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Le pétrole est une énergie fossile dont les réserves sont limitées à l'échelle de la planète. De quoi est constitué le pétrole ? Comment l'exploite-t-on ? À quoi sert-il ? Retour sur les fondamentaux.

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Le pétrole est une énergie fossile dont les réserves sont limitées à l'échelle de la planète. De quoi est constitué le pétrole ? Comment l'exploite-t-on ? À quoi sert-il ? Retour sur les fondamentaux.

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L'essentiel sur...L'énergie - site du CEA

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L'essentiel sur...L'énergie - site du CEA

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Qu'est-ce que l'énergie ?
Les différentes formes d'énergie
Conservation de l'énergie
Les sources d'énergie
Les sources d'énergie renouvelables et non renouvelables

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Nous sommes tous entourés d'énergie : dans notre corps, notre maison, notre environnement... Elle est là, dans notre quotidien, mais qu'est-ce que l'énergie ? Quelles sont ses formes ? Ses sources ? Que signifie "énergies primaires", "énergies secondaires", "énergies renouvelables", "énergies non-renouvelables", "énergies fossiles" ?

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L' effet de serre est un phénomène thermique bien connu sur les planètes comme la et , où l' atmosphère laisse passer une partie du rayonnement solaire qui vient frapper le sol. Réchauffé, celui-ci émet un rayonnement infrarouge en partie ou totalement piégé par l'atmosphère rendue " imperméable " par la présence de , dont principalement la vapeur d'eau sur Terre et le CO ₂ sur Venus. On observe alors une accrue de la planète et un réchauffement global de celle-ci. À noter que l'effet de serre existe aussi sur Mars, bien qu'il soit très faible.

Pour appréhender le réchauffement climatique, il faut comprendre son lien avec le phénomène naturel de l'effet de serre. François-Marie Bréon, chercheur au laboratoire des sciences du climat, a accepté de clarifier la question au cours de cette interview. © Futura-Sciences

On estime actuellement que l'élévation de la température due à l'effet de serre d'origine humaine est de l'ordre d'un demi-degré . On s'attend à un degré voire deux d'ici la fin du siècle. Même si cela paraît peu, deux degrés suffisent pour créer une modification majeure du climat . Au niveau des conséquences, ce type de changement sur le court terme pourrait induire une disparition des de la et de la flore incapables de s'adapter rapidement.

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[EN VIDÉO] Comment fonctionne l'effet de serre ? On parle beaucoup de gaz à effet de serre et de réchauffement climatique ces dernières années mais savez-vous exactement comment se passe le phénomène ? Unisciel et l'université de Lille nous en disent plus dans cet épisode de Kézako.

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L' effet de serre est un phénomène thermique bien connu sur les planètes comme la et , où l' atmosphère laisse passer une partie du rayonnement solaire qui vient frapper le sol. Réchauffé, celui-ci émet un rayonnement infrarouge en partie ou totalement piégé par l'atmosphère rendue " imperméable " par la présence de , dont principalement la vapeur d'eau sur Terre et le CO 2 sur Venus.

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Ensemble des matières premières ou des phénomènes naturels utilisés pour la production d'énergie L'énergie a des sources et des formes variées donc sa mesure globale nécessite des conversions L'équivalence calorifique de 1 t de pétrole tep se situe à 15 t pour la houille à près de 4 t pour le lignite à 1 100 m3 pour le gaz naturel à 4 500 kWh pour l'électricité primaire...

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Source 2 : L'eau, source d'énergie renouvelable

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Source 2 : L'eau, source d'énergie renouvelable

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Centre d'information sur l'eau | Le Centre d'information sur l'eau constitue un lieu d'échanges et d'information désormais reconnu par le grand public.

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L’eau, source d’énergie renouvelable | Centre d’information sur l’eau

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La puissance mécanique d’eau A l’heure où les demandes en énergie augmentent et où l’environnement occupe une place de plus en plus importante dans nos préoccupations, l’eau apparaît comme une solution de choix puisqu’elle est représente une source d’énergie renouvelable importante. Mais pour commencer, qu’entend-on par énergie, et plus précisément par énergie mécanique ? L’énergie est

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Source 2 : Le pétrole - Connaissance des énergies

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Source 2 : Le pétrole - Connaissance des énergies

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Le pétrole, du latin petra et oleum, soit " huile de pierre " est une huile minérale naturelle utilisée comme source d'énergie. Il est issu d'un mélange variable d'hydrocarbures associé à d'autres atomes, principalement de soufre, d'azote et d'oxygène.

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Source 2 : Le charbon - Connaissancedesenergies.org

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Source 2 : Le charbon - Connaissancedesenergies.org

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L'accumulation de matière organique dans les sédiments

La matière organique est issue d'êtres vivants (plancton, végétaux, animaux, etc.). Composée pour l'essentiel de carbone, d'hydrogène, d'azote et d'oxygène, elle forme ce que l'on appelle " la biomasse ". Cette biomasse est généralement détruite par des bactéries mais une faible partie (moins de 1 %) se dépose au fond de milieux aquatiques.

