1Les besoins énergétiques : une conséquence des activités humaines
A) Notions de puissance et d’énergie
la puissance et l'énergie sont liées ; ex. : la puissance rend compte de l’éclairement d’une ampoule et l’énergie de la consommation de cette ampoule
la puissance : grandeur physique s’exprimant en watts (W) dans le système international
l’énergie :
grandeur physique s’exprimant en joules (J) dans le système international
s’exprimant en kilowattheures (kWh) dans la vie courante (EDF)
s’exprimant en tonnes équivalent pétrole (tep) pour comparer les diverses ressources d’énergie (1 tep = énergie libérée par la combustion d’1 tonne de pétrole)
relation entre la puissance et l’énergie P=tE avec :
P : puissance en Watts (W)
E : énergie en Joules (J)
t : temps en secondes (s)
relation équivalente E=P×t
conversion des kWh en J : 1 kWh = 3 600 J donc 1 Wh = 3,6 J
conversion des kWh en tep : 1 000 kWh = 0,086 tep
quelques ordres de grandeur de consommation d'énergie :
chargeur smartphone : environ 1 kWh par an
ampoule basse consommation : environ 10 kWh par an
téléviseur LCD : environ 100 kWh par an
éclairage tour Eiffel : environ 1 000 000 kWh par an
B) Exemples de secteurs d’activités
parts dans la consommation d’énergie et augmentation de la demande énergétique
consommation en France pour l’année 2012 : pour un total de 154 Mtep
résidentiel - tertiaire : 44 %
transport : 32 %
industrie : 21 %
agriculture : 3%
consommation énergétique mondiale en augmentation permanente
demande énergétique très inégalement répartie sur le globe (en lien avec la richesse des pays)
Transition : à l’heure actuelle, les ressources énergétiques majoritairement utilisées sur la planète sont d’origine fossile. Mais on assiste à un développement important des ressources énergétiques de différents types (fissile, renouvelable).
2L’utilisation des ressources énergétiques disponibles
A) Ressources énergétiques fossiles
non renouvelables
combustibles fossiles : pétrole, gaz, charbon, etc.
utilisées dans les centrales thermiques, reposant sur la réaction chimique de combustion :
concernent 80 % de la consommation énergétique mondiale (pétrole 35 %, charbon 25 %, gaz 20 %, etc.)
possibilité d’épuisement des ressources
B) Ressources énergétiques fissiles
non renouvelables
pouvant intervenir dans une réaction de fission ou une réaction de fusion
utilisées dans les centrales nucléaires reposant sur la fission d’un noyau d’uranium 235 :
utilisation de l’isotope uranium 235 de symbole 92235U
92235U+01n → 56142Ba+3692Kr+201n+ énergie
collision d’un noyau d’uranium avec un neutron → 2 nouveaux noyaux (baryum et krypton) + libération de nouveaux neutrons qui, à leur tour, entrent en collision avec un noyau d’uranium (→ réaction en chaîne), + énergie
production de déchets radioactifs
concernent environ 12 % de la consommation énergétique mondiale, et 82 % de la consommation énergétique française
réaction de fusion à l’origine du rayonnement lumineux des étoiles : (ex. : le Soleil)
12H+13H → 24He+01n+ énergie thermique
fusion entre un noyau de deutérium 12H et de tritium 13H donnant un noyau d’hélium 24He et de l’énergie
possibilité d’épuisement des ressources fissiles
C) Ressources énergétiques renouvelables
renouvelées en permanence (inépuisables) par la nature
hydraulique (ex. : eau chutant d’un barrage), géothermique (chaleur issue de la Terre), éolienne (vent), de la biomasse (bois, etc.) et solaire
certaines peuvent être difficiles à exploiter
pourraient à elles seules subvenir aux besoins énergétiques de l’humanité
concernent environ 14 % de la consommation énergétique française (dont 8 % hydraulique)
Bilan : l’humanité est face à des enjeux énergétiques d’une ampleur nouvelle : les ressources fossiles s’amenuisent en permanence alors que les besoins en énergie sont toujours croissants. Les pays développés et en voie de développement concentrent désormais davantage de moyens économiques pour développer des moyens de production énergétique renouvelable.