OBJECTIFS DE LA FORMATION Cours Energétique et environnement Comprendre le coût économique et environnemental de chaque sorte dénergie Appréhender les.

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1 OBJECTIFS DE LA FORMATION Cours Energétique et environnement Comprendre le coût économique et environnemental de chaque sorte dénergie Appréhender les différentes perspectives pour les énergies du futur Email : Charles.cornet@insa-rennes.fr Savoir évaluer des besoins énergétiques, calibrer des installations de production dénergie, et prédire des rendements Energétique = science traitant des divers aspects de lénergie (grandeur caractéristique dune transformation) = tout ce qui nous entoure C. Cornet

2 I - Chapitre 1 : Introduction à lénergétique I – Le contexte énergétique mondial II – Les perspectives énergétiques III – LEnergie Chapitre II : Les outils de lénergétique I - Phénomènes de transport II – Transport dénergie par le rayonnement : modèle du corps noir III – Rappels thermodynamiques Chapitre III – La production dEnergie I – LEnergie nucléaire II – Combustion et moteurs à combustion III – Energies renouvelables : solaire, éolien, etc … Chapitre IV – Transport et transferts dénergie I – transfert de chaleur II – Transferts de matière III transport délectricité : le courant triphasé Plan du Cours C. Cornet

3 I- Le contexte énergétique mondial On mesure les consommations dénergie à léchelle mondiale en : tep = toe = tonne équivalent pétrole = quantité de combustible pétrole qui fournit la même quantité de chaleur par combustion 1tep 11630 kW.h et 1 W.h = 3600 Joules Pour la physique nucléaire, 1eV = 1.6.10 -19 J 1°/ Les chiffres -Publication régulière des chiffres par les gouvernements, ou International Energy Agency, ou lADEME, etc … préoccupation - Besoins croissants (démographie) 2.5 milliards en 1950 6.5 milliards en 2005 8 à 9 milliards en 2050 Besoins croissants, mais ressources limitées. Chapitre I – Introduction à lénergétique

4 (a) Consommation finale / Consommation primaire / Utilisation Remarque : Utilisation finale de lélectricité en France : 25 % usage thermique, 75 % en usage spécifique * 2 types dutilisation finale de lénergie au niveau mondial : 80 % énergie thermique (chauffage y compris électrique, transport (énergie mécanique en réalité), climatisation, eau chaude) 20 % électricité pour besoins spécifiques (appareils ménagers, éclairage, etc …) Utilisation de lénergie : propriété de lénergie utilisée pour lapplication voulue (a) Consommation primaire et finale

5 En MtepEn % Charbon6,33,91 Pétrole73,245,41 Gaz35,221,84 Electricité (y compris centrales thermiques) 36,122,39 Energies renouvelables thermiques (hors hydraulique, éolien et photovoltaïque) 10,56,45 Total énergie finale161,2100,00 consommation primaire en France par énergies en 2004 En MtepEn % Charbon13,14,8 Pétrole92,833,6 Gaz40,314,6 Electricité (y compris centrales thermiques) 117,342,5 Energies renouvelables thermiques (hors hydraulique, éolien et photovoltaïque) 12,74,6 Total276,2100,00 consommation finale en France par énergies en 2004 = énergie achetée par les clients = consommation finale + pertes (transport + consommation des producteurs et des transformateurs dénergie permet de déterminer le taux dindépendance énergétique permet de déterminer les factures énergétiques par secteur dactivité Fig. 1 Fig. 2 (a) Consommation primaire et finale

6 * 3 secteurs différents pour la consommation totale dénergie : 1/3 habitat domestique (4MWh/an/foyer en France en électricité, cest-à-dire 500W de puissance électrique continue) 1/3 industrie + secteur tertiaire 1/3 transports Importance de lénergie sous forme thermique, rôle prépondérant des transports !!!! (b) Les chiffres de la consommation finale

