Environnement Global & Société

Présentation au sujet: "Environnement Global & Société"— Transcription de la présentation:

1 Environnement Global & Société
Quelques chroniques sur l’énergie & propositions de réflexion sur notre mode de vie D. Nerini M1 Pro, 2011

2 Détecter les arnaques…

3 Tâchons de mettre un peu d’ordre…
Détecter les arnaques… « On ne peut pas vivre sans rejeter de CO2, tâchons déjà d’en rejeter un peu moins … » Tâchons de mettre un peu d’ordre…

4 A l’origine était l’Humanité…
[esa.un.org &

5 Tous les organismes vivants utilisent de la chimie pour vivre
… qui découvre la chimie A quoi est due l’augmentation de la population? Sédentarisation Amélioration des conditions de vie (vêtements, construction, chauffage) Hygiène (bactéricides, savons, antiseptiques) Médecine (vaccins, médicaments) Agriculture (engrais + pesticides = gain de productivité) Elevage (domestication, reproduction contrôlée, sélection) Education (amélioration et transfert des connaissances) Une découverte d’enfer : la chimie! Transformation de matériaux primaires organiques ou inorganiques, issus de la Nature, en composés complexes, souvent inexistants à l’état naturel et destinés à fournir un bénéfice Tous les organismes vivants utilisent de la chimie pour vivre

6 Et pète la vache! Respiration CO2 + H2O O2 Digestion CH4 Meuh! Du bon gazon! Maintenir sa structure (fonctions vitales) Stocker le surplus d’énergie (graisse, lait, autre…) Assurer sa descendance (maintenance gonadique) ENERGIE Transformation de matières végétales en divers produits = bénéfice énergétique

7 Un cas particulier : les organismes photosynthétiques
Les fourmis manioc utilisent des esclaves (champignons) pour transformer de la matière organique en énergie Certaines bactéries utilisent un hôte pour se nourrir Le corps humain, paradis des bactéries (peau, intestin, tous orifices, milliers d’espèces) puise son énergie en se nourrissant d’espèces animales et végétales O2 CO2

8 Existe-t-il un équilibre, un contrôle entre puits et sources?
Ce qu’il faut retenir Biosphère : partie de la Terre où se situe l’ensemble des organismes vivants et leurs interactions (cont., atm., océan, glace) Organismes autotrophes = puits de CO2 Organismes hétérotrophes = source de CO2 Existe-t-il un équilibre, un contrôle entre puits et sources? CO2 CO2 O2 O2 [ &

9 Le passé du CO2 révélé par les glaces
Ouverture de la carotte au laboratoire Continent Antarctique Les bulles d’air renseignent sur la teneur en CO2 dans l’atmosphère du passé Extraction par forage d’une carotte de glace

10 CO2 et température à grande échelle
-4 -3 -2 -1 180 200 220 240 260 280 300 Vostok ice core CO2 records year (x ) CO2 concentration (ppm) Les variations de température et de CO2 atmosphérique sont fortement corrélées. Pourquoi? -4 -3 -2 -1 -8 -6 2 temperature (°C) Période de dégel Période de glaciation [

11 CO2 et température à grande échelle
Les deux séries temporelles évoluent simultanément La température est légèrement en avance sur le CO2 (quelques milliers d’années)

12 quantité de CO2 atmosphérique, MAIS…
Quand on s’intéresse au climat… A l’échelle considérée de nombreux forçages entrent en jeu A l’échelle de la semaine, l’atmosphère domine A grande échelle, la température contrôle la quantité de CO2 atmosphérique, MAIS… [E. Bard &

13 L’effet de serre -18°C [ &

14 L’effet de serre CO2 +15°C L’effet de serre est nécessaire à la vie sur Terre [ &

15 +??? °C Effet de serre & réchauffement climatique
CO2 CO2 CO2 +??? °C augmentation GES = hausse de température de la Terre [ &

16 Que signifie une hausse de quelques degrés en moyenne?
Aout La Terre, il y a ans… Seulement 5°C de moins… En moyenne! Janvier Juillet Mars Avril Mai Le niveau de la mer est 120 m plus bas On va à pied en Angleterre Le climat européen est celui du Groenland d’aujourd’hui Marseille est sous la glace

17 Que signifie une hausse de quelques degrés en moyenne?
Le processus de réchauffement a duré ans pour arriver à la température d’aujourd’hui Beaucoup d’espèces ont disparu (laineux) mais certaines ont eu le temps de s’adapter à ce changement climatique (migration) Que se passerait-il si la température augmentait brutalement (1 siècle)?

