Les ressources énergétiques
Publié le 30/12/2018
Extrait du document
UNE CONSOMMATION CROISSANTE
Depuis 1940, la consommation mondiale d'énergie a été multipliée par 14 alors que la population mondiale a été multipliée par 4,7. Les ressources énergétiques de notre planète sont donc de plus en plus exploitées. L'énergie est une grandeur physique revêtant diverses formes comme le travail (associé notamment au mouvement) ou la chaleur (associée à la température). Ainsi, une ressource énergétique est une substance ou un agent dont l'énergie peut être convertie en une forme d'énergie utile (travail mécanique, chaleur) appelée énergie finale, par opposition à l'énergie primaire non transformée. L'énergie, une fois produite, peut être transportée par un vecteur énergétique (ou énergie secondaire) tel que l'électricité avant son utilisation finale.
RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES NON RENOUVELABLES
Les ressources énergétiques non renouvelables proviennent des richesses minérales naturelles existant en quantité limitée dans la croûte terrestre.
Énercies fossiles
Depuis des centaines de millions d'années, les forêts, les animaux et les micro-organismes vivent, meurent, puis se décomposent. Lorsqu'ils sont enfouis rapidement sous des sédiments, avec le temps et la pression, la matière organique piégée à l'abri de l'air concentre le carbone. Ce phénomène de carbonisation est à l'origine de la formation des énergies fossiles.
Le charbon
• DÉFINitiON ET FORMATION Le charbon est une roche
sédimentaire formée à partir de plantes terrestres fossilisées. Il se présente sous plusieurs formes suivant la profondeur à laquelle les débris végétaux initiaux sont enfouis et en fonction de leur âge :
- la tourbe correspond au premier stade de carbonisation et ne contient que 50 à 55 % de carbone. Surtout composée de mousses, elle est
légère, molle et de couleur marron. Il faut la faire sécher avant de la brûler. Actuellement, des tourbières en formation occupent encore des régions marécageuses aux eaux pauvres en oxygène.
- le lignite est un charbon datant de l'ère tertiaire et qui n'est pas arrivé à maturation. Il renferme 55 à 75 % de carbone. De couleur brune à noire, il contient des débris ligneux (d'où son nom). Brûlant mal, il produit peu d'énergie.
- la houille contient 75 à 90 % de carbone ce qui lui confère une couleur noir lustré. On y remarque souvent des empreintes de fougères fossiles qui sont l'un des constituants de cet excellent combustible.
-l'anthracite est le charbon le plus
carbonisé (90 à 96%). Il est très noir et brillant. Enfoui à des kilomètres de profondeur, l'anthracite est
compact avec une faible teneur en matières volatiles et en eau. C'est le
charbon le plus calorifique.
• Réserves
On estime la réserve mondiale de
charbon à 1000 milliards de tonnes, soit 250 ans de consommation.
C'est la ressource énergétique fossile la plus abondante (80 %). Plus de 90 % des gisements houillers sont situés dans l'hémisphère nord dont 30 % en Extrême-Orient, 25 % en Amérique du Nord, 22 % en ex-URSS, 11,5 % en Europe et 7 % en Afrique. On estime que 55 % de la houille date de la fin de l'ère
primaire (-360 à-250 millions d'années), 30 % de l'ère secondaire (-250 à -65 millions d'années), 13 % de l'ère tertiaire (-65 à -2 millions d'années) et 2% du quaternaire.
• Exploitation et production
Il existe deux modes d'extraction du
charbon :
- Les mines souterraines, où l'on creuse des galeries jusqu'aux veines de charbon. L'accès se fait par puits et par galeries, ou par descenderie lorsque le filon
est incliné et débouche en surface.
La profondeur de ces mines peut atteindre 1300 m.
- Les mines à ciel ouvert, avec
leurs énormes gradins descendant jusqu'à 400 m de profondeur, évoquent des amphithéâtres géants. Leur exploitation offre
Les éoliennes dans le monde
Les implantations privilégient bien sûr les zones ventées, si possible à distance des habitations à cause des impacts visuels et acoustiques : régions côtières, plate-formes « offshore ».
Le développement rapide de l'énergie éolienne rend les statistiques difficiles à établir. On estime qu'en 2003, la puissance globale des éoliennes atteignait 31000 MW.
Production
La première puissance en énergie éolienne est l'Allemagne avec plus de 14600 MW installés fin 2003. Elle est suivie de l'Espagne (6200 MW), des États-Unis (5 000 MW), du Danemark (3100 MW) et de l'Inde (1700 MW). La France est très en retard dans ce domaine (240 MW fin 2003), bien qu'elle dispose du deuxième potentiel éolien d’Europe.