7 Industrie : de très gros progrès ont été déjà fait, la marge de progression est assez faible. Habitat : en progrès sur les nouvelles constructions, mais beaucoup reste à faire pour isolation des bâtiments existants et consommation des personnes (cf. projet BedZED : Beddington Zero Energy Development Londres, Freiburg Allemagne) Répartition moyenne de la consommation électrique d'un ménage (Hors chauffage et eau Chaude) Source EDFEDF Consommation habitat en France : 75 % chauffage/eau chaude 25 % électricité Transport : on est actuellement dans le tout pétrole : attente dune rupture technologique sans pétrole Fig. 3 (b) Les chiffres de la consommation finale

8 29 pays de lOCDE + Russie : 5500 Mtep/an Reste du monde : 4600 Mtep/an 15 % de la population mondiale consomme 55% des ressources !!! (c) Les chiffres de la consommation primaire Fig. 4 (c) Les chiffres de la consommation primaire

9 Grande différence dans le choix (stratégique) des énergies primaires entre les différents pays France : choix du nucléaire UE et états-unis : choix du pétrole Russie : choix du gaz naturel Chine : choix du charbon Choix géopolitiques dans le détail, la consommation primaire est en France : pertes 37 %, résidentiel + tertiaire 27 %, transports 20 %, Industrie 15 %, Agriculture 1% Fig. 5 (c) Les chiffres de la consommation primaire

10 (d) Géopolitique et consommation primaire Choix conditionné par : (i) énergie récupérable de la ressource (PCI), (ii) disponibilité de la ressource sur le territoire, (iii) prix économique de la ressource, (iv) disponibilité de la ressource sur un territoire avec des possibilités déchanges commerciaux, etc. Cette carte du monde explique en partie certains conflits Fig. 6 (d) Géopolitique et consommation primaire

11 Choix conditionné également par la capacité technologique à pouvoir utiliser cette énergie sur le territoire Fig. 7 (d) Géopolitique et consommation primaire

12 (e) Consommation primaire et énergies fossiles - Origines des Consommations actuelles : - Gaz, Pétrole, charbon représentent 80 % de lénergie totale consommée dans le monde Rapport de lInternational Energy Agency 2007 - La consommation primaire mondiale provient 40% de production délectricité et 60% dénergie purement thermique Fig. 8 (e) consommation primaire et énergies fossiles

13 Très forte dépendance de la consommation dénergie aux énergies dites fossiles, donc épuisables - énergies « fossiles », issues de transformation dorganismes vivants ayant vécu il y a plusieurs millions dannée, à extraire - Par analogie, luranium (combustible pour les centrales nucléaires) est considéré comme « fossile », car issu des roches géologiques (e) consommation primaire et énergies fossiles

14 (f) Pourquoi le pétrole ? Dans 1 L dessence, 10 esclaves pendant 1 jour. Le prix au litre est denviron 1,4 euros, le prix des esclaves rémunérés serait 1000 fois plus important Le pétrole est donc de lénergie très très concentrée, et très peu chère 1 esclave énergétique : parcourt 2000 mètres de dénivelé, soulève 18 tonnes de terre à une hauteur de 1 mètre. Il produit 3 kW.h/jour 1 Français utilise plus dune centaine desclaves tous les jours 1 Marocain utilise plus dune dizaine desclaves tous les jours (f) Pourquoi le pétrole ?

15 -Le pétrole et ses dérivées ont dexcellents PCI.(énergie très concentrée) De manière plus scientifique, on définit un type dénergie par son PCI : -PCI = Pouvoir Calorifique Inférieur=Paramètre caractéristique de chaque source dénergie, cette grandeur – exprimée en kJ/l (PCI volumique) ou en kj/kg (PCI massique) –, caractérise la quantité dénergie pouvant être fournie par la source dénergie considérée. -Attention, pas la même référence ici !!! Fig. 9 (f) Pourquoi le pétrole ?