Dans cet environnement pauvre en oxygène, la matière organique est en partie préservée. Elle se mélange ensuite à des matières minérales (particules d'argiles ou sables fins), créant ainsi des boues de sédimentation. Celles-ci s'accumulent par couches successives sur des dizaines voire des centaines de mètres.

La formation du kérogène

Au début de la sédimentation jusqu'à une profondeur d'environ 1 000 mètres sous le plancher océanique, la matière organique contenue dans les boues de sédimentation subit une transformation sous l'action de bactéries anaérobies (vivant en milieu privé d'oxygène). Elles en extraient l'oxygène et l'azote, aboutissant à la formation de kérogène. Il s'agit d'un composé solide disséminé sous la forme de filets au sein des sédiments, contenant surtout du carbone et de l'hydrogène.

La maturation du kérogène en pétrole

Par leurs propres masses et à la suite de leur couverture par de nouveaux dépôts, les couches sédimentaires s'enfoncent naturellement dans la croûte terrestre. Au cours de ce phénomène et au-delà de 1 000 mètres de profondeur sous le plancher océanique, les résidus minéraux des boues de sédimentation se solidifient en une roche relativement imperméable. Appelée " roche-mère ", cette formation piège le kérogène.

La roche-mère subit également un enfouissement. Le kérogène est donc soumis à des pressions et des températures géothermiques de plus en plus élevées, augmentant d'environ 3°C tous les 100 mètres. À une température supérieure à 60°C, ce qui correspond à un enfouissement d'environ 1 500 à 2 000 mètres, le kérogène subit un craquage thermique, appelé également " pyrolyse ". Cette transformation chimique élimine l'azote et l'oxygène résiduels pour laisser de l'eau, du CO ₂ et des hydrocarbures, molécules exclusivement composées de carbone et d'hydrogène. Le mélange d'hydrocarbures liquides est appelé pétrole brut.

Des hydrocarbures sous forme gazeuse (méthane) sont également générés lors de la transformation du kérogène. La proportion de gaz au sein de la roche-mère s'avère d'autant plus élevée que la durée et la température de transformation du kérogène sont importantes :

entre 60° et 120°C (entre 2 000 à 3 000 mètres de profondeur), le kérogène produit principalement du pétrole et une faible quantité de gaz ;

à partir de 120°C (soit 3 000 mètres), la production de pétrole à partir du kérogène devient insignifiante. Les hydrocarbures liquides présents dans la roche-mère sont à leur tour transformés en molécules de gaz sous l'effet de la température et de la pression ;

au-delà de 150°C (soit un enfouissement supérieur à 4 000 mètres), il ne se forme plus que du gaz.

Types d'hydrocarbures générés à partir du kérogène en fonction de la profondeur d'enfouissement (©Connaissance des Énergies, d'après le département de géologie de l'université Laval)

Le cas des schistes bitumineux

Lorsque la roche-mère n'est pas suffisamment enfouie, le kérogène qu'elle contient ne subit pas de pyrolyse. Appelé schiste bitumineux, il s'agit d'un combustible fossile arrêté au stade d'" avant-pétrole " dans le processus de maturation du kérogène.

Par un procédé industriel, les schistes bitumineux peuvent être transformés en pétrole en subissant une pyrolyse (à 500° C pour accélérer la maturation du kérogène).

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Le pétrole est un combustible fossile dont la formation date d'environ 20 à 350 millions d'années. Aussi appelé " huile " ou " pétrole brut ", il provient de la décomposition d'organismes marins accumulés dans des bassins sédimentaires, au fond des océans, des lacs et des deltas.

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Depuis 4,6 milliards d'années, le Soleil nous apporte lumière et chaleur, aujourd'hui l'homme a pour ambition de maîtriser cette source d'énergie.

Une étoile est née

Le Soleil est une étoile, donc une énorme boule de gaz chaud qui produit de l'énergie et qui rayonne. Le Soleil est l'étoile la plus proche de la Terre (150 millions de kilomètres) parmi les milliards d'autres qui appartiennent à la Voie lactée, notre Galaxie, et qui sont distantes de plusieurs années-lumière. Malgré ses 700 000 kilomètres de rayon (plus de 100 fois le rayon terrestre) et sa masse 330 000 fois plus importante que celle de la Terre (2 milliards de milliards de milliards de tonnes !), le Soleil est une étoile relativement petite : par exemple, le rayon de Bételgeuse, située dans la constellation d'Orion, est 1 100 fois supérieur à celui du Soleil.

Mais comment notre étoile est-elle née ?

Le Soleil est né il y a 4,6 milliards d'années d'un nuage interstellaire gigantesque composé d'hydrogène, d'hélium et de moins de 2 % d'éléments plus lourds. Ce nuage s'est fragmenté pour donner, parmi d'autres objets célestes, une étoile entourée de planètes, de comètes et de poussières : le système solaire. Le Soleil fait l'objet de nombreuses études où se rejoignent l'astronomie et la physique dans une discipline appelée astrophysique (voir le livret sur l' astrophysique nucléaire).

