L'évolution des énergies

Sommaire - Introduction - Définir la notion d'énergie - Origine de l'exploitation des énergies - Au XIXe siècle * Le charbon * Le pétrole * L'électricité * Le gaz manufacturé et le gaz naturel - Au XXe siècle * Le pétrole * Le charbon * Le gaz naturel * Le nucléaire * L'électricité - Au XXIe siècle *Les énergies fossiles * Les énergies renouvelables - Possibilités futures - Conclusion - Sources Introduction Depuis la nuit des temps l'Homme utilise ce que l'on appelle l'énergie. Au tout début, sous une forme primaire: sa propre force musculaire dans la taille de silex, puis celle des animaux qu'il domestiqua... Mais au fil de l'évolution, des inventions, un besoin énergétique plus grand se fit ressentir et l'on apprit à exploiter la nature : vent, eau, chaleur puis même pétrole et autres composants chimiques. Le mot "énergie" n'a été introduit réellement qu'en 1807 par Thomas Young, physicien, bien que ce terme ait déjà été utilisé par Gottfried Wilhem Leibniz, philosophe et mathématicien allemand, en 1678; cependant, c'est à partir du XIXe siècle, suite à la révolution industrielle, que les moyens de produire de l'énergie connurent une diversification impressionnante. Mais comment ont évolués les besoins énergétiques depuis le XIXe siècle et surtout, question cruciale, quel est leur avenir ?? Définir l'énergie Illustration du Big Bang Le terme «énergie» vient du grec energeia qui signifie «force en action».L'exemple le plus connu est le Big-bang: un déferlement d'énergie duquel la matière minérale est issue. L'énergie est le moteur de tous les phénomènes naturels : la croissance des plantes, le vent, les courants des rivières, les vagues, la chute d'objets... En physique, elle est définie comme la capacité d'un système à produire un travail, c'est-à-dire le déplacement ou la déformation d'un objet. Elle se présente sous de multiples formes (thermique, cinétique, électrique...), et a la propriété de se transmettre d'un objet à un autre, souvent en subissant une transformation. » Les échanges d'énergie sont à l'origine du mouvement, mais aussi de la lumière ou de  la chaleur qui se dégage d'un feu ou du soleil, des variations de température. Ils régissent toutes les modifications de l'état ou des propriétés des objets. Cependant, nous n'allons pas vous parler de toutes les formes d'énergie mais seulement de celles nécessaires pour assurer la survie, le confort et l'évolution des sociétés humaines, ce qui concerne les énergies dites électriques, fossiles (issues de matière vivante, végétale ou animale fossilisée) c'est à dire le charbon, le gaz et le pétrole; les énergies dites renouvelables - hydraulique, solaire, éolienne, biomasse et géothermique; ainsi que l'énergie nucléaire, issue de la fission d'atomes d'uranium, et leurs dérivés. Origine des énergies actuelles et de leur exploitation L'un des 1e moulins à vent L'homme a appris à exploiter directement l'énergie (le feu, la force des animaux domestiques, le vent qui fait avancer les voiliers...) ou à la transformer grâce à des machines (éoliennes, moulins à eau, moteurs utilisant des carburants, centrales thermiques ou nucléaires, etc.). La première énergie domestiquée par l'homme a été le feu. Il aurait été utilisé pour la première fois par Homo Erectus, il y a environ 500 000 ans, et son usage s'est développé sous Homo Sapiens. Ensuite vint le vent. Il fut avec l'eau la première source d'énergie utilisée par l'homme. Vers 700 avant JC apparurent les premiers moulins à vents, puis à eau. D'abord en Orient, en Égypte ancienne et en Iran, ils furent exploité par la Perse pour l'irrigation des champs dès 600 avant JC. Puis, l'homme domestiqua une autre source d'énergie. Vers 200 avant notre ère, les Européens découvrent leur première source d'énergie, l'eau. Mais la roue à aube ne se généralisera pas vraiment avant le Moyen-Age. Elle sert alors à tanner le cuir, fouler la laine, laminer le plomb et ventiler les hauts fourneaux primitifs. C'est le tout début de la mécanisation. On finira par compter une roue à aube pour 1500 âmes. Selon Karl Marx, cette invention «fût à la la société féodale ce que la machine à vapeur a été au capitalisme», c'est à dire le déclencheur d'une révolution. Roues à aube