3. Les sources d’énergies 1. Quelles différences entre production, consommation, énergie et puissance ? 2. Les chiffres 3. Les sources d’énergies 4. Les sources d’énergies renouvelables 1 thierry.suaton@univ-savoie.fr

1. Quelles différences entre production, consommation, énergie et puissance ? Tout être vivant comme toute société humaine a besoin d’énergie pour vivre, satisfaire ses loisirs et augmenter son confort… L’énergie : L’unité légale d’énergie (Système SI) est le Joule (J) qui correspond au travail d’une force de un Newton dont le point d’application s’est déplacé de un mètre dans le sens de la force. La puissance (en Watt : W) : De l’énergie, on définit la puissance comme le transfert d'énergie par unité de temps. Rapport entre énergie et puissance : La puissance est la dérivée de l’énergie par rapport au temps : L’énergie est l’intégrale de la puissance dans le temps : 2 thierry.suaton@univ-savoie.fr

La consommation (en kWh) 1. Production, consommation, énergie et puissance ? La consommation (en kWh) On parle souvent de consommation (ce qu’un particulier paye). Elle est exprimée en kWh et correspond donc à de l’énergie (cf unité). Elle prend en compte la puissance consommée par un appareil et le temps d’utilisation de cet appareil. Exemple : Calculer la consommation (et le coût) d’une veille de TV sur un an (voir page 4 pour la puissance d’une veille TV) . La production (en kWh) De même, on parle souvent le production électrique. Elle est s’exprimée aussi en kWh et correspond donc à de l’énergie. Elle prend en compte la puissance produite et le temps de production. Exemple : Est-on capable de déterminer la production sur un an d’une éolienne annonçant une puissance nominale de 600 kWatt ? Remarque : Coût moyen du kWh = 0,1 € 3 thierry.suaton@univ-savoie.fr

La tonne équivalent pétrole (tep) = 11 260 kWh = 42.109 J 1. Production, consommation, énergie et puissance ? Les différentes unités énergétiques : Le Joule (J) = 1 N.m = 1 V.A.s La calorie : énergie pour élever 1 g d’eau de 1degré = 4,18 J Le kilo Watt heure (kWh) = 3.6 106 J Le Téra Watt heure (TWh) = 109 kWh = GWh = MWh L’électron-volt (eV) : 1 eV = 1,602·10-19 J Le cheval vapeur (cv) = 735,5 W La tonne équivalent pétrole (tep) = 11 260 kWh = 42.109 J Ordre de grandeur de puissances en kW Consommée Ampoule 0,025 à 0,1 Veille de TV 0,005 Circulateur 0,05 1m² plancher chauffant 0,1 Voiture 50 Produite Chaudière 10 à 30 Chaufferie collective 5 000 Grande Eolienne 3 000 Réacteur nucléaire 1 300 000 kW = MW = GW 1m² de capteur solaire thermique bien ensoleillé 0,7 1m² de capteur solaire photovoltaïque bien ensoleillé 0,15 Ordre de grandeur d’énergie en kWh Besoin Faire bouillir 1L d’eau : 0,1 Eau chaude pour 1 pers pendant 1 an : 800 Voiture pendant 1 an : 10 000 Chauffage maison pendant 1 an : 20 000 Monde pendant 1 an : 1 500 000 000 000 000 kWh = TWh = GWk = MWh Habitant en électricité par an : 2.5 MWh Capacité Champion cycliste pendant 1h : 1 1000 L fioul : 10 000 1 tonne de granulés de bois : 4 600 Exemple : Combien faut-il de litre de fioul pour chauffer une maison pendant un an ? Quel en est le coût ? (prix moyen, du litre de fioul 0,5 d’€). Comparez avec un chauffage électrique (0,08 d’€ le kWh en moyenne). 4 thierry.suaton@univ-savoie.fr

2. Les chiffres Les chiffres de l’énergie dans le monde : 85% de la consommation d’énergie sont d’origine fossile 92% de la consommation d’énergie sont d’origine non renouvelable 20,4 % de l’énergie sont consommés par les États-Unis 15,2 % de l’énergie sont consommés par la Chine 12,7 % de l’énergie sont consommés par la Communauté Européenne Consommation en tep/an par habitant en 2002 : 5 thierry.suaton@univ-savoie.fr