Cette science nous permet de comprendre les phénomènes en action dans l'Univers. Ainsi, nous savons que le Soleil est une énorme condensation de gaz : pourquoi ce gaz chaud ne s'éparpille-t-il pas dans le vide interplanétaire ? Cette cohésion résulte de l'attraction gravitationnelle entre particules de matière qui tend à les rapprocher les unes des autres. Une étoile est donc un corps autogravitant, dont la forme sphérique est imposée par la seule gravitation.

Mais si la gravitation tend à rapprocher les particules, pourquoi le Soleil ne s'effondre-t-il pas sur lui-même ?
C'est qu'il faut aussi compter sur la pression du gaz stellaire, résultant des collisions et des rebonds incessants des particules les unes sur les autres. Partout, cette pression équilibre l'action de la gravité. Si elle venait brutalement à s'annuler, le Soleil s'effondrerait complètement sur lui-même en à peine trois minutes !

Qu'est-ce qui fait briller le Soleil ?

Nous avons tous constaté qu'un gaz comprimé s'échauffe : il suffit de gonfler énergiquement une chambre à air et de toucher ensuite l'extrémité de la pompe à vélo pour s'en apercevoir. La matière stellaire est donc d'autant plus chaude que sa profondeur est grande, puisqu'elle est comprimée par la masse des couches qui pèsent dessus et agissent comme un piston. Ainsi, plus on s'enfonce vers le cœur de l'étoile, plus la pression augmente et plus il fait chaud : la pression au cœur du Soleil est égale à 200 milliards de fois la pression atmosphérique terrestre et la température centrale est d'environ 15 millions de degrés. Avec une température de surface frôlant les 6 000 °C, le Soleil est donc le siège d'un fort contraste de température résultant de sa propre gravité. Ce déséquilibre de température engendre un transfert de chaleur qui, prélevant l'excès de la région chaude pour le céder à la région froide, tend à l'uniformiser. Affleurant enfin à la surface, ce flux d'énergie thermique s'échappe sous forme de rayonnement puis se dilue dans l'espace interplanétaire : le Soleil brille !

Quelle énergie !

L'énergie rayonnée doit bien être prélevée quelque part : en effet, " Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ", disait, il y a deux cents ans, le grand chimiste Antoine de Lavoisier (1743-1794). Cette affirmation est applicable à la thermodynamique.

Alors, comment le Soleil entretient-il sa chaudière ? En effet, s'il se contentait d'émettre passivement sa chaleur sous forme de rayonnement énergétique, il se refroidirait inexorablement et s'éteindrait. Or sa longévité prouve qu'il doit compenser l'hémorragie lumineuse ; nous savons aujourd'hui de quelle façon.

C'est le physicien Jean Perrin qui, en 1921, a donné une explication en proposant comme source de production d'énergie les réactions nucléaires, c'est-à-dire les réactions se produisant entre les noyaux des atomes.

Cette idée a été proposée et développée quelques années plus tard par l'Allemand Hans Bethe qui décrivit explicitement les réactions nucléaires se produisant au cœur du Soleil.

Le physicien a montré que, pendant la majeure partie de sa vie, l'étoile s'accommode de sa constante perte d'énergie en puisant dans sa réserve énergétique nucléaire.

Dans les régions centrales du Soleil, plus denses et plus chaudes, des réactions de fusion transforment quatre noyaux d'hydrogène (protons) en un noyau d'hélium 4 He, élément qui est particulièrement stable, et libèrent une énergie compensant celle qui s'échappe par la surface. Cette énergie est émise et transportée sous la forme de photons (particules fondamentales sans masse ni charge électrique) et de neutrinos (particules de masse très faible et de charge nulle).

Transformation de l'hydrogène en hélium dans le Soleil

Comme toute étoile, le Soleil est un gigantesque réacteur nucléaire. En son cœur, des réactions nucléaires de fusion ont lieu, au cours desquelles l'hydrogène est transformé en hélium en libérant de l'énergie. La température au centre du Soleil est de quinze millions de degrés et la densité est de cent cinquante fois celle de l'eau (150 g/cm ³). La transformation de l'hydrogène en hélium est complexe, elle se déroule en trois étapes :

Première étape : deux protons interagissent pour former un deuton (noyau de deutérium). Au cours de ce processus, un proton est transformé en neutron, en émettant un positron ou électron de charge positive et un neutrino, particule de la même famille que l'électron transportant de l'énergie, de masse très faible.

Deuxième étape : un deuton se combine avec un proton pour former de l'hélium 3 en libérant de l'énergie sous la forme d'un rayonnement gamma (ou photon).

Troisième étape : deux noyaux d'hélium 3 fusionnent pour former de l'hélium 4 en éjectant deux protons.