destinées à la teinturerie   L'homme a aussi appris à se servir de l'énergie gravitationnelle. Elle est utilisée très tôt par Héron d'Alexandrie (ingénieur, mécanicien et mathématicien grec du 1er siècle après JC) pour ses automates, qu'il développait pour l'amusement public - comme l'éolypile(une chaudière hermétique remplie en partie d'eau, placée sur le feu; de cette chaudière sortent deux tubes reliés à une sphère pouvant tourner autour d'un axe horizontal. De cette sphère, deux autres tubes perpendiculaires à l'axe laissent sortir la vapeur qui, par propulsion, fait tourner la sphère.) L'éolypile Elle n'était à l'origine utilisée que comme attraction de divertissement et trouvait sa place dans des salons, son potentiel de source d'énergie étant négligé. Le mathématicien autrichien Segner étudia au milieu du XVIIe siècle un tourniquet hydraulique reposant sur le même principe de la réaction. L'éolypile fut reconstituée en 1978, pour étude, par John Landels, chercheur anglais. La vapeur qui s'échappe par les tubes crée un couple de forces qui fait tourner la sphère à une vitesse d'environ 1500 tours par minute. Néanmoins, la perte de chaleur est importante : pour fonctionner de manière continuelle, la machine devrait consommer plusieurs centaines de kilogrammes de bois par heure. Ainsi, à défaut de charbon, fonte, joints et soupapes, l'éolipyle ne pouvait déclencher de révolution industrielle. L'énergie gravitationnelle est utilisée, dans la construction, pour actionner des grues à roue, en particulier au Moyen-Age. À partir du XIIe siècle, elle sera systématiquement utilisée pour l'horlogerie.  En 1746, le Français Antoine Laurent de Lavoisier réussit à fondre du platine par la seule puissance de l'énergie solaire. Mais c'est à partir du XIXe siècle que de véritables révolutions énergétiques ont lieu avec la (re)découverte de nombreuses formes d'énergie et surtout de moyens pour les exploiter, correspondant parfaitement à l'avide besoin de progrès de l'Homme, parfois, malheureusement, au détriment des conséquences sur sa santé et son environnement. Au XIXe siècle A cette période ne sont utilisées que des énergies fossiles, qui remplacent les énergies renouvelables utilisées jusqu'alors. Les énergies fossiles sont issues de la matière vivante, végétale ou animale. Elles comprennent le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Leur utilisation, en tant que combustible, s'est véritablement développée au cours du XIXème siècle à une époque où les besoins en énergie ont fortement augmenté avec les débuts de la "révolution industrielle". Le charbon Il y a 400 millions d'années, dans les marécages et les forêts tropicales, la décomposition des végétaux et des animaux a formé des couches de débris qui se sont comprimés entre les roches sédimentaires. Un mètre de charbon représente la compression de vingt mètres de débris organiques (riches en carbone). De cette période géologique appelée "carbonifère" est issu le charbon. Il est un des premier combustible à avoir été utilisé. Depuis l'antiquité il est exploité comme matériau de chauffage. Entre la première et la seconde révolution industrielle, lorsque les techniques d'extraction et de transformation sont devenues plus performantes, son utilisation est devenue industrielle, on s'en sert désormais dans certaines centrales électriques ainsi que dans le domaine de la sidérurgie. En 1800, on n'en utilisait presque pas en France. En 1900, 33 millions de tonnes furent utilisées. En une décennie, son exploitation explose et enclenche la seconde révolution industrielle. Le charbon permet alors le développement des machines à vapeur qui augmentent la production industrielle. Il alimente les premiers éclairages publics, révolutionnant la salubrité urbaine. Il donne naissance aux premières locomotives à vapeur, abolissant les distances, dynamisant les échanges, . Surtout, il produit l'électricité. Mais, en contrepartie, c'est ce même charbon qui plonge des centaines de millier d'ouvriers dans l'enfer des mines, dangereuses et suffocantes, à la merci des éboulements et des explosions de grisou. Les grands navires de guerre comme les cuirassés devaient embarquer dans leurs soutes d'énormes quantités de charbon, ce qui limitait...