16 2°/ La production du pétrole : une pression économique (i) Découverte : méthode des ondes sonores (camions mobiles équipés = principe de léchographie), ou méthode des ondes EM (radar) 3 étapes pour que le pétrole arrive chez vous : (ii) Production : forage terrestre ou sous-marin + raffinerie + transport Fig. 10 et 11 (f) Production du pétrole : une pression économique

17 (iii) achat-vente-revente Vente sur les places financières Acheminement et revente au particulier Quels sont les mécanismes économiques qui lient les trois ? Fig. 12 et 13 (f) Production du pétrole : une pression économique

18 courbe des découvertes et productions annuelles aux Etats Unis, (en milliards de barils découverts par an) fittées par des gaussiennes. Quel lien entre découverte et production ? Exemple américain : Fatalement : pics de découverte et de production espacés de quelques dizaines dannées Courbes de tendances gaussiennes Gisements en eau profonde (très durs à extraire) Fig. 14 (f) Production du pétrole : une pression économique

19 Les courbes de découvertes et de production mondiale pour le pétrole et le gaz, telles quétablies par Jean Laherrère g éologue pétrolier et co-fondateur de lASPO (Association for the Study of Peak Oil, ASPO) à partir des données techniques.Association for the Study of Peak Oil, ASPO Et au niveau mondial ? Au niveau mondial, le pic de découvertes a déjà été passé. A quand le pic de production ? Et le gaz naturel ? Pic de découverte déjà passé pour les hydrocarbures, à quand le pic de production ? Fig. 15 et 16 (f) Production du pétrole : une pression économique

20 Prévisions optimistes : IEA(2004) Avec capacités existantes : ne suffit pas Avec le développement des réserves actuelles (pays du golfe) : 2012 Avec pétrole « non conventionnel » (sans gisement, par exemple à partir de roches géologiques ou de sable imbibé) et recyclage : 2020 A quand le pic de production ? Si nouvelles découvertes, au mieux 2030-2040 Pression économique (explosion des prix de ventes) très forte après le pic de production !!! Bouleversement des modes de vie Et après le pic de production ? Fig. 17 (f) Production du pétrole : une pression économique

21 3°/ La pression environnementale -2 types différents : nuisance pour lhomme ou lécosystème (pollution, toxicité) et de manière plus globale, le problème du réchauffement planétaire (changement du climat) (i) Problèmes de pollution pour lhomme relatifs à lutilisation de lénergie : - problème des « déchets » urbains -dégagement des moteurs essence/diesel, particules grosses/fines +/-cancérigènes), NOx, etc.. - Impact des matériaux de construction panneaux solaires, éoliennes, et plus généralement tous les moyens de production (centrales nucléaires, hydrauliques, etc …) -déchets nucléaires radioactifs à plus ou moins longue durée de vie -Impact sur lécosystème (chauve-souris et éoliennes, poissons et barrages, etc…) -Pollution visuelle et sonore 3°/ La Pression environnementale

22 (ii) Le réchauffement climatique : Leffet de serre : un processus vital Fonctionnement général simplifié de l'atmosphère. Les chiffres représentant la valeur moyenne, temporelle (sur l'année) et géographique (sur la surface de la planète) en Watts par mètre carré, de chaque flux d'énergie représenté. Sans GES, Tsol = -15 °C Si on augmente les GES, latmosphère renvoie plus dénergie vers la terre qui laccumule et la température planétaire augmente Fig. 18 3°/ La Pression environnementale

23 Un constat : augmentation significative des GES ( gaz à effet de serre) pendant le siècle dernier : depuis lère industrielle : H 2 0, NO x, CH4 : multiplié par 2 depuis 1850, CO2 : + 30 % depuis 1850 : 360 ppm !!! ppm = partie par million Augmentation constatée des GES, quelle en est la cause ? Fig. 19 3°/ La Pression environnementale

24 CO2 provenant de l'océan : riche en C 13 et comporte du C 14 CO2 provenant de la biomasse continentale : moins riches en C 13 et comporte aussi du C 14 CO2 provenant des combustibles fossiles : aussi riches en C 13 que celles provenant de la biomasse continentale (charbon) ou marine (pétrole et gaz), mais pas de carbone 14 Augmentation du CO2 (360 ppm) à cause de cycles géologiques, ou liée à lhomme ? Variations du C02 par cycles géologiques, du présent vers le passé en kilo-années Réponse avec une analyse allotropique : au carbone 12,13 et 14 : Fig. 20 3°/ La Pression environnementale