Le Soleil, réacteur nucléaire de fusion auto-régulé

* International Thermonuclear Experimental Reactor

Une réaction de fusion dégage de l'énergie car la masse du noyau produit est inférieure à la somme des masses des noyaux initiaux ; la différence de masse est transformée en énergie selon la célèbre formule d'Einstein, . Ces réactions ne se déclenchent que si la température et la pression sont suffisamment élevées pour que deux protons épluchés de leur électron donc de charge positive, fusionnent. Ceci limite leur champ d'action aux régions les plus centrales d'une étoile comme le Soleil. Il faut aussi que l'étoile soit suffisamment massive, plus grosse qu'un dixième de masse solaire, pour comprimer suffisamment le cœur et amorcer les réactions nucléaires. Dans le cœur du Soleil, ce sont 620 millions de tonnes d'hydrogène qui, chaque seconde, sont transformées en 615,7 millions de tonnes d'hélium ; la différence est convertie en énergie rayonnée vers l'extérieur.

Cette réserve d'énergie nucléaire permet d'estimer la durée de vie du Soleil à environ dix milliards d'années. Par ailleurs, grâce à une mesure de la radioactivité des roches terrestres, nous savons que notre planète et donc le Soleil sont âgés de 4,6 milliards d'années : le Soleil brillera encore pendant 5 milliards d'années !

Notons enfin que ces réactions de fusion sont autorégulées. Nous savons alors ce qu'est le Soleil, comme toute autre étoile : c'est un réacteur nucléaire fonctionnant sur le mode de la fusion.
Sur Terre, l'homme cherche à maîtriser les réactions de fusion pour exploiter cette fabuleuse énergie. Deux types de procédés sont aujourd'hui étudiés en laboratoire.

À faible concentration, le mélange gazeux à fusionner est maintenu par des parois immatérielles créées par des champs magnétiques : c'est l'objet du futur réacteur expérimental international Iter*.

À forte concentration, la réaction est amorcée par irradiation avec des faisceaux lasers très puissants : c'est l'objet du laser Mégajoule, au centre CEA du Cesta près de Bordeaux . Celui-ci, accompagné d'un laser de très brève impulsion Petal, produira des plasmas similaires au plasma solaire mais de très petit volume et permettra l'étude de certains processus cosmiques en laboratoire.

L'héliosis-
mologie étudie les oscillations de la surface du Soleil et permet de sonder l'intérieur de notre astre.

Nous avons vu que le Soleil rayonne de l'énergie : la Terre n'en reçoit qu'une toute petite partie qui représente tout de même 178 milliards de millions de watts ! La fusion thermonucléaire, génératrice d'énergie, compense la déperdition énergétique de la surface et lui permet de briller durablement ; la contraction a pour effet de l'échauffer en puisant l'énergie nécessaire dans son capital gravitationnel. En réalité, ces deux phénomènes sont liés : comme les ressources nucléaires sont limitées, leur épuisement déclenche la contraction gravitationnelle du cœur. La compression et l'échauffement qui en résultent permettent le démarrage d'un nouveau cycle de fusion qui brûle à une température plus élevée les "cendres" du cycle précédent. C'est ce qui arrive dans les étoiles plus massives que le Soleil : l'hydrogène se transforme en hélium jusqu'à épuisement, puis l'hélium devient combustible à son tour. Il se transformera ainsi en carbone. En suivant ce processus, appelé "nucléosynthèse", une série d'éléments - carbone, néon, oxygène, silicium - est ainsi créée jusqu'à l'obtention du fer.

Nous avons vu que la surface du Soleil émet un rayonnement électromagnétique et que celui-ci met 8 minutes pour arriver sur Terre. Mais cette lumière émise par le cœur, du fait de l'extrême densité du Soleil, a mis plusieurs millions d'années pour atteindre la surface et s'échapper dans le vide sidéral ; elle a donc perdu toute l'information sur ses origines au cœur de l'étoile.

Le CEA a largement contribué à la réalisation du détecteur GOLF (Global Oscillations at Low Frequencies), instrument d'héliosismologie placé sur le satellite Soho. Cet outil permet une étude détaillée de la structure interne du Soleil par la mesure globale des ondes acoustiques ; ses données ont abouti à la détermination de la vitesse du son jusqu'au cœur, lieu des réactions nucléaires, et à la prédiction observationnelle des flux de neutrinos solaires.

C'est pourquoi, les astrophysiciens préfèrent étudier les ondes acoustiques solaires, de même nature que les ondes sismiques et porteuses d'informations sur la structure interne de l'étoile.
Ces ondes se propagent de la surface vers le cœur et ne mettent qu'une heure pour parcourir ce trajet, renseignant donc quasiment en direct sur les propriétés microscopiques et macroscopiques internes. Elles se manifestent par des mouvements périodiques à la surface du Soleil et leur étude a donné naissance à une nouvelle discipline qui nous permet de sonder l'intérieur de notre astre : l' héliosismologie.

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Depuis 4,6 milliards d'années, le Soleil nous apporte lumière et chaleur, aujourd'hui l'homme a pour ambition de maîtriser cette source d'énergie.

