh,. Un litre de fioul contient 10 kWh, un litre de pétrole moyen aussi.

Quantités de CO2 émis par les combustibles en brûlant :

Combustible kg de CO2 émis par kWh fourni
Essence 0,264
Gazole et Fioul domestique 0,271
Gaz naturel 0,206
Kérosène 0,267
Charbon 0,343
GPL 0,231
Déchets ménagers (fraction fossile) 0,149

( source ADEME5 )

On voit que par kWh fourni, la combustion du gaz naturel émet moins de CO2 que celle de l’essence ou du charbon. (Le charbon en émet une fois et demi plus). Chaque litre d’essence qui brûle dégage 2,43 kg de CO2, soit encore 1240 litres de CO2 dans les conditions normales de température et pression.

  1. attention au vocabulaire :

    • Gazole = gasoil = diesel, carburant pour moteur Diesel. Le mot « gasoil », dont est dérivé gazole vient de l’anglais. Ne pas confondre avec « gazoline », qui est un mot anglais qui signifie « essence »
    • Fioul domestique, parfois appelé aussi huile au Canada et en Suisse, et mazout dans certaines régions de France. Il destiné aux chaudières pour le chauffage. Il est proche du gazole, avec des performances inférieures. Ne pas le confondre avec :
    • Fuel, mot anglais signifiant « combustible ». N’importe quel matériau, solide, liquide ou gazeux pouvant bruler est un « fuel » : charbon, essence, méthane.
    • Pétrole : (en anglais « petroleum » ou « crude oil ») est un liquide minéral inflammable, composé surtout d’hydrocarbure (molécule composée uniquement de carbone et d’hydrogène). A distinguer du mot anglais « petrol » : qui signifie « gazoline », c’est à dire « essence » en français. Le pétrole est dit « minéral », car on l’extrait du sol, bien son origine lointaine soit organique.
    • Oil : mot anglais signifiant « huile », mais aussi, dans le domaine pétrolier, tout liquide pouvant brûler, en particulier le pétrole.
    • Huile : corps gras liquide à température ambiante. Utilisée en cuisine, en parfumerie, on l’utilisait avant dans des lampes à huile, pour s’éclairer, ce qui était bien polluant. On utilise aussi de l’huile dans les moteurs, mais attention, pas comme carburant, uniquement pour lubrifier les pièces qui bougent, qui sinon se bloqueraient rapidement.

    []

  2. Mémento du CEA sur l’énergie, à télécharger ici : http://www.cea.fr/le-cea/publications/autres-ouvrages/autres-ouvrages []
  3. Comité National pour le Développement du Bois, http://www.cndb.org/?p=equivalence []
  4. Comité Français du Butane et du Propane http://www.cfbp.fr/proprietes-des-gpl/caracteristiques-generales-et-physico-chimiques-n305 []
  5. Coefficients, fichier pdf :Coeff CO2 Combustibles 080405 – Ademe []

Les réserves de combustibles fossiles et d’uranium

Les réserves prouvées (il y a aussi les « réserves probables » et les « réserves possibles ») sont souvent traduites en années. Pour cela on divise les réserves par la consommation annuelle actuelle..Les résultats obtenus par  l’Agence internationale de l’énergie (AIE) en 2010 sont les suivants :

  • Pétrole conventionnel 54 ans
  • Gaz naturel conventionnel : 65 ans. D’après l’AIE, avec les gaz de schiste ce nombre d’années sera considérablement augmenté1.
  • Charbon : 183 ans

Les chiffres de l’AIE ne sont pas  fiables et varient (rappelons qu’en 1956 où la consommation était moindre, ce nombre d’années n’était que de 40 ans)

Notons que si l’on reporte la consommation mondiale sur une énergie particulière (remplacement du pétrole par le gaz naturel, par exemple), le nombre d’années de réserve va diminuer.

En ce qui concerne les réserves de gaz de schiste en Europe, leur estimation ne cesse d’évoluer. En ce qui concerne la Pologne par exemple, l’estimation des réserves exploitables a été diminué d’un facteur 10 entre 2011 et 20122. Ce qui est réellement exploitable monterait à quelques centaines de milliards de m3 dans toute l’Europe, alors que la consommation de gaz en Europe est de 860 milliards de m3 par an3.

Concernant l’énergie nucléaire dont le combustible est aussi épuisable, le nombre d’années serait de 200 ans avec la technologie actuelle de réacteurs (réacteurs à neutrons lents) mais serait de plusieurs dizaines de milliers d’années en utilisant la technologie des réacteurs à neutrons rapides. L’utilisation d’un autre atome que l’uranium, le thorium, qui 2,5 fois plus fréquent que l’uranium dans l’écorce terrestre augmenterait encore plus les réserves.  Des milliards de tonnes d’uranium sont aussi dilués dans l’eau de mer. Comme la production mondiale est de 50 000 tonnes par an4, extraire l’uranium de la mer permettrait de disposer de réserves pendant très longtemps.

Références

 

  1. Une critique des »prévisions excessivement optimistes » de l’AIE : http://www.manicore.com/documentation/articles/echos_scenarios_aie.html []
  2. Les réserves de gaz de schiste en Pologne : http://www.rue89.com/2013/03/11/yeux-fermes-bras-ouverts-la-pologne-dit-oui-au-gaz-de-schiste-240454 []
  3. la consommation de gaz en Europe : Key World Energy Satistics 2012, IEA []
  4. en 2010, http://fr.wikipedia.org/wiki/Uranium []

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 []