25 Constat : le CO2 atmosphérique s'appauvrit actuellement en C 13 et en C 14. L'appauvrissement en C 13 indique que l'augmentation de ce CO2 atmosphérique ne vient pas de l'océan. l'appauvrissement en carbone 14 implique - puisque c'est la seule source possible - que les émissions en provenance des combustibles fossiles augmentent. Augmentation des GES liée à lactivité humaine !! Quelques scientifiques nayant jamais publié ne font pas le lien entre réchauffement climatique et augmentation des GES par lhomme (en invoquant les cycles géologiques). (cf. Claude Allègre), 3°/ La Pression environnementale

26 De combien va monter la température ? Suivant les scénarios, entre 1 et 4 degrés daprès des simulations, dici 2100, et jusquà 7 ou 8 degrés quelques siècles après Fig. 21 3°/ La Pression environnementale

27 Quelles conséquences ? - Montée des eaux - Phénomènes extrêmes (ouragan, tempêtes, inondations, etc…) ? Fréquence ? Intensité ? - Modification très large des températures locales (réchauffement ou refroidissements extrêmes) - Augmentation de la pluviométrie (plus souvent, ou plus fort ?) - Modification des courants marins (et donc de la régulation du climat). Pire scénario : extinction du Gulf stream 3°/ La Pression environnementale

28 Problème soulevé : la durée de vie des GES dans latmosphère peut aller jusquà 100 ans pour le CO2 réagir maintenant est important La prise de conscience est générale, et on parle en météorologie de « choc climatique ». Cf. Al Gore + GIEC, prix nobel de la paix, Kyoto (1997), etc … Face aux pressions économiques à venir, et à la pression environnementale, il est nécessaire daborder un nouveau mode de développement 4°/ Vers le développement durable 3°/ La Pression environnementale

29 Développement durable : développement qui répond aux besoins des générations présentes sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs Beaucoup dexemples : Bonus/malus écologique, volonté politique de développer les énergies renouvelables, recherches sociologiques et économiques sur le développement durable, nouveaux modes de consommation * Prise de conscience ? 4°/ Vers le développement durable

30 Prise en compte de nouveaux type de polluants par lEurope (fluide frigorigènes, produits chlorés, oxydes de soufre (S02), particules, déchets nucléaires, métaux lourds, composés organiques volatils (COV), pollution sonore, thermique ou olfactive) De nombreux progrès encore à faire et de nombreuses questions se posent Comment produire mieux ? Doit-on produire plus pour répondre aux besoins ? Doit-on produire moins pour protéger lenvironnement et adapter notre consommation ? Comment trouver une énergie produite proprement, restant disponible plus longtemps ? (tri, retraitement des déchets, etc …) Une solution partielle : les énergies renouvelables 4°/ Vers le développement durable

31 -Dans les énergies renouvelables : la biomasse est largement utilisée (renouvelable si pas de déforestation) Energie renouvelable = énergie renouvelée ou régénérée naturellement à léchelle dune vie humaine -Malgré tout, le nucléaire ne pourra pas être évité car német pas de CO 2 Fig. 22 4°/ Vers le développement durable

32 II- Les perspectives énergétique II-1°/ Offre et demande Demande croissante (démographie), modulée par (i) ressources disponibles, (ii) potentiel déconomie dénergie, (iii) prix, et plus récemment (iv) émissions de CO 2 Tendances à 10 ans : - réduction de la consommation du pétrole (disponibilité et prix) - augmentation de la consommation de gaz et charbon II- Les perspectives énergétiques

33 Tendances à long terme : - déclin du pétrole - importance du nucléaire + énergies renouvelables - émergence de la biomasse - rupture technologique (ITER, hydrogène, etc …)? Tendances peu précises, car : ressources nucléaires ? Ruptures technologiques ? Que faire des déchets (nucléaire : 1kg/an/habitant dont 10g hautement radioactifs à durée de vie longue) ? Et les aspects politique ? 1°/ Offre et demande

34 Tendances à long terme (source Total) : - déclin du pétrole -importance du nucléaire + énergies renouvelables Fig. 23 1°/ Offre et demande

