Projet Comenius : Les énergies renouvelables

… mais comment définir l’énergie ? Quelques exemples : Un coup de pied dans un ballon de football produit un mouvement du ballon vers le partenaire ou vers les buts de l’adversaire : de l’énergie est communiquée au ballon La flamme d’une cuisinière à gaz fournit l’énergie nécessaire à l’eau de cuisson des pâtes L’énergie d’une chute d’eau permet de fabriquer de l’énergie électrique L’énergie lumineuse du Soleil alimente la croissance des plantes L’énergie correspond à la capacité d’un système physique à modifier son état. (modifier son mouvement (vitesse, altitude…), modifier sa température, modifier son état physique, modifier son environnement électronique…)

Quelles formes peut prendre l’énergie ? Energie mécanique (cinétique, potentielle - de pesanteur, élastique -…) : se traduit par le déplacement d’objets… Energie thermique : se traduit, à l’échelle atomique, par un mouvement désordonné plus ou moins rapide des molécules. Energie électrique : correspond au déplacement d’électrons dans des corps conducteurs Energie chimique : stockée par des corps chimiques ; liée aux liaisons des atomes dans les molécules Energie nucléaire : stockée par les noyaux des atomes ; liée aux liaisons des protons et des neutrons Energie ondulatoire : correspond à l’énergie véhiculée par une onde (mécanique, électromagnétique…) – en particulier le rayonnement (énergie lumineuse)

L’énergie se transforme… Transformation de l'énergie électrique en énergie thermique :          - effet joule (four, radiateur ...) Transformation de l'énergie électrique en énergie rayonnante :          - ampoule à incandescence Transformation de l'énergie électrique en énergie chimique :          - électrolyse Transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique :          - moteurs électriques Transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique :          - générateur électriques, alternateurs Transformation de l'énergie rayonnante en énergie chimique :          - photochimie, photosynthèse Transformation de l'énergie rayonnante en énergie électrique :          - convertisseurs photovoltaïques Transformation de l'énergie nucléaire en énergie thermique :          - réacteurs nucléaires Transformation de l'énergie chimique en énergie mécanique :          - muscles …..

L’énergie se conserve… La caractéristique la plus remarquable de l’énergie est qu’elle se conserve toujours.  Lorsqu’elle est transférée d’un système à un autre, ou lorsqu’elle change de nature, il n’y a jamais création ou destruction d’énergie. → Si un objet a perdu de l’énergie, la même quantité d’énergie a obligatoirement été par un autre objet en communication avec le premier. Exemples de conservation de l’énergie mécanique : un tour dans les montagnes russes balle en chute libre gagnée

L’énergie se mesure… C’est la propriété de conservation de l’énergie qui nous permet de mesurer, à l’aide d’une seule et même unité, les diverses formes de l’énergie. Par exemple, l’énergie, dite cinétique (faisant partie de l’énergie mécanique), associée au mouvement d’un objet de masse m à la vitesse v est définie par : EC = 1/2 mv2 ; lorsque la masse est exprimée en kilogrammes (kg) et la vitesse en mètres par seconde (m/s), cette formule donne l’énergie en joules (J), unité légale dans le système international. À l’époque où l’on n’avait pas encore reconnu que la chaleur était une forme de l’énergie, l’étude des échanges thermiques avait conduit à introduire une unité de chaleur, la calorie, définie comme la quantité de chaleur à fournir à 1 gramme d’eau pour élever sa température de 1 degré Celsius. L’expérience a montré que les transformations d’énergie mécanique en chaleur, ainsi que les transformations inverses, se faisaient toujours avec le même rapport, à savoir 1 calorie pour 4,18 joules. Ceci a permis d’abandonner la calorie et de mesurer la chaleur et toutes les autres formes d’énergie, en joules.

L’énergie se mesure… La puissance : les échanges d’énergie sont caractérisés, non seulement par la quantité d’énergie transférée ou transformée, mais aussi par la durée du processus.  La notion de puissance est ainsi définie comme une quantité d’énergie échangée par unité de temps. L’unité de puissance, le watt (W), est donc le joule par seconde.  Un radiateur électrique de 1 500 W consomme durant chaque seconde une énergie électrique de 1 500 J, et par suite, durant chaque heure (3 600 secondes), une énergie électrique de 3 600 x 1 500 J = 5 400 000 J, transformée en énergie thermique. Le joule apparaît donc comme une unité d’énergie trop petite pour nos usages courants. On emploie souvent en pratique le kilowattheure (kWh), quantité d’énergie mise en jeu par un appareil d’une puissance de 1 000 W pendant un délai d’une heure. Ainsi, 1 kWh vaut 3 600 x 1 000 J = 3 600 000 J : le radiateur électrique considéré ci-dessus consomme, en une heure de fonctionnement 1,5 kWh. La consommation annuelle moyenne d’électricité par habitant en France est de plus de 7 000 kWh, le double aux États-Unis, soit 14 000 kWh, et en Afrique un peu plus de 500 kWh.

Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable ? Ensemble de filières diversifiées dont la mise en œuvre n'entraîne en aucune façon l'extinction de la ressource initiale : vent (éolienne) soleil (photovoltaïque) chaleur terrestre (géothermie) eau (hydroélectrique, maréemotrice) biodégradation (biomasse, biocarburant) Ces énergies sont considérées comme inépuisables grâce à leur renouvellement rapide, par rapport aux « énergies stock » tirées des gisements de combustibles fossiles en voie de raréfaction (pétrole, charbon, lignite, gaz naturel) et fissiles (uranium). Energies fossiles + fissiles et renouvelables

La situation française… et européenne… Le mix énergétique français Quelle politique pour les énergies renouvelables ? La France et l'Union Européenne ont lancé une politique ambitieuse dans le domaine des énergies renouvelables : en 2020, les énergies renouvelables devraient représenter au moins 20% de la consommation énergétique totale dans l’UE. Des objectifs nationaux contraignants seront fixés sur les prochains dix ans. Pour la France, la part d’énergies renouvelables passera de 10,3% à 23% en puissance installée.

Avantages / Inconvénients C’est à vous !

La problématique de l’énergie reste complexe… Et demain ?