18 Pourquoi cette hausse? Et la température? Le changement climatique 30%
Depuis le début du XIXème siècle, voici ce qui est observé dans l’atmosphère terrestre -4 -3 -2 -1 200 250 300 350 year (x ) CO2 concentration (ppm) 30% [ Pourquoi cette hausse? Et la température?

19 L’Homme découvre les esclaves-machines
Tracteur Efficacité : 1Ha / 4h Puissance : 2 HP (1.6 KW) Vitesse : 2 km/h Energie : solaire Efficacité : 1Ha/ 5min Puissance : 500 HP Vitesse : 40 km/h Energie : Gasoil efficacité changement énergie Thonier Capacité : x 500 Puissance : x 1000 Vitesse : x 5 Energie : Gasoil Efficacité : 10 T Puissance : 30 HP Vitesse : 5 knots Energie : Eolienne efficacité changement énergie [compilation auteur]

20 Les esclaves-machines
Diligence Efficacité : 15 pers. Puissance : 4 HP Vitesse : 20 km/h Energie : solaire Efficacité : 4 pers. Puissance : 70 HP Vitesse : 130 km/h Energie : Essence vitesse changement énergie efficacité changement énergie Pressoir Efficacité : 2.5l/h. Puissance : 1/2 HP Vitesse : 2 t/min Energie : solaire Efficacité : 70l/h. Puissance : 5 HP Vitesse : 2000 t/min Energie : Electrique/Charbon [compilation auteur]

21 Révolution Industrielle (~1800)
GES ENERGIE Pétrole, charbon & gaz = énergie fossile Révolution Industrielle (~1800)

22 la dose est en train de créer le poison
Il est où le problème? La combustion des énergies fossiles libère dans l’atmosphère des molécules de gaz, majoritairement du H2O et du CO2 + un ensemble de produits complexes Le problème majeur n’est pas de rejeter des gaz qui favorisent l ’effet de serre, effet naturel et nécessaire à la vie sur Terre. C’est : la quantité (fourchette / ordre de grandeur) la vitesse de rejet L’origine de ces gaz qui sont le problème. la dose est en train de créer le poison

23 CO2 et température à moyenne échelle
1900 1920 1940 1960 1980 2000 4000 6000 8000 Emissions mondiales de CO2 (MTep) TOTAL 1850 1900 1950 2000 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 Variation des températures annuelles terrestres et marines autour de la moyenne Années Anomalies de Température [

24 CO2 et température à petite échelle
1960 1970 1980 1990 2000 2010 320 340 360 380 Concentration CO2 à Mauna Loa, Hawai CO2 (ppm) 10 15 20 25 30 35 Temperature à Mauna Loa, Hawai Temperature (°C) [

25 CO2 et température à petite échelle
1960 1970 1980 1990 2000 2010 10 15 20 25 30 35 Temperature à Mauna Loa, Hawai Temperature (°C) 1960 1970 1980 1990 2000 2010 21 22 23 24 25 26 Temperature (°C) 1960 1970 1980 1990 2000 2010 -15 -10 -5 5 10 15 Temperature (°C) [ & traitement auteur]

26 Qu’est ce que l ’énergie?
Energie: grandeur qui caractérise le changement d’état d’un système Modification de la température = énergie thermique Modification de la vitesse = énergie cinétique Changement composition chimique, combustion = énergie chimique Changement de la distance entre 2 corps = énergie potentielle Changement composition atomique = énergie nucléaire Apparition/disparition rayonnement = énergie électro-magnétique

27 Il n’existe pas d’énergie sale ou propre
Qu’est ce que l ’énergie? Il n’existe pas d’énergie sale ou propre Problèmes = ordres de grandeur Loi de conservation de l’énergie : principe physique selon lequel l'énergie totale d'un système isolé (enceinte adiabatique) se conserve au cours du temps (1er principe de la thermodynamique) L’énergie n’est pas produite : elle existe parce qu’il y a eu processus de transformation Toutes les formes d’énergies utilisées par les êtres vivants résultent de la transformation d’énergies primaires (=énergies trouvées dans la Nature) en d’autres formes d’énergies. Il en résulte un bénéfice au passage