35 La Science devra donc répondre aux questions suivantes : Dans le futur, la production dénergie est-elle, sans apport dénergie fossile : -Scientifiquement possible ? -Techniquement faisable ? -Économiquement acceptable (voir rentable) ? -Écologiquement (et humainement) acceptable ? Industrie de lénergie en France en 2006, cest : 2.5 % du PIB, 19% des investissements industriels, 5 % des investissements totaux, 2 % des dépenses R&D (secteurs industriels et commerciaux), 230000 emplois (1% population active) 1°/ Offre et demande

36 Industrie : production fortement centralisée nucléaire bien adapté fission et réacteurs avancés (utilisation du thorium (CNRS), EPR (european pressurised reactor, génération III, surgénération (projet superphénix CEA abandonné, génération IV), VHTR (very high temperature reactor : génération IV) fusion contrôlée (ITER, à Cadarache) électricité « verte » ( centrales de production micro-hydraulique, parc éoliens, photovoltaïques, géothermie, etc..) II-2°/ Les orientations technologiques 2°/ Les orientations technologiques

37 Transports : production portable dénergie biocarburants : semble promis à loubli très prochainement : faible rendement énergétique, et problème éthique pour nourrir la planète moteurs diesels faible consommation à court terme moteurs diesels hybrides à moyen terme CO 2 !!! véhicules électriques à batteries Lithium (2010) piles à combustible SOFC (Solid Oxid Fuel Cell) (2030) Pollution chimique !!! piles à combustible PEMFC (Proton Exchange Membrane fuel Cell) à hydrogène (2030) nombreuses applications mais production + stockage dhydrogène !!! 2°/ Les orientations technologiques

38 systèmes hybrides dabord et piles à combustible ensuite sont les deux solutions envisagées pour remédier au problème du transport Fig. 24 2°/ Les orientations technologiques

39 Habitat : production faiblement concentrée (délocalisée)+isolation énergies renouvelables bien adaptées, pour une conception « bioclimatique » (adaptée aux contraintes climatiques pour le chauffage ou la climatisation) de lhabitat « cogénération » (génération dénergie calorifique et mécanique (i.e. électrique) en même temps par un moteur) ou « trigénération » (énergie calorifique, frigorifique et mécanique) ISOLATION !!!!!!!!!!!!!!!!!!! 2°/ Les orientations technologiques

40 II-3°/ Conclusions générales Sources dénergie devront être : peu chères, propres pour lenvironnement, propres pour lhomme, de qualité, flexibles, efficaces dans leur transformations (augmentation des rendements de transformation), et dans leur utilisation. Progrès attendus : - amélioration des systèmes à moteurs électriques -Gestion des chaleurs perdues -Prise en compte de la pollution -Amélioration de lefficacité de chauffage et de climatisation 3°/ Conclusions générales

41 La demande augmentant énormément les 50 prochaines années, les énergies renouvelables et le nucléaire auront-elles le temps de se développer suffisamment pour éviter une explosion des émissions de CO2 ? Il faudra probablement mixer les différentes formes dénergie (aucune forme ne cumule pour linstant tous les avantages). Sauf ITER ? de nombreuses pistes restent à explorer: énergie des vagues, marémotrices, chute deau, écarts de températures entre les fonds marins et la surface, géothermie profonde, etc …mais ne suffit pas. Il va falloir changer les modes de vie si on veut se passer de pétrole. 3°/ Conclusions générales

42 III- Lénergie = grandeur caractérisant un changement détat III-1°/ Les formes de lénergie III-1°/ (a) les différentes approches en Physique (i) Interactions fondamentales : le modèle standard La matière (qui « pèse ») est constituée de fermions, on en distingue 2 sortes: Les quarks (noyaux) et les leptons (électrons) deux « fermions » peuvent interagir entre eux via un boson, particule support de linteraction Fig. 25 III- Lénergie

43 Il y a donc 4 types de forces ou dénergie dans lunivers : A notre échelle, le plus souvent lénergie EM est la plus visible, mais on utilise aussi lénergie nucléaire toute production dénergie sauf nucléaire Echange de charge, masse et énergie entre quarks et leptons, Fusion thermonucléaire, radioactivité Cohésion des nucléons, Fusion thermonucléaire, fission nucléaire, Fig. 26 1°/ (a) Les différentes approches en physique