«
granitiques
que sédimentaires.
Les
roches les plus riches en uranium sont
les minerais uranifères (pechblende,
uraninite, carnotite ...
) que l'on extrait
du sous-sol dans des mines à ciel
ouvert ou en galeries souterraines.
La teneur en uranium des minerais
uranifères représente 0,1 à 0,5 o/o de la
masse initiale.
Les roches sont broyées
afin d'extraire l'uranium.
L'uranium
naturel compte 99,3 o/o d'uranium 238
et 0,7 o/o d'uranium 235.
Seul ce dernier
est fissile.
Sa proportion doit être élevée
dans des usines d'enrichissement, pour
produire de l'uranium enrichi.
Les réserves en uranium comprennent
les ressources primaires (mines en
activité et gisements potentiels) et les
ressources secondaires (stocks
existants).
Les réserves primaires
s'élèvent à 2 500 millions de tonnes.
Depuis les accords de non-prolifération
des armes nucléaires, la production a
sensiblement chuté.
Actuellement, la
production mondiale d'uranium est de
36 000 t soit 56 o/o des besoins annuels.
Les principaux producteurs d'uranium
sont le Canada (31 %}, l'Australie
(22 %}, le Niger (8 Ofo}, la Namibie
(8 %}, l'Ouzbékistan (7 %}, la Russie
(6 %}, le Kazakhstan (5 o/o) et les États
Unis (4 %}.
Son utilisation est
essentiellement réservée à l'industrie
nucléaire civile.
En 2002 la production
mondiale d'électricité nucléaire a été de
2 167 TWh (10 12 Wh) dont 780 TWh
pour les États-Unis ; 416 TWh pour la
France ; 278 TWh pour le Japon ;
156 TWh pour l'Allemagne; 107 TWh
pour la Corée.
La France, qui produit
plus de 75 o/o de son électricité grâce au
nucléaire, est le premier exportateur
mondial d'électricité.
Consommation
L'énergie nucléaire représente environ
7 o/o de la consommation énergétique
globale de la planète et environ 17 o/o
de la production mondiale d'électricité.
RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES
RENOUVELABLES
Si le XX' siècle a profité sans modération
des combustibles fossiles, le XXI' siècle
devra tenir compte de leur épuisement
et des dégradations environnementales
dues à leur utilisation intensive
(pollution, effet de serre).
Les énergies renouvelables, qui
proviennent des sources d'énergie
inépuisables (soleil, vent, eau) sont
des alternatives.
Elles ne totalisent que
1,8 o/o de la production électrique
mondiale, dont 2,7 o/o pour l'Union
européenne (dont 16,3 o/o pour le
Danemark), 2,2 Ofo aux États-Unis et
1,6 o/o au Japon.
Elles représentent une
part de 5,7 o/o de la consommation
énergétique de l'Union européenne
(dont 29 o/o pour la Suède), de 4,4 o/o
pour les États-Unis et de 3,1 •io pour le
Japon.
En France, la part des énergies
renouvelables est assurée à 94 o/o par
l'hydraulique, à 3,5 o/o par les déchets
urbains, à 1,9 Ofo par le bois et à 0,6 Ofo
par l'éolien, le solaire et le biogaz.
L'ÉNERGIE HYDRAULIQUE
L'énergie hydraulique est la première
source d'énergie renouvelable dans le
monde, elle provient des cours d'eau,
des marées et des vagues.
Pour transformer leur énergie on utilise des
ba"ages.
Sur les 45 000 barrages
de plus de 15 rn de hauteur dans le
monde, 20 Ofo sont destinés à produire
de l'électricité (40 Ofo en Europe).
La France en compte 220 dont 150 de
plus de 20 rn de haut et 550 centrales
hydroélectriques.
Trois types d'énergie hydraulique
• L'ÉNERGIE HYDROÉLECTRIQUE
Dans les pays possédant de bonnes
ressources en eau, l'énergie
hydroélectrique est une source
d'électricité inépuisable.
Mais moins
de 20 Ofo du potentiel hydroélectrique
mondial exploitable sont utilisés.
Les usines
hydroélectriques
comprennent généralement le
barrage, qui arrête
l'eau pour la
canaliser vers les
turbines, qui
actionnent des génératrices, pour
transformer la force de l'eau en
électricité.
Les coûts de fonctionnement de ces
installations sont faibles, du fait de
l'économie de combustible.
L'énergie hydroélectrique assure 18%
de la production mondiale d'électricité
et représente la première source
d'électricité primaire, c'est-à-dire
produite sans transformation de
pétrole, de gaz ou de charbon.