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Source 2 : Le vent comme source d'énergie

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Source 2 : Le vent comme source d'énergie

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Ministère de l'Économie, de l'Innovation et de l'Énergie

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Énergie éolienne/

L'homme utilise le vent comme source d'énergie depuis l'antiquité. Dès le XII e siècle, on a vu apparaître les premiers moulins à vent pour moudre le grain et pomper l'eau. Au début du XX e siècle, plus d'un million d'éoliennes servaient à pomper l'eau et à fournir l'électricité. Au Québec, c'est au début des années 1970 que l'on considère sérieusement le vent comme source d'énergie pour produire de l'électricité.

C'est à partir de la différence de pression barométrique entre des masses d'air chaud et d'air froid que naissent les vents. La force des vents actionne les pales de l'éolienne, générant un mouvement de rotation. Cette rotation se transforme ensuite en énergie mécanique, qui, lorsqu'elle est couplée à une génératrice, produit de l'électricité.

Il existe deux types d'éoliennes :

Les éoliennes nécessitent :

un apport minimal de vent, généralement de 12 à 14 km/h, pour commencer à tourner et à produire de l'électricité à basse puissance;

de grands vents, de 50 à 60 km/h, pour produire à pleine puissance;

des vents en deçà de 90 km/h. Au-delà de cette limite, la production doit être interrompue pour éviter les bris d'équipement.

Il faut également distinguer les éoliennes de grande capacité et les éoliennes domestiques.
Éoliennes terrestres de grande capacité (commerciales)
De façon générale, ces éoliennes possèdent un mât qui atteint 70 à 138 mètres de haut et trois pales rattachées à un rotor pouvant avoir jusqu'à 90 mètres de diamètre. La puissance de ces éoliennes de grande capacité varie de 1 à 3 MW et elles sont généralement implantées en groupe dans des parcs éoliens qui alimentent de grands réseaux.

Certaines éoliennes de plus de 7,5 MW, qui sont en production sur une base commerciale depuis 2010, peuvent même atteindre une hauteur totale (avec le rotor) de plus de 198 mètres de haut.
Éoliennes en mer de grande capacité (commerciales)
Une éolienne en mer, également appelée éolienne " offshore ", fonctionne de la même manière qu'une éolienne terrestre, mais elle est implantée en mer afin de mieux utiliser l'énergie du vent. Ces éoliennes sont généralement plus hautes que leurs versions terrestres et ont également une plus grande capacité de production d'électricité, qui varie habituellement de 3 à 5 MW. Certaines ont cependant une capacité avoisinant les 8 MW.
Éoliennes domestiques
Les éoliennes domestiques sont généralement d'une hauteur de 8 à 12 mètres. Le nombre de pales de ce type d'éolienne varie de deux à cinq et elles ont moins de 4 mètres de diamètre. La puissance des éoliennes domestiques est donc de quelques kilowatts (kW).

Grâce à ces éoliennes, les fermes ou les résidences éloignées des réseaux d'électricité peuvent bénéficier d'une certaine autonomie énergétique pour combler une partie de leurs besoins en chauffage ou pour alimenter certains appareils électriques de faible capacité. On parle alors d'autoproduction. L'énergie ainsi produite peut s'avérer utile comme source d'appoint à d'autres formes d'énergie telles l'énergie solaire ou la génératrice diesel. La limite de la puissance des installations est fixée à 50 kW. La réglementation relative à l'emplacement, à la hauteur et aux distances qui séparent les systèmes d'autoproduction relève de la responsabilité de la municipalité et de la MRC.

Produire votre électricité tout en étant relié au réseau d'Hydro-Québec

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Énergie éolienne/ L'homme utilise le vent comme source d'énergie depuis l'antiquité. Dès le XII e siècle, on a vu apparaître les premiers moulins à vent pour moudre le grain et pomper l'eau. Au début du XX e siècle, plus d'un million d'éoliennes servaient à pomper l'eau et à fournir l'électricité.

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Source 2 : La biomasse - Mission énergie

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Source 2 : La biomasse - Mission énergie

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Mission Énergie : un programme de la Fondation GoodPlanet

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La biomasse est l’énergie renouvelable la plus utilisée sur la planète, loin devant les éoliennes et les panneaux solaires. La biomasse, cela désigne notamment le bois des forêts que l’on coupe pour se chauffer ou produire de l’électricité. Mais il s’agit aussi des déchets organiques comme les épluchures de fruits ou de légumes. Qu’est-ce que

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Qu'est-ce que le dihydrogène ?

Où trouve-t-on du dihydrogène ?

A quoi sert le dihydrogène ?

Comment peut-on produire du dihydrogène ?

Quels sont les avantages et les inconvénients de cette ressource en énergie ?

Pourquoi devrait-on utiliser davantage le dihydrogène dans le futur ?

Est-ce une ressource en énergie renouvelable ou non à l'échelle temporelle de la vie humaine ?

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Le vent et l'énergie éolienne - Connaissance des énergies

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Le vent et l'énergie éolienne - Connaissance des énergies

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L’essentiel à retenir sur l’énergie éolienne : présentation de la filière, fonctionnement technique et scientifique, chiffres clés et principaux acteurs.

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Source 1 : Infographie genially : Clique sur la centrale à biomasse et sur les végétaux et réponds aux questions suivantes :

Qu’est-ce que le charbon ?

Le charbon est-il une ressource en énergie renouvelable ou non ?

L’utilisation du charbon pour produire de l’énergie émet-elle des gaz à effet de serre ?

Source 2 : https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/charbon

Quand a commencé la transformation qui a permis d’obtenir du charbon ?

Depuis quand utilise-t-on beaucoup le charbon ?

A quoi sert le charbon ?

Vers la fin de la page, cherche les avantages et les inconvénients de l’utilisation du charbon.

Quelle(s) source(s) d'information as-tu utilisé (es)?

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Le charbon est un combustible fossile d'origine organique. Il est le résultat de la transformation de biomasse (résidus de forêts notamment) enfouie dans le sol au cours des temps géologiques.

Par enfouissement, sous l'effet des pressions et des températures croissantes avec la profondeur (gravité, gradient thermique), les végétaux ensevelis sont en effet décomposés puis transformés en une matière solide et combustible à haute teneur en carbone : le charbon.﻿

Les plus anciens et les plus recherchés des charbons datent de près de 300 millions d'années (ère carbonifère). Mais on trouve aussi des charbons plus récents, déposés jusque dans l'ère tertiaire (lignite) ou quaternaire (tourbe).

Les gisements de charbon se situent sous terre et sous les planchers continentaux des océans. Ils peuvent être enfouis à plusieurs kilomètres de profondeur ou affleurer à la surface du sol.

Les charbons de haut rang sont composés à plus de 70% de carbone.

Le charbon est composé d'hydrogène, de soufre, d'oxygène et surtout de carbone. Selon la teneur en carbone, la profondeur et la température du gisement, il en existe plusieurs catégories.

Les charbons de rangs inférieurs ont une faible teneur en carbone :

le lignite est composé de 50% à 60% de carbone ;

les sous-bitumineux sont constitués entre 60% et 70% de carbone.

Les charbons de haut rang sont composés à plus de 70% de carbone et sont souvent désignés par le terme de " houille " :

les bitumineux sont composés de 70% à 90% de carbone. Ils peuvent être utilisés comme " charbon-vapeur ", c'est-à-dire comme combustible pour produire de la vapeur, ou comme " charbon à coke " que l'on carbonise dans un four chauffé à 1 000°C à l'abri de l'air pour produire du coke ;

l'anthracite a encore une qualité supérieure puisqu'il est composé à plus de 90% de carbone.

Chaque type de charbon correspond à un stade de maturité. Dans les tourbières, les végétaux se décomposent pour devenir de la tourbe (constituée à 50% de carbone) ; les zones boisées produisent du lignite. Puis, par enfouissement, ces dépôts carbonés se transforment progressivement en houille.

Les charbons de haut rang se forment à plus de 10 km de profondeur. A la suite des mouvements tectoniques et de l'érosion, la houille peut affleurer à la surface. Compte tenu du gradient géothermique moyen (3°C par 100 m), les mines de charbon actuellement exploitées ne se trouvent pas à plus de trois kilomètres de profondeur.

L'exploitation du charbon se décline en deux phases.

En amont : prospection et extraction

Les techniques d'exploitation sont déterminées par les connaissances géologiques du sous-sol qui permettent de préciser l'existence, la nature et la forme des gisements.

Les gisements peuvent s'étendre sur des milliers de km ², à plusieurs kilomètres sous la surface.

Outre les forages de reconnaissance, les techniques géophysiques permettent de préciser l'extension des couches et de localiser les failles. La bonne connaissance de la géologie des gisements est essentielle avant d'entreprendre une exploitation.

Les mines souterraines : les gisements peuvent s'étendre sur des milliers de km², à plusieurs kilomètres sous la surface. Il s'agit d'abord de déterminer la qualité et la forme du gisement, puis de définir les techniques à utiliser pour l'abattage (l'extraction). Des puits d'extraction et d'aération et des galeries sont creusés pour atteindre le gîte, là où se trouve le charbon. Un site industriel (le carreau) est créé en surface pour trier le charbon.

Les mines à ciel ouvert : cette forme d'exploitation n'est possible que lorsque les gisements ne sont qu'à quelques dizaines de mètres de profondeur. L'exploitation s'effectue en couches successives. Les mines à ciel ouvert sont structurées en étages et ressemblent à de grands amphithéâtres ou à des carrières. Au fur et à mesure de l'exploitation, les déblais du front de taille sont utilisés pour combler les espaces exploités.

En aval : traitement et consommation

Le charbon extrait est lavé et trié selon sa teneur en carbone. Le lignite et les sous-bitumineux sont principalement utilisés pour produire de l'électricité. Les bitumineux répondent souvent à des usages industriels (ex : production de chaleur et d'électricité, cimenterie). Le charbon à coke est par exemple utilisé pour la sidérurgie. L'anthracite répond aux besoins industriels et domestiques (ex : caoutchouc synthétique, sidérurgie, filtration d'eau, chauffage, etc.)

Souvent décrié et considéré comme une énergie du passé, le charbon joue et jouera encore un rôle majeur dans le bouquet énergétique mondial des décennies à venir (notamment en Asie du Sud-Est) selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), à moins d'une transition énergétique très accélérée dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique.

Une ressource énergétique encore prépondérante

A l'origine de la Révolution industrielle, le charbon demeure au XXI e siècle une énergie privilégiée dans le monde. Il permet d'assurer les besoins énergétiques de l'équivalent de presque un homme sur trois ( le charbon a satisfait 28,1% de la consommation d'énergie primaire en 2015 selon l'AIE). Il est la première source d'énergie utilisée pour produire de l'électricité (environ 39% de l'électricité mondiale a été produite à partir de charbon en 2015).

Un combustible accessible

Grâce à une répartition géographique abondante et équilibrée, le charbon peut être importé à un prix compétitif partout dans le monde. Facile à transporter et à stocker, il est le combustible fossile le moins cher à exploiter.

Une source sûre

Avec de gros gisements en Chine, en Inde, en Australie, en Afrique du Sud, en Russie et en Amérique du Nord, la diversité des sources permet d'assurer un approvisionnement sûr sans forte dépendance énergétique vis-à-vis d'un pays producteur.

Des incidences environnementales et de sécurité

Les mines peuvent dénaturer localement les paysages. De plus, la combustion du charbon s'accompagne d'importantes émissions de CO ₂, de soufre et d'oxydes d'azote et pollue ainsi davantage que les autres énergies fossiles. Enfin, l'exploitation du charbon présente des risques humains élevés : en Chine par exemple, l'extraction du charbon provoque la mort de plusieurs milliers de personnes par an.

Les leaders mondiaux de l'industrie minière sont souvent aussi les principaux producteurs de charbon. Ils exploitent également le cuivre, les diamants, l'aluminium ou bien d'autres énergies fossiles. Ainsi Rio Tinto (Australie/Royaume-Uni) et Glencore (Suisse/Royaume-Uni) sont notamment d'importants producteurs de charbon.

Créé en 1985, le World Coal Institute regroupe une trentaine d'entreprises et d'associations rattachées à l'industrie du charbon, telles que Eurocoal (l'association européenne du charbon et du lignite), qui répond aux enjeux soulevés par l'exploitation future du charbon.

Mis en place en 2005, le partenariat Asie-Pacifique pour le Développement Propre et le Climat réunit la Chine, les États-Unis, l'Inde, l'Australie, le Japon, la Corée du Sud et le Canada. Ces pays comptent pour plus de 70% de la production mondiale de charbon. Ce partenariat souhaite développer l'industrie du charbon grâce à des échanges de technologies et de procédés.

La tonne équivalent pétrole (tep) est une unité de mesure permettant de comparer les rendements énergétiques des différentes sources d'énergie. Une tep correspond à l'énergie produite par la combustion d'une tonne de pétrole.

L'énergie dégagée par la combustion d'une tonne de charbon de haut rang équivaut à 0,619 tep. Avec l'essor du pétrole, la tep s'est substituée à une ancienne unité, la tonne équivalent charbon (tec). En 2016, la production mondiale de charbon s'est élèvée à près de 3,7 milliards de tep⁽¹⁾.

Les réserves prouvées sont les ressources disponibles jugées exploitables et rentables selon les techniques actuelles utilisées. Elles sont estimées à 1 139 milliards de tonnes (Gt) selon le BP Statistical Review of World Energy, soit de quoi subvenir à nos besoins pendant plus de 150 ans selon le rythme de production et les prix actuels.

Fin 2016, les trois pays disposant des plus importantes réserves prouvées dans le monde sont⁽²⁾ :

les États-Unis (252 Gt, soit 22,1% des réserves mondiales) ;

la Chine (244 Gt, 21,4%) ;

la Russie (160 Gt, 14,1%).

D'importantes réserves prouvées ont également été identifiées en Australie (145 Gt à fin 2016), en Inde (95 Gt), en Allemagne (36 Gt) ou encore en Europe centrale.

Le charbon est généralement consommé à une relative proximité des mines compte tenu de l'importance du transport dans le coût énergétique. Pour optimiser les coûts, le marché mondial du charbon est divisé en deux zones géographiques : la zone atlantique (Amérique, Europe) et la zone pacifique (Asie, Océanie).

Le charbon est largement utilisé dans les pays d'Europe centrale et d'Asie où les ressources en gaz et en pétrole sont a priori limitées.

En Chine, près de 72% de l'électricité était encore produite à partir du charbon en 2015⁽³⁾. Ce pays compte pour quasiment la moitié de la consommation mondiale de charbon.

Devenu à la fin du XVIII e siècle la principale source d'énergie, le charbon est à l'origine de la Révolution industrielle. La Grande-Bretagne, la France et l'Allemagne ont ainsi bénéficié de gisements exploités à proximité des zones de consommation. En France, l'extraction du charbon remonte au Moyen Âge, mais se développe surtout à la fin du XVIII e siècle jusqu'à la moitié du XIX e, notamment dans les bassins du Nord-Pas-de-Calais, de la Lorraine et de la Loire.

En 1762, la machine à vapeur créée par James Watt utilise le charbon comme combustible. Le charbon participe également au développement du transport grâce aux bateaux et aux chemins de fer (locomotives à vapeur).

L'exploitation du charbon a causé la mort de plus d'un million d'hommes au cours des deux derniers siècles.

Pour satisfaire les besoins en charbon, les techniques d'exploitation des mines se modernisent et des progrès sont réalisés dans la sûreté de l'extraction améliorant la sécurité des mineurs. L'exploitation du charbon a requis au cours de l'histoire d'importants efforts humains mettant parfois en jeu l'intégrité physique des mineurs.

L'exploitation du charbon a causé la mort de plus d'un million d'hommes au cours des XIX e et XX e siècle : les causes principales en ont été le grisou, un gaz naturel se dégageant des couches de charbon causant des explosions meurtrières appelées " coups de grisou " (ex : catastrophe de Courrières en 1906, 1 099 morts), des incendies (ex : incendie de 1956 à Marcinelle, 262 morts), la silicose (une maladie pulmonaire mortelle provoquée par l'inhalation de particules de poussières de silice dans les mines), des effondrements, etc.

Malgré le danger, ces conditions extrêmes ont souvent créé une forte solidarité entre les mineurs. Aussi, cette cohésion et ce soutien ont marqué l'histoire du charbon.

Au cours du XX e siècle, le charbon est progressivement délaissé en Europe au profit du pétrole et du gaz du fait de leur pouvoir calorifique plus élevé et de l'épuisement des mines locales. Au moment où la France a fermé ses dernières mines de charbon, la demande mondiale est repartie à la hausse, principalement en raison du développement économique des pays d'Asie (Chine, Inde, Indonésie) qui possèdent d'importantes réserves de charbon.

Le pic mondial du charbon désigne le moment où plus de la moitié des réserves seront consommées et où la production de charbon déclinera du fait de l'épuisement des réserves. En Europe, ce pic aurait eu lieu en 1982. En Chine, la production de charbon a baissé en 2014 pour la première fois depuis 14 ans.

L'avenir de la production mondiale de charbon repose à la fois sur l'amélioration des techniques d'exploration et de transformation du charbon pour produire davantage d'énergie à partir d'une même quantité de charbon. La gestion de l'impact climatique de l'utilisation du charbon est devenu un enjeu central.

L'amélioration de l'efficacité énergétique des centrales à charbon et l'intégration des technologies de " captage et stockage géologique du CO₂ " (CSC) participent au développement du " charbon propre ". Avec les méthodes de CSC, le CO ₂ rejeté dans l'atmosphère est récupéré puis séquestré (généralement sous terre dans des couches profondes). Toutefois, les projets de CSC sont encore confrontés actuellement à des contraintes économiques et techniques freinant leur développement.

Si les moyens mis en œuvre sur le plan des recherches et développements technologiques laissent entrevoir d'importants progrès des méthodes de CSC, la diffusion de ces pratiques dépend également des politiques mises en place pour lutter contre le réchauffement climatique (en donnant notamment un prix suffisant au carbone). En Asie du Sud-Est, le charbon pourrait satisfaire 40% des besoins supplémentaires d'énergie d'ici à 2040 selon un rapport d'octobre 2017 de l'AIE. Il en résulterait une très forte hausse des émissions de CO ₂ liées à l'énergie dans cette région (+ 75% d'ici à 2040) malgré le recours à des centrales au charbon supercritiques ou ultra-supercritiques.

dernière modification le 09 janvier 2018

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Découvrez toutes les informations sur le charbon : les étapes de formation, les différentes catégories en fonction de sa composition, les méthodes d'extraction et de traitement, l'utilisation actuelle dans le monde et les enjeux.

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Réponds aux questions suivantes pour faire une présentation de l'uranium comme ressource en énergie.

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Réponds aux questions suivantes pour faire une présentation de l'uranium comme ressource en énergie.

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Source 2 : L'énergie nucléaire - Mission énergie

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Source 2 : L'énergie nucléaire - Mission énergie

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Mission Énergie : un programme de la Fondation GoodPlanet

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Produite à partir d’uranium, l’énergie nucléaire est extrêmement puissante. Après avoir servi à des fins militaires – la bombe atomique –, elle a été utilisée pour produire de l’électricité. Très peu répandue dans le monde, elle représente en France la principale source d’électricité. Peu carbonée, elle est très controversée en raison de sa dangerosité. Qu’est-