Quelles énergies pour le XXIe siècle?

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1 Quelles énergies pour le XXIe siècle?

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3 Énergie : une grandeur physique
Unités: physique: le joule (symbole J) 1J = 1N1m 1W = 1J.s-1 1Wh = 1W3600s=3600J 1kWh = 3,6 MJ usuelle: le kWh (électrique) consommation globale: la tep (1tep=42 GJ) Ordres de grandeur le français consomme 3,2 tep/an le monde 10 Gtep/an (NEP002) II

4 Énergie : D'où vient-elle?
Sources et formes d’énergie Problème: effet de serre Energies non renouvelables: énergies fossiles ( 95% ) Pétrole (40%) 40 ans Gaz (20%) 60 ans Charbon (5%) 260 ans Nucléaire (35%) 70 ans Chaleur  Travail mécanique Electricité Le principe de Carnot (thermodynamique) nous apprend qu'on ne peut pas transformer en travail toute la chaleur produite. le rendement (énergie utile, travail / énergie absorbée chaleur) est faible r = 1- Tf/Tc  30 à 40 % Tc = température de la source chaude Tf = Nécessité du refroidissement Energies renouvelables: ( 5% ) Biomasse ( bois ) Géothermique Hydroélectrique Eolien Marées Solaire photoélectrique (NEP005) IV Travail mécaniqueElectricité Le rendement est bien meilleur, Pas besoin de refroidissement

5 Biomasse Bois: 1° séchage 150°C Finalement: 2°thermolyse 500 °C gaz
goudrons charbon de bois 3° gazéification 1000°C C+CO2  2CO C+H2O  CO + H2 CO+H2O  CO2+H2 Finalement:  Charbon de bois  Carburant liquide méthanol  Hydrogène

6 La croissance forte de l'éolien dans le monde et en France
MW installés en 2000. MW ajoutés en 2001. En France: - 68 MW en 2000 sur une quinzaine de sites - 147 MW en 2002. - 300 MW sur 40 sites en 2003. MW prévus en 2006. MW en 2010 c'est à dire à éoliennes (Engagement de la France de passer son électricité renouvelable de 13,5% aujourd'hui à 21% en 2010…) Problème: intermittence

7 L’énergie solaire: photovoltaïque
Problème: le coût 1kWh solaire = 0,30 € Nécessité de recherches : Baisser les coûts Augmenter le rendement Recherche sur de nouveaux matériaux C’est probablement l’énergie du futur

8 Chambéry inaugure la plus grosse centrale solaire photovoltaïque de France
La centrale est composée 1000 m2. Elle a une puissance de 100 kWc (kilowatt-crête). La production d'électricité annuelle sera d'environ kWh.

9 L’énergie solaire: Thermique
La centrale solaire THEMIS, construite sur le site de Targasonne, a produit son dernier kilowatt heure le 30 septembre 1986.

10 Pour faire 1 watt il faut 31 milliards de fissions par seconde.
L’énergie nucléaire La fission: 235U + un neutron  2 fragments de fission plus de l’énergie + 3 neutrons Ces neutrons peuvent à leur tour produire d’autres fissions Pour faire 1 watt il faut 31 milliards de fissions par seconde.

11 L’énergie nucléaire Le circuit primaire (en rouge)
1 le cœur du réacteur 2 préssuriseur Principal avantage: pas de gaz à effet de serre 4 l’échangeur = générateur de vapeur Le circuit secondaire (en bleu) Inconvénient : déchets nucléaires radioactifs 4 vapeur d’eau sous pression 6 turbine alternateur 8 , 9 , 10 Le circuit de refroidissement (en vert)

12 L’énergie nucléaire Problèmes: Des solutions possibles: - sûreté
- réserves - déchets : peut-on les détruire… Des solutions possibles: - recherche sur de nouveaux réacteurs: améliorer le rendement énergétique - réacteurs hybrides améliorer la sécurité, produire moins de déchets -fusion

13 Réacteur hybride Avantages: Sûreté: la réaction ne peut pas s’emballer Réserves: fonctionne au Thorium. Déchets: ne produit pas de Plutonium.

14 La fusion Deutérium + tritium = Hélium + neutron
Les promesses de la fusion Deutérium + tritium = Hélium + neutron Difficulté: pour produire cette réaction il faut Cent millions de degrés !!

15 Les promesses de la fusion
Un objectif non encore atteint Recherche: les tokamaks Installations actuelles: JET et Tore supra Installation prévue: ITER Objectif majeur car: -Réserves infinies. - Peu de déchets. Mais pas avant 2050 !!

16 web http://www.industrie.gouv.fr/energie/statisti/pdf/reserves.pdf

17 Les évolutions prévisibles
Kyoto: Engagement de la France de passer son électricité renouvelable de 13,5% aujourd'hui à 21% en Montée de l'éolien Une poussée de la biomasse: le programme "Energie " du CNRS. le nucléaire est-il indispensable? Les pays qui renoncent au nucléaire (Italie, Allemagne) doivent déjà importer de l'électricité. La France exporte 15% de son électricité. Croissance du solaire Potentialité: en France: éoliennes = 5 % de l’énergie totale nécessaire Potentialité: en France: ¼ de la surface cultivable = 12 % de l’énergie nécessaire Actuellement en France: 34% de l’énergie, 75 % de l’électricité Potentialité: en France: 4 % de la surface de la France peut couvrir la totalité de l’énergie nécessaire Une seule solution: économiser l'énergie: Transports: privilégier le rail. Chauffage: ne pas gaspiller, privilégier le solaire.