• l'ENERGIE MARÉMOTRICE
Le mouvement biquotidien des marées
représente une quantité phénoménale
d'énergie.
Cependant, elle est difficile à
exploiter et il n'existe que quelques
centrales marémotrices dans le monde.
L'énergie marémotrice est produite de
la même façon que celle d'une centrale
hydroélectrique : un barrage construit à
travers un estuaire retient l'eau à
chaque marée haute pour ensuite la
laisser passer à travers des turbines.
La plus importante est celle de
qui se propage à la surface de contact
entre deux fluides : l'eau et l'air.
Elle est
due au vent, lui-même provoqué par
l'énergie solaire qui réchauffe et anime
l'atmosphère.
Le Japon, l'Inde et plusieurs pays
d'Europe ont construit des prototypes
pour exploiter cette énergie, mais les
résultats ne sont pas encore probants.
Pourtant, des experts ont calculé que
l'énergie transportée chaque année par les
vagues sur les 1 000 km de la côte
atlantique française correspond à
l'énergie électrique consommée
annuellement en France.
Production Plus de 150 pays produisent de
l'hydroélectricité.
Le Canada est le plus
grand producteur avec 13 Ofo de la
production mondiale, suivi des États
Unis, du Brésil et de la Russie.
Grâce à
ses ressources hydroélectriques, la
France est le premier producteur
européen d'énergies renouvelables
devant la Suède et l'Italie.
Consommation L'énergie hydraulique représente
environ 5 Ofo de la consommation
énergétique globale.
L'ÉNERGIE GÉOTHERMIQUE
La géothermie consiste à capter la
chaleur interne de la Te rre pour
l'utiliser sous forme d'électricité ou de
chauffage.
Plus de 99 o/o de la masse de
notre planète est à une température
supérieure à 1 ooo• C et seul le millième
de la masse de la Terre, c'est-à-dire
les 3 km superficiels, est à une
température inférieure à 100• C en
moyenne.
Les gisements géothermiques
On exploite principalement deux types
de gisements géothermiques :
• les champs hyperthermiques, qui sont
situés dans les zones volcaniques à la
frontière des plaques tectoniques où le
gradient géothermique est élevé du fait
de la proximité du magma.
• les aquifères d'eau chaude, qui gisent
dans les couches géologiques des
bassins sédimentaires.
Ils sont
essentiellement réchauffés par la
radioactivité naturelle des roches qui,
en profondeur, produisent d'énormes
quantités d'énergie.
On classe les
gisements géothermiques en quatre
groupes selon leur température :
• la haute énergie est principalement
localisée dans les champs hyper
thermiques des régions volcaniques
où la vapeur et l'eau sous pression
atteignent 1so•c à 3SO"C.
•la moyenne énergie (90"C à 1SO"C}
provient des nappes aquifères situées
généralement entre -2 000 et -3 000 m.
•la basse énergie (4s•c à 90°C} est
constituée des nappes aquifères situées
entre -1 500 et -2 000 m.
• et la très basse énergie (inférieure à
30° C), dont les gisements se trouvent
à moins de 100 rn de profondeur.
Les haute et moyenne énergies
permettent de produire de l'électricité
en utilisant l'eau sous forme de vapeur
pour alimenter les turbines des
centrales.
La basse énergie sert à la
production d'eau chaude sanitaire,
au chauffage urbain, aux locaux
industriels, aux serres ...
La très basse
énergie est surtout réservée aux
particuliers et aux petites collectivités
qui, au moyen d'une pompe à chaleur,
utilisent les calories contenues dans le
sous-sol peu profond pour chauffer ou
climatiser les habitations.
Production
géothermique
d'électricité Avec 2300 MW, les États-Unis sont le
premier producteur d'électricité
d'origine géothermique (29 Ofo}.
Les
Philippines totalisent 25 Ofo de la
production mondiale.
L'Italie et le
Mexique en produisent chacun environ
10 Ofo.
L'Indonésie, le Japon, la Nouvelle
Zélande et l'Islande produisent le reste.
Production géothermique
de chaleur
Les États-Unis (5400 MW), la Chine
(2800 MW) et l'Islande (1 soo MW)
représentent 56 Ofo de la production
mondiale de chaleur d'origine
géothermique.
Au dixième rang, la
France réalise 1,9 o/o de la production
mondiale avec 386 MW.
L'ÉNERGIE SOLAIRE
L'énergie solaire est le rayonnement
émis par le soleil.
Il existe deux types
d'exploitation, d'un assez faible coût:
• le solaire photovoltaïque utilise des
capteurs solaires composés de
photopiles qui
transforment la
lumière en
électricité.