44 (ii) Lénergie selon Einstein : un peu de relativité Postulat 1 : les lois de la physique sexpriment de la même façon dans tous les référentiels Galiléens Postulat 2 : la propagation des ondes EM dans le vide est isotrope et se fait à une même vitesse dans tous les référentiels galiléens, quelque soit le mouvement de la source !!! conséquences : soient 2 horloges H et H dans les référentiels R et R, avec R en mouvement à la vitesse (v)/R, alors la durée mesurée par H nest pas la même que la durée mesurée par H : avec« Dilatation du temps !!! » avec « Contraction des longueurs !!! » effets relativistes (relativité du temps suivant la vitesse, laltitude, etc…) 1°/ (a) Les différentes approches en physique

45 La conséquence la plus célèbre: Avec m 0 « masse au repos » de la matière Avec m « masse cinétique » de la matière énergie = matière, théorie valable sur des particules ou sur des planètes !!! 1 kg de matière = 9×10 16 joules : c'est lénergie produite par un réacteur nucléaire d'une puissance de 1400 MW pendant deux ans environ !! 1°/ (a) Les différentes approches en physique

46 (iii) Énergie cinétique/potentielle, mécanique et thermodynamique En mécanique, échelle macroscopique En thermodynamique U est la variation de lénergie interne du système; c'est à dire son énergie propre correspondant aux énergies cinétiques et potentielles microscopiques, des particules qui le constituent. 1°/ (a) Les différentes approches en physique

47 W est la partie de l'énergie qui correspond au travail échangé avec le milieu extérieur. Le travail est un mode de transfert ordonné d'énergie entre le milieu extérieur et le système. Q est la quantité d'énergie mise en jeu sous forme de chaleur. Elle est transmise essentiellement par trois processus d'échange thermique : conduction thermique, convection ou rayonnement. La chaleur est un mode de transfert d'énergie microscopique désordonné. C'est en quelque sorte un transfert dagitation thermique entre le système et le milieu extérieur, qui est par nature désordonné. Travail : cinétique ou potentiel : forces de pression, travail électrique fourni lors d'une réaction électrochimique de pile, travail dû à des interactions électromagnétiques Chaleur : énergie cinétique microscopique 1°/ (a) Les différentes approches en physique

48 III-1°/ (b) les formes dénergie Historiquement : énergie calorifique dabord (feu, chauffage, cuisson) puis mécanique (agriculture, labour, …) (i) Énergie mécanique cinétique, potentielle, rotation, translation depuis antiquité : notions de charge +/- interaction de ces charges +/- : énergie potentielle électrique mouvement de ces charges +/- : énergie électrocinétique E électrique continue : faible intensité&tension, élec. grand public, transports, photovoltaïque E électrique alternative : réseaux centralisés, fortes tensions&intensité (ii) Énergie électrique 1°/ (b) Les formes dénergie

49 (iii) Énergie magnétique paramagnétisme, ferromagnétisme, stockage de linformation (disque dur), cf. Albert Fert prix nobel physique 2007 (iv) Énergie radiative (électromagnétique) photon, utilisé partout (communications espace libre, four micro-ondes, etc..) E radioIRvisibleUVX γ (v) Énergie chimique évolution des conformations électroniques autour des molécules et atomes évolution vers stabilité croissante (minimum dénergie), avec réactions exothermiques ou endothermiques 1°/ (b) Les formes dénergie

50 ex. : combustion entre un combustible (bois, essence, etc…) et un comburant (souvent lair…), parfois violente (moteur à explosion), parfois lente (oxydation dun métal à lair) (vi) Énergie nucléaire concerne les noyaux des atomes et linteraction forte + le noyau est lourd, moins il est stable (doù Uranium, Thorium, etc …) fission nucléaire : casse un atome lourd pour en former des légers, défaut de masse E= mc² fusion nucléaire : fusionne des atomes légers pour en former un lourd, défaut de masse E= mc² énergie récupérée = énergie calorifique !!!! 1°/ (b) Les formes dénergie