28 Son utilisation n’est pas récente…
-500 ka : domestication du feu (énergie chimique) Antiquité : énergies renouvelables (bois, vent, traction animale, géothermie) -3 ka : Energies fossiles également (Sumériens, pétrole/bitume)

29 L’énergie n’est pas récente…
-1 ka : premiers gisements exploités de charbon (Chine) Notre ère actuelle n’est donc pas caractérisée par une utilisation de formes nouvelles d’énergies (sauf nucléaire & photovoltaïque) mais par un changement d’ordre de grandeur dans leur utilisation et dans l’épuisement des stocks dont on dispose

30 Quelle unité pour l ’énergie?
Il y en a un moulon! Joule (J) : travail d'une force d'un newton sur un solide dont le centre de gravité se déplace de un mètre dans la direction de la force : 1 J = 1N.m = 1 kg.m²/s² = 1 W.s Calorie (cal): quantité de chaleur nécessaire pour élever 1 gramme d'eau dégazée de 14,5℃ à 15,5℃ à une pression atmosphérique d’1 atm. 1 Cal = 4.18 J Grand public : 1000 kWh ( J) 1 français consomme J/an = kWh/an 1 litre d’essence = 10 kWh

31 Quelle unité pour l ’énergie?
Energéticien : Tonne équivalent pétrole (Tep) : quantité d’énergie thermique libérée par la combustion d’une tonne de pétrole brut (ne s’applique pas uniquement au pétrole) 1 Tep = 41.8 GJ = kWh Physique des particules : Electron-volt (eV) : énergie cinétique d'un électron accéléré depuis le repos par une différence de potentiel d'un volt 1 eV = J 1 réaction chimique = quelques eV 1 réaction nucléaire = quelques millions d’eV (rapport 1/ )

32 Pour qui l’énergie? Tout le monde n’est pas né à Marseille (ou en Indiana, ou à Doha) Les méchants! Les gentils!

33 Pour qui l’énergie? [ &

34 Accélération et énergie
La découverte et l’utilisation massive des sources d’énergie dont dispose la planète ont profondément modifié notre rapport à l’espace « L’accélération technique s’accompagne très concrètement d’un anéantissement de l’espace en même temps que d’une accélération du rythme de vie. [...] Cette accélération des rythmes de vie génère beaucoup de stress et de frustration. Car nous sommes malgré tout confrontés à l’incapacité de trop accélérer la consommation elle-même. C’est là un des stress majeurs liés à l’accélération du rythme de vie : le monde entier nous est offert en une seconde ou à quelques heures d’avion, et nous n’avons jamais le temps d’en jouir. [...] Cette rapidité et cette proximité nous semblent extraordinaires, mais au même moment chaque décision prise dans le sens de l’accélération implique la réduction des options permettant la jouissance [de l’espace] traversé » [Hartmut ROSA, Accélération : une critique sociale du temps, La Découverte, 2010] On assiste à une désynchronisation de nos modes de vie relativement à notre environnement direct Pourquoi ce besoin de contraction du temps et de l’espace?

35 Premier puits de pétrole
1er changement d’ordre de grandeur Aujourd’hui, 80% de la consommation d ’énergie est d’origine fossile X 15 en 1 siècle Premier puits de pétrole Titusville, USA, 1859 [

36 2ème changement d’ordre de grandeur
Les lapins Bibi Multiplication par 7 (!!!) en 2 générations : Le coup est-il rejouable? Papa & Maman Papy [

37 2ème changement d’ordre de grandeur
30 glorieuses = énergie x 3 en 30 ans, le coup est-il rejouable?