Il était
surtout utilisé
pour la fourniture
d'électricité dans
les sites isolés.
Mais les tuiles
voltaïques permettent désormais aux
capteurs de bien s'intégrer à
l'architecture et des dizaines de milliers
de maisons en sont équipées dans le
monde.
Pour produire 1,5 million de
kWh, il faut 14 000 m' de panneaux
solaires.
• Le solaire thermique ne produit pas
d'électricité mais de la chaleur.
Le soleil
chauffe l'eau qui circule dans les tuyaux
de grands panneaux sombres.
Cette
eau chaude sert principalement à
alimenter les chauffe-eau solaires, les
piscines et les serres, et peut contribuer
au chauffage domestique.
Production
· Solaire photovoltaïque en MW (fin
2001) : Japon 433 ; Allemagne 189 ;
É tats-Unis 171 ; Suisse 34; France 14.
• Solaire thermique en millions de m'
(fin 2002} :Allemagne 4,7; Autriche
2,8 ; Grèce 2,5 ; France 0,67.
le réchauffement
inégal des
régions du globe
entraîne dans l'atmosphère des
variations de température et de
pression qui génèrent les vents.
Une éolienne est une hélice qui tourne
grâce au vent.
La quantité d'énergie
éolienne pouvant être convertie en
électricité dépend de la vitesse des
vents.
Il existe deux types d'éoliennes :
• Les petites éoliennes, ou
aérogénérateurs, sont de faible
puissance (souvent de moins de
100 watts).
Elles suffisent à fournir de
l'électricité pour des besoins individuels
ou fonctionnent en réseau.
• Les grandes éoliennes peuvent
atteindre 2 500 kW.
Elles sont raccordées
aux réseaux nationaux.
Une seule de ces grandes éoliennes
peut produire jusqu'à 3 millions de
kWh, soit la consommation de
700 foyers européens.
Les éoliennes dans le monde
Les implantations privilégient bien sûr
les zones ventées, si possible à distance
des habitations à cause des impacts
visuels et acoustiques : régions côtières,
plate-formes « off-shore ».
Le développement ra pide de l'énergie
éolienne rend les statistiques difficiles
à établir.
On estime qu'en 2003,
la puissance globale des éoliennes
atteignait 31 ooo MW.
Production La première puissance en énergie
éolienne est l'Allemagne avec plus de
14 600 MW installés fin 2003.
Elle est
suivie de l'Espagne (6 200 MW), des
É tats-Unis (5 000 MW), du Danemark
(3 100 MW) et de l'Inde (1 700 MW).
La France est très en retard dans ce
domaine (240 MW fin 2003), bien
qu'elle dispose du deuxième potentiel
éolien d'Europe.
ÉNERGIE DE LA BIOMASSE
La biomasse désigne toute la matière
organique non fossile qui subsiste
sur notre planète.
Ce gisement
bioénergétique est issu du captage de
l'énergie solaire par les organismes.
On distin gue la biomasse végétale
(forêts, bois, feuilles, algues,
phytop lancton , etc.) et la biomasse
animale (cadavres, graisse animale ...
),
ainsi que les déchets qui leur sont
associés (copeaux, papier, cartons,
résidus d'élevage ...
).
Pour produire de
l'énergie à partir de la biomasse les
princip ales techniques sont :
• la combustion, réalisée avec de
simples poêles à bois individuels ou des
chaudières pour le ch auffage urbain ou
l'indust rie.
• la gazéification de la biomasse solide,
décomposition thermique de la matière
en atmosphère réductrice (peu
d'air).
• la pyrolyse, décomposition par
la chaleur, sous vide ou sous
atmosphère inerte (absence d'air).
Elle donne le charbon de bois, l'huile
pyrolyt ique et du gaz combustible.
Les cultures énergétiques servent aussi
à fabriquer des
biocarburants.
On transforme
les plantes riches
en sucre (canne,
betterave) en
alcool.
Le bio
éthanol est ainsi
utilisé dans des
moteurs adaptés
ou comme additif dans l'essence.
Les
plantes oléagineuses (colza, tournesol,
etc.) donnent, quant à elles, des huiles
végétales qui, après raffinage,
deviennent du biodiesel.
Consommation Dans le monde, la biomasse est la
deuxième énergie renouvelable après
l'hydraulique.
C'est la première
ressource énergétique dans les pays les
plus pauvres (plus de 90 Ofo}.
Ainsi, deux milliards d'humains n'ont
accès qu'à la biomasse traditionnelle,
notamment le bois.
En Europe, la
biomasse ne représente que 2 o/o des
ressources énergétiques..
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