Besoin énergétique croissant de la population

CONVERSION, TRANSPORT ET STOCKAGE DE L’ENERGIE

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QUELLES SONT LES STRATEGIES MISES EN PLACE POUR REPONDRE AUX BESOINS ENERGETIQUES CROISSANTS DE LA POPULATION ?

La population mondiale augmente et ses besoins en énergie sont de plus en plus importants. Pour y subvenir, il faut une énergie abondante, flexible et accessible mais aussi réduire les émissions de gaz à effet de serre.  Au cours de l’histoire, l’homme a amélioré son mode de vie en utilisant différentes ressources énergétiques. De nos jours, quelles sont les stratégies mises en place pour répondre aux besoins énergétiques croissants de la population ? Dans un premier temps, nous verrons quelles sont les ressources énergétiques disponibles dans le monde, puis des conversions énergies et pour finir de quelle manière nous arrivons à répondre à ce besoin énergétique croissant, grâce au stockage et à la conversion de l’énergie chimique.

De tous temps, l’homme a cherché à utiliser des ressources énergétiques. Les hommes préhistoriques brûlaient du bois. Ensuite, les énergies éoliennes et hydrauliques furent maitrisées, puis l’homme a exploité les énergies fossiles, comme le charbon le pétrole. Enfin, récemment, on s’est intéressé aux énergies nucléaire, solaire et la géothermie. Or, certaines de ces énergies, comme l’énergie solaire, éolienne ou la biomasse sont des énergies renouvelables. Elles sont inépuisables et disponibles en grande quantité sous réserve de se donner les moyens de les exploiter. D’autres énergies, le pétrole, l’uranium ou encore le charbon sont des ressources limitées. Ce sont des énergies fossiles puisqu’elles viennent de la Terre et leur fabrication se déroule sur des temps géologiques. La demande mondiale en énergies primaires sera en forte augmentation d’ici à 2030 : on envisage un épuisement de certaines ressources fossiles. Le passage à des énergies alternatives est recommandé. Cependant, leur développement a aussi un impact, tant environnemental que social et sociétal. On sait qu’un Américain consomme environ deux fois plus d’électricité qu’un Européen, huit fois plus qu’un Chinois et quatorze fois plus qu’un Africain. De nos jours, on consomme 12 267 Mtep par an dans le monde, et si tout le monde consommait comme les Américains on serait à une consommation de 50 160 Mtep chaque année. Dans peu de temps, quand les pays émergents consommeront comme les pays développés, un réel problème énergétique se posera, c’est pour cela que des solutions doivent être trouvées rapidement.

A partir de la plupart de ces ressources énergétiques, on produit de l’électricité. L’énergie du rayonnement solaire peut être convertie en électricité grâce à des panneaux photovoltaïques, ou encore le mouvement de l’air fait tourner les pales de l’éolienne reliées à un alternateur qui produit de l’énergie. Néanmoins, le problème de transport et de stockage de l’énergie se pose. L’électricité n’est pas vraiment une source d’énergie. Il s’agit plutôt d’un vecteur énergétique, c’est-à-dire un mode de transport de l’énergie. Ne se trouvant pas dans la nature, l’homme la fabrique à partir des énergies renouvelables, nucléaires et fossiles. Et à l’arrivée, pour s’en servir, il faut la retransformer : en travail (moteur électrique), en chaleur (radiateur, réchaud), en froid (en réfrigérateur) ou encore en lumière (lampe)… On peut définir l’électricité comme de l’énergie transportée. La chaine énergétique permet d’interpréter les différents transferts et conversions. En effet, de l’énergie thermique, mécanique ou encore nucléaire est transformée en électricité dans des cellules photovoltaïques, dans des éoliennes ou encore dans des centrales nucléaires.

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Energie thermique                            Cellule                 [pic 5]         Energie [pic 6][pic 7]

de rayonnement                             photovoltaïque                              électrique [pic 8]

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                                Energie thermique

                                        perdue

La somme des énergies qui « entrent » dans le système est égale à la somme de celles qui en « sortent ». Néanmoins, en raison de pertes inévitables, l’énergie exploitable à la sortie d’une chaîne électrique est toujours inférieure à l’énergie à l’entrée de la chaîne. On parle de dégradation d’énergie. Le rendement de conversion d’une chaîne énergétique, noté ρ, est une grandeur sans dimension qui reflète son efficacité énergétique. Il s’agit d’un nombre positif défini comme le rapport de l’énergie exploitable à la sortie sur l’énergie utilisée en entrée, ces deux énergies étant exprimées dans la même unité.

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