Les chiffres de l’électricité dans le monde : 6 thierry.suaton@univ-savoie.fr

Les chiffres de l’électricité en France : La production française d'électricité en 2006 a représenté un total de 550 TWh dont la majeure partie est issue du nucléaire. Parmi les énergies renouvelables, le solaire occupe une place minime. Elle est cependant en très forte progression par rapport à 2004 (et plus généralement sur les 10 dernières années). 7 thierry.suaton@univ-savoie.fr

3. Les sources d’énergies Différentes formes ou sources d’énergie : 8 thierry.suaton@univ-savoie.fr

3. Les sources d’énergies Le pétrole : 9 thierry.suaton@univ-savoie.fr

Le gaz naturel : 10 3. Les sources d’énergies thierry.suaton@univ-savoie.fr

Le charbon : 11 3. Les sources d’énergies thierry.suaton@univ-savoie.fr

3. Les sources d’énergies L’uranium: 12 thierry.suaton@univ-savoie.fr

4. Les sources d’énergies renouvelables Les énergies renouvelables : Origine solaire - Le solaire (thermique, photovoltaïque) : chaleur et électricité - La biomasse (bois, méthanisation, éthanol): chaleur et déplacement - l’hydraulique (barrage, au fil de l’eau) : électricité - L’éolien (vent et vague) : électricité Autres - La géothermie (Terre) : chaleur et électricité - Marémotrice (Terre/Lune) : électricité La biomasse : Issue de la photosynthèse, Renouvelable si gestion durable Stockable , assez dense Ressource continue dans le temps Bon marché Répartition moyenne sur terre Productivité : 5 TEP/ha/an Ressource terrestre : 70 GTEP/an Ressource exploitable : 10 GTEP/an L’hydraulique : Issue de l’énergie solaire Stockable, moyennement dense Ressource continue dans le temps Bon marché Répartition moyenne sur terre Ressource exploitable : 5 GTEP/an 13 thierry.suaton@univ-savoie.fr

L’éolien (vent et vagues) : Issue de l’énergie solaire 4. Les sources d’énergies renouvelables L’éolien (vent et vagues) : Issue de l’énergie solaire Difficilement stockable Peu dense Ressource discontinue dans le temps Assez bon marché Réparti dans les zones tempérées Ressource exploitable : 5 GTEP/an Le solaire : Issue des réactions thermonucléaires solaires Difficilement stockable Peu dense Ressource discontinue dans le temps Exploitation en solaire passif, solaire thermique ou photovoltaïque Encore chère Réparti sur toute la terre, de 500 à 2500 kWh/m².an Ressource totale : 1 000 fois les besoins énergétique de l’humanité La géothermie : Issue en grande partie de la désintégration d’éléments fissibles lourds Difficilement stockable Assez dense Ressource continue dans le temps Bon marché mais investissements lourds Réparti en quelques points sur la terre Ressource exploitable : assez faible, 2 GTEP/an Marémotrice : Issue de l’interaction de la lune sur la terre Difficilement stockable Peu dense Ressource discontinue mais prévisible Bon marché mais investissements lourds Réparti sur certaines cotes terrestres Ressource exploitable : très faible, 0,1 GTEP/an 14 thierry.suaton@univ-savoie.fr

Webographie pour en savoir plus : Site du gouvernement : http://www.industrie.gouv.fr Site de Jancovici : http://www.manicore.com Statistiques : http://perspective.usherbrooke.ca Économies d’énergie : http://perso.club-internet.fr/sidler Site NégaWatt : http://www.negawatt.org Pic de Hubbert : http://www.hubbertpeak.com Agence Internationale de l’Énergie : http://www.iea.org Changement climatique : http://www.ipcc-wg2.org Empreinte écologique : Source : www.wwf.fr http://www.cactus2000.de/fr/unit/masswsp.shtml http://www.sylvidra.fr/eoliennes.php http://meteoendirect.over-blog.com/article-4866141.html 15 thierry.suaton@univ-savoie.fr