38 Energies primaires & finales
63%

39 Energie primaire = carbone
Bilan énergétique mondial (énergies primaires) 2008 [ rapport 2009]

40 Energie primaire = carbone
Bilan énergétique mondial (énergies primaires & secondaires) 2007 (Mtoe : Million Tons of oil equivalent) 18 % Sans carbone 250 g CO2 / kWh 340 g CO2 / kWh 200 g CO2 / kWh PRIMAIRE FINALE 68 % [ rapport 2009]

41 Question : nucléaire = moins de pétrole?
La France est dans la moyenne Part du pétrole dans la consommation d’énergie primaire hors bois en Europe , 2007

42 Quid du renouvelable? 10% mondial 5% mondial
Même avec une croissance de 100 % par an … c’est peanuts! Contribution énergies renouvelables au bilan énergétique mondial (Mtep), 2005

43 Un exemple d’effet induit
par une énergie dite renouvelable : les biocarburants [

44 1975 Un coin de paradis de 22000 km² quelque part au Brésil
Territoire grand comme 4 départements de la région PACA [

45 2008 1975 1989 2001 [

46 Pour quoi faire?

47 Electricité = carbone 75 % 69 %
Environ 70% de l’électricité dans le monde est générée avec du carbone fossile

48 Le cas unique : la France
La France est le 2ème producteur d’énergie nucléaire du monde

49 Et pourtant… Forte dépendance aux hydrocarbures

50 Les usages de l’énergie
Utilisation d’énergie finale par secteurs dans le monde, 2007 TOTAL : 8300 MTep MTep [

51 Hors usages non-énergétiques : 163 MTep
Les usages de l’énergie en France 3.68 % 19.02% 43.56 % 1.84 % 31.9 % Hors usages non-énergétiques : 163 MTep

52 Quelques ordres de grandeur…
Consommation annuelle par usages en kWh. Un français consomme environ kWh/an d’énergies primaires [ JM Jancovici]

53 1l d’essence = (tatataaaa!!)…10kWh d’énergie thermique
Une autre unité d’énergie : l’équivalent-esclave Energie pour la maintenance au repos d’un organisme humain : 2.5 kWh/j (2000 cal à manger) 3000 m de dénivelé pour une personne de 65 kg : 0.5 kWh d’énergie mécanique (Pour les sceptiques : E = mgh = 65*9.81*3000 = 1.9 MJ = 0.5 kWh) Un trou pour enterrer Mamie au fond du jardin soit 18 T de terre (3-4 m3) sur 1m de profondeur : 0.05 kWh d’énergie mécanique (E = mgh = 18000*9.81*1 = 0.18 MJ = 0.05 kWh) 1l d’essence = (tatataaaa!!)…10kWh d’énergie thermique EN CONSIDERANT LES RENDEMENTS DE CHACUN, IL Y A AUTANT D’ENERGIE DANS 1 LITRE D’ESSENCE QUE D’ENERGIE DANS 10 PAIRES DE JAMBES OU 100 PAIRES DE BRAS AU TRAVAIL SUR 24h !

54 Nous sommes les rois du pétrole!
24h/24h, 120 équivalent esclaves-énergie travaillent pour vous [calculs détaillés sur JM Jancovici]

55 Nous sommes les rois du pétrole!
« Incidemment, notons qu'une division de l'énergie fossile consommée par 4 dans l'Hexagone, ce qui est nécessaire pour régler le problème climatique, signifie encore, à technologie constante, quelques dizaines "d'équivalent esclave" par Français. Ce ne serait pas vraiment le retour à l'âge de pierre, contrairement aux affirmations de certains ! » JM Jancovici

56 Comment? C’est pas cher? Prix du pétrole en $ constant ( $ 2008) et en $ du jour Estimation de l’évolution mondiale du PIB/hab ($ 1990) [Bradford DeLong, 2005, BP international review, 2009]

57 Une situation à venir inédite
Le pétrole coûte relativement 10 x moins cher aujourd’hui qu’il y a un siècle En plus de cela, les services rendus par 1 kWh d’énergie sont de mieux en mieux employés En composant des prix bas avec cette augmentation d’efficacité énergétique, le coût réel d’un service énergétique a été divisé par 30 en 1 siècle en occident Situation inédite : le mouvement va s’inverser Comment gérer une démocratie quand le pouvoir d’achat des gens augmente moins vite que le prix de ce qu’ils peuvent s’acheter? Comment concilier de la croissance sans croissance?

58 Merci. Lisez Franquin! [Franquin, Idées Noires]