Chapitre 1 - L'Énergie PDF

CHAPITRE 1 - L'ENERGIE I. Introduction 1.1 Qu'est-ce que l'énergie ? L'énergie est une grandeur physique qui permet de quantifier un changement d'état dans un système. Exemples : Changement de température ; Changement de vitesse ; Changement de forme ;...

CHAPITRE 1 - L'ENERGIE I. Introduction 1.1 Qu'est-ce que l'énergie ? L'énergie est une grandeur physique qui permet de quantifier un changement d'état dans un système. Exemples : Changement de température ; Changement de vitesse ; Changement de forme ; Changement de la composition atomique. Elle représente l'unité de compte de la transformation du monde qui nous entoure. 1.2 Les types d'énergie Si on regarde 500 000 ans de l'histoire de l'énergie, on est passé des énergies renouvelables aux énergies fossiles : Énergies renouvelables : feu, vent, bois, soleil, hydraulique, traction animale. Énergies non renouvelables (fossiles) : pétrole, charbon. On parle d'énergie fossile car ce sont des restes de vie très ancienne. En effet, elles sont issues de la sédimentation de la vie passée : - pétrole = algues et plancton ; - charbon = arbres, fougères - gaz = diverses matières organiques Ce qui caractérise l’air moderne ce n’est pas tant le nucléaire mais le changement d’ordre de grandeur. En effet, notre époque est marquée d’une augmentation spectaculaire et exponentielle des quantités d’énergie consommés et des capacités de production par rapport aux anciennes époques. Nos besoins ont radicalement changé (impact des convertisseurs » d’énergie ?) 1.3 Le rôle des convertisseurs d'énergie L'utilisation de l'énergie nécessite un convertisseur (machines modernes). Les humains ne sont plus les seuls convertisseurs : machines et technologies prennent le relais. Exemple : - Panneau solaire (solaire → électrique) - Éolienne (cinétique du vent → électrique) - Moteur interne (voiture) (chimique, carburant → thermique → mécanique) Ces convertisseurs sont essentiels à notre quotidien car ils permettent d'utiliser l'énergie sous une forme adaptée à nos besoins. Mais pourquoi avoir remplacé les hommes par ces machines ? Le remplacement des humains par des machines s'explique principalement par : 1. Efficacité énergétique : Homme qui travaille avec ses jambes : ~0,5 kWh pour un coût de 200 €/kWh au SMIC. Homme qui travaille avec ses bras : ~0,05 kWh pour un coût astronomique de 2000 €/kWh au SMIC. Comparaison avec 1 L de pétrole : il fournit 10 kWh pour un coût de seulement 0,5 €/kWh. 2. Rapport cout / énergie Les machines utilisant des énergies comme le pétrole sont 400 à 4000 fois - coûteuses que l'énergie humaine pour produire un travail équivalent (10 à 100 fois + efficace) 3. La limitation physique et économique Machines : Elles fonctionnent en continu, à pleine puissance, et peuvent produire des quantités d’énergie considérables. Humains : Leur travail est limité en durée (fatigue), en intensité et nécessite du repos. Donc on consomme de plus en plus d’énergie pour faire des économies financières, le tout en étant plus efficaces. 1.4 La consommation d'énergie On observe un pic de consommation du pétrole dans les années 1977 (représente environ 9% du revenu) L'énergie n'est pas juste une question de coûts financiers (5% de ce qu'on gagne, 3% du PIB), mais elle touche 100% des activités humaines : alimentation, transport, santé, etc Historiquement, le monde fonctionnait avec des énergies renouvelables à 100%, mais cela était moins efficace et beaucoup plus coûteux et surtout on n’avait pas besoin d’autant d’énergie que maintenant. On pourrait penser que cette surconsommation d’énergie n’est pas grave car ce sont des énergies renouvelables mais aucune énergie n'est 100% propre. Chaque source d'énergie présente des contreparties environnementales qu'il faut arbitrer. Exemple d’une énergie diffuse : elle prend plus de place au sol, nécessite un réseau bien plus grand ➔ conflit avec la forêt, l’agriculture + problèmes d’intermittence et/ou de stockage ➔ Le vent est une source d'énergie renouvelable, mais son coût reste beaucoup plus élevé, surtout avec les besoins de stockage pour compenser son intermittence, c’est pourquoi l’énergie fossile reste dominante malgré ses impacts environnementaux Les nouvelles énergies n’ont jamais rien remplacé et sont venues en accumulation du reste La consommation d’énergie par personne n’a jamais cessé́ d’augmenter (environ X10 en 100 ans) Le charbon progresse plus vite que toutes les autres énergies encore aujourd’hui, les 2/3 servent à produire de l’électricité́ L’énergie renouvelable la plus utilisée est le bois, mais peut être très polluante également La population mondiale a explosé́ en très peu de temps, la planète est maintenant trop petite pour tous. II. L’impact de l’énergie abondante L'énergie abondante et pas chère a eu des conséquences majeures sur nos sociétés : 1. Transition économique et sociale ▪ Moins de paysans, plus d'emplois dans les bureaux et usines. ▪ Migration des campagnes vers les villes, accélérant les émissions de CO2. 2. Amélioration du niveau de vie ▪ Moins de salaire consacré à l'alimentation (divisé par 4) mais plus d’excès (on meurt + d’obésité que de faim dans le monde) ▪ Plus de loisirs, d'études, et moins d'heures travaillées (35 heures, vacances, retraite). ▪ Meilleurs logements : on construit plus facilement, logements plus grands et mieux équipés, mais plus énergivores. 3. Consommation et surproduction ▪ Fabrication de nombreux objets (utiles ou non) qui nécessitent de l'énergie pour fonctionner (télévision, micro-ondes, lave-linge…) ▪ Augmentation des flux de biens, de personnes et de données. 4. Impact sur les modes de vie ▪ Facilite les déplacements, mais augmente la pollution. ▪ Plus de couples divorcés, ce qui entraîne plus de logements, d'objets et d'énergie consommée (+60%). 5. Lien avec l'économie  ▪ PIB et énergie sont étroitement liés : une croissance économique signifie une consommation énergétique accrue. Plus de production, de transport et de consommation, un développement accru des infrastructures ➔ Un meilleur confort de vie, entraînant une demande énergétique exponentielle. C'est pourquoi, jusqu'à aujourd'hui, aucune économie n'a pu croître sans augmenter sa consommation d'énergie. L'énergie abondante a profondément transformé notre quotidien, passant d'une société agricole à une société industrielle puis tertiaire. Elle a permis une amélioration globale du confort de vie, mais au prix d'une consommation énergétique démesurée et d'impacts environnementaux croissants (CO2).