Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les combustibles fossiles ont fourni à l'humanité de l'énergie bon marché et concentrée qui a permis d'atteindre, pour la majorité des habitants, un niveau de vie encore jamais égalé dans le passé. Ces richesses fossiles sont toutefois finies, et leur utilisation massive rejette du gaz carbonique (CO2) qui contribue à accroître l'effet de serre avec des implications négatives pour le climat. L'humanité est confrontée aujourd'hui à un défi énergétique qui consiste, d'une part à réduire ses émissions de CO2, et d'autre part à substituer progressivement les combustibles fossiles par d'autres sources d'énergie non émettrices de gaz à effet de serre. Pour répondre à ce défi, il va falloir accroître la contribution des énergies décarbonées (renouvelables et nucléaires) mais surtout être plus sobre et utiliser plus efficacement l'énergie. Les différentes sources d'énergie, leurs applications et les perspectives sont brièvement introduites dans cet article.
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Christian NGÔ : Edmonium Conseil
INTRODUCTION
L'énergie est indispensable au développement économique. Les civilisations modernes se sont développées depuis environ deux siècles grâce aux combustibles fossiles qui ont permis de disposer de sources d'énergie concentrées et peu chères. Ils couvrent environ 80 % des besoins énergétiques mondiaux mais sont en quantité finie. De plus, l'utilisation des combustibles fossiles rejette du gaz carbonique ce qui augmente l'effet de serre. Le défi énergétique auquel l'humanité est confrontée aujourd'hui dans le domaine énergétique est de réduire les émissions de CO2 et, progressivement, de substituer les combustibles fossiles par d'autres sources d'énergie n'émettant pas de CO2 (dites décarbonées). Pour répondre à ce défi, il faut faire des économies d'énergie, utiliser des dispositifs plus efficaces et utiliser à grande échelle des sources d'énergies décarbonées (renouvelables et nucléaire). Les principaux usages de l'énergie sont, par ordre de consommation décroissante, la production d'énergie thermique, les transports et l'électricité.
L'électricité est produite, au niveau mondial, majoritairement avec du charbon mais ce vecteur énergétique peut néanmoins être généré pratiquement à partir de toutes les sources d'énergie, notamment les sources décarbonées. En revanche, les transports dépendent presque entièrement du pétrole. Pour ce qui est de la chaleur ou du froid, on pourrait, dans le principe, se passer dans le futur de combustibles fossiles.
Le stockage de l'énergie est le point faible de la filière énergétique et de gros progrès restent à faire dans ce domaine qui est notamment essentiel pour exploiter les sources d'énergie intermittentes. L'habitat et les transports consomment une bonne part de l'énergie mondiale. Des gains importants en matière d'énergie sont possibles dans l'habitat. Par contre, pour les transports, le problème est plus difficile. L'hydrogène, vecteur énergétique sur lequel beaucoup pariaient à court terme pour les transports, sera surtout utile pour fabriquer des carburants liquides et pour la pétrochimie. Il faut aussi noter que la quantité d'énergie que peut délivrer une source n'est pas le seul paramètre important et que l'on a parfois aussi besoin de grandes puissances dans certaines applications industrielles, fortes puissances continues que beaucoup de sources renouvelables sont incapables de fournir.
Dans ce dossier, un panorama du domaine énergétique introduit les nombreux dossiers des techniques de l'ingénieur relatifs à ce sujet.
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- Version courante de avr. 2017 par Christian NGÔ
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Quel futur pour l'énergie nucléaire ?7. Toujours plus d'énergies renouvelables
Les énergies renouvelables ont été, avec les animaux et parfois les esclaves, les sources d'énergie qui ont été exploitées le plus longtemps par les civilisations humaines. On pourrait croire, à tort, que nous utilisons moins d'énergie renouvelables aujourd'hui que nos ancêtres. Or, il n'en est rien. On estime qu'en 1800 l'humanité, composée d'environ 1 milliard d'habitants, consommait environ 0,2 Gtep d'énergie primaire. C'était essentiellement de la biomasse ; l'énergie du vent ou de l'eau étant marginales. Aujourd'hui, environ 3 milliards d'habitants utilisent la biomasse comme source principale d'énergie, ce qui représente un peu plus de 1 Gtep. À cela il faut rajouter l'hydraulique qui produit près de 17 % de l'électricité mondiale et les autres sources d'énergie renouvelables qui, bien que moins importantes, contribuent au bilan énergétique mondial. Les énergies renouvelables ont donc loin d'avoir disparues mais elles ont été complétées par une utilisation massive des combustibles fossiles. Ce sont ces derniers qui ont fait la richesse de l'humanité et c'est sans doute grâce à eux (directement et indirectement) que la population mondiale a autant augmenté depuis 2 siècles.
Pour répondre au défi énergétique, il va falloir petit à petit substituer une partie des combustibles fossiles par des énergies décarbonées, dont les énergies renouvelables. Cela va prendre du temps car certaines énergies renouvelables ne sont pas encore rentables économiquement et des subventions sont souvent nécessaires pour assurer leur développement. De plus, les énergies renouvelables sont des énergies peu intenses (3 600 litres d'eau à une hauteur de 100 m représentent 1 kWh alors que cette quantité d'énergie est contenue dans 85 g d'essence) et certaines sont intermittentes.
Mises à part la géothermie et certaines énergies des mers, toutes les énergies renouvelables ont pour origine l'énergie solaire qui apparaît comme une énergie d'avenir.
La chaleur solaire peut être utilisée directement ou de manière concentrée pour atteindre de fortes températures. Le rayonnement solaire peut aussi être transformé en électricité en utilisant l'effet photovoltaïque. De nouvelles technologies utilisant des couches minces organiques ou inorganiques permettront, à une date encore indéterminée, de produire de l'électricité à un coût compétitif avec...
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Toujours plus d'énergies renouvelables
BIBLIOGRAPHIE
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SAFA (H.) - Le nucléaire, quel intérêt pour la...
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