51 (vii) Énergie calorifique intrinsèquement de lénergie cinétique échelle microscopique : vitesses, échelle macro : température, pression énergie la plus utilisée (nombreuses applications…), aussi bien en chaleur sensible (variation de température) que en chaleur latente (changement de phase, souvent associée à une grande variation dénergie) des grands progrès technologiques attendus sur lutilisation de la chaleur 1°/ (b) Les formes dénergie

52 III-2°/ La conversion dénergie Ex. : faire un feu : E chimique E combustion E calorifique Étoile : matière E nucléaire E radiative + E calorifique Dans la nature, les équilibres de conversion énergétiques sont très sensible. Lhomme les modifie (avec les GES par exemple) Finalement, lhomme sest inspiré de la nature pour transformer lénergie du soleil, du vent, de leau, des combustibles, des atomes, etc … Lutilisation finale est quasiment toujours de lénergie calorifique, ou électrique 2°/ La conversion dénergie

53 La conversion à souvent lieu entre -énergie « stock » (énergies dont les réserves sont limitées, mais utilisables sur demande : pétrole, nucléaire, charbon, etc…) et -énergie « flux » (énergies dont les réserves sont illimitées, mais dont lutilisation ne se fait pas sur demande la plupart du temps : éolien, solaire, mais aussi : bois !, énergies de type calorifique, électrique) Un vecteur énergétique (ou vecteur d'énergie) est un véhicule ou une méthode permettant de transmettre de l'énergie d'un endroit à un autre. Ex : Electricité ou hydrogène (car il nexiste pas à létat naturel, il faut le produire).énergie 2°/ La conversion dénergie

54 Dans les conversions dénergie, on distingue souvent deux types de régimes : transitoire, et dynamique stationnaire (ex : moteur de voiture) La conversion doit être efficace dans les deux régimes Importance de la notion de « rendement » de conversion dans les prochaines années, en particulier pour le thermique mais aussi pour la pile à combustible, où pour le nucléaire III-3°/ (a) le stockage Stockage conversion, régime transitoire et stationnaire 2°/ La conversion dénergie III-3°/ Stockage et transport dénergie

55 La perte dénergie se fait souvent pendant le régime transitoire transitoires thermiques plutôt lents transitoires mécaniques plutôt rapides transitoires chimiques très rapides Tout stockage nécessite un réservoir notion de capacité Ex. : - réservoir de liquide (combustible, etc…) - stockage solide (énergie fossile) - réservoir de gaz (gaz, hydrogène) - électricité (condensateurs, batteries,…) - réservoir de chaleur (chauffe-eau, etc …) on sait faire sans risque Problèmes !!! capacités massique, chimique, thermique, électrique, etc … Thermostat : réservoir thermique de capacité infinie (T° fixe). Ex. : atmosphère nest pas un thermostat parfait (température augmente) on sait faire avec risques 3°/ Stockage et transport dénergie

56 III-3°/ (b) le transport dénergie Schéma conventionnel de lutilisation de lénergie : Outil de production de lénergie E primaire stockage utilisation Si E stock E liquide, solide facilement transportable E Electrique et Gaz transportables sous certaines conditions E thermique très difficilement transportable = transport éventuel 3°/ Stockage et transport dénergie

57 3 types de production dénergie suivant les trois types dapplication Industrie : nécessite de gros « volumes » dénergie de manière constante Solution : production centralisée: -inconvénients : faible efficacité de distribution (peut se trouver loin géographiquement du lieu de consommation de lénergie) -avantages : tire partie de leffet déchelle favorable à une forte efficacité de conversion de lénergie -importance dune bonne gestion du réseau de distribution ingénieur gestion du réseau 3°/ Stockage et transport dénergie

58 habitat : nécessite de petits besoins de manière intermittente Solution : production décentralisée (de proximité): -inconvénients : efficacité de production -avantages : distribution efficace -approche locale basée sur un micro-système non transposable ailleurs transport : nécessite de petits besoins transportables Solution : production portable (transposable sur toutes les applications portables) -inconvénients : stockage, efficacité de conversion -avantages : portabilité 3°/ Stockage et transport dénergie