CHAPITRE
Plan
1Exploitation des énergies fossiles
A) Les gisements
- du fait de leur faible densité, les hydrocarbures (pétrole et gaz) ne restent pas en profondeur (dans la roche mère) mais remontent en surface
- pour les piéger et former un gisement, il faut une roche poreuse perméable où ils s’accumulent, surmontée d’une roche imperméable
- les gisements actuels d’hydrocarbures sont localisés dans des bassins sédimentaires où la productivité primaire océanique a été ou est toujours forte. Ex. : zones côtières et hautes latitudes
- la demande croissante de la population et l’épuisement des réserves de pétrole motivent la recherche de nouveaux gisements
B) Prospection et exploitation
- la recherche de gisements demande une connaissance précise du sous-sol et des techniques sophistiquées, onéreuses et adaptées
- la prospection sismique permet de localiser les gisements d’hydrocarbures
- les forages doivent être réalisés afin d’évaluer leur caractère exploitable et rentable
- les forages peuvent être verticaux ou horizontaux
- l’exploitation est souvent réalisée dans des conditions extrêmes
- impact environnemental local = perturbation des milieux
- ex. : gaz de schistes, mines de charbon
Transition : l’exploitation des combustibles fossiles représente un enjeu économique mais aussi environnemental important pour l’humanité. L’impact n’est pas seulement local mais a des répercutions sur l’ensemble de la planète.
2Les conséquences de l’utilisation des énergies fossiles
A) Carbone et combustibles fossiles
- le carbone est présent dans les quatre enveloppes terrestres : hydrosphère, atmosphère, lithosphère et biosphère
- il existe des flux de carbone, sous plusieurs formes chimiques entre les compartiments
- globalement, les différents stocks de carbone sont en équilibre
- la formation des combustibles fossiles consiste en un prélèvement très lent du CO2 atmosphérique par la photosynthèse (cf. chapitre 4)
- l’utilisation des combustibles fossiles (en le brûlant) libère rapidement et en grande quantité du CO2 dans l’atmosphère
B) Impact sur le cycle du carbone
- l’augmentation rapide de la concentration en CO2 dans l’atmosphère par les activités humaines perturbe le cycle naturel du carbone
- l’élévation de cette teneur en CO2 entraîne une augmentation de l’effet de serre
- ce phénomène induit une élévation des températures à l’échelle de la planète et donc des changements climatiques
Transition : face à la demande énergétique croissante, l’épuisement des réserves d’énergies fossiles et les conséquences environnementales de leur utilisation, l’homme doit trouver une alternative en cherchant et en exploitant des ressources renouvelables issues de l’énergie solaire qui se distinguent de l’énergie nucléaire.
3Les énergies renouvelables : le défi de demain
A) Utilisation directe de l’énergie solaire
- four solaire : système de chauffage ou de cuisson fondé sur la capture des rayons solaires. Ex. : four solaire d’Odeillo dans les Pyrénées peut concentrer 1 000 KWatts (> 3 500 °C)
- panneau solaire thermique : production d’eau chaude par la circulation de fluides dans des tuyaux
- panneau solaire photovoltaïque : production d’électricité grâce aux cellules photovoltaïques en silicium puis stockage dans des batteries
- ex. : la Station Spatiale Internationale (ISS) et beaucoup de satellites sont équipés de panneaux solaires
B) Utilisation indirecte de l’énergie solaire : vent, eau, sol et biomasse
- l’énergie hydraulique permet de produire de l’électricité par l’intermédiaire de turbines
- moulin à eau : appliqué à toutes sortes d’activités mécaniques, il utilise les courants d’un cours d’eau, ancêtre de l’hydrolienne
- barrage hydroélectrique : principale source d’énergie renouvelable actuelle liée au cycle de l’eau
- hydrolienne : utilisation des marées, des courants marins et de la houle, fait partie des EMR (énergies marines renouvelables) qui représentent une ressource quasiment illimitée à exploiter
- le vent permet de faire fonctionner :
- le moulin à vent : ancêtre de l’éolienne
- l’éolienne terrestre ou implantée en mer (EMR) pour la production d’électricité
- la biomasse est une énergie stockée sous forme organique (issue de la photosynthèse) exploitée par :
- ex. : bois
- méthanisation = biogaz (composé de 50 à 70 % de méthane, dioxyde de carbone, vapeur d’eau, sulfure d’hydrogène) à partir des boues d’épuration et des déchets organiques industriels ou agricoles
- transformation chimique = biocarburant comme l’huile végétale, le biogazole, le bioéthanol, etc.
- la géothermie utilise la chaleur du sous-sol pour produire du chauffage ou de l’électricité. Ex. : pompe à chaleur, puits canadien
Bilan : les énergies fossiles sont formées à partir de l’énergie solaire et dépendent de l’activité interne de la planète. Ce sont des ressources naturelles non-renouvelables qui s’épuisent rapidement. Leur utilisation restitue du dioxyde de carbone à l’atmosphère et interfère donc avec le cycle naturel du carbone. Ce phénomène a des conséquences climatiques. Les énergies solaire, hydraulique, éolienne et géothermique sont une importante source d’énergies renouvelables pour l'humanité qui ne perturbent pas l’équilibre entre les réservoirs de carbone.- l’énergie hydraulique permet de produire de l’électricité par l’intermédiaire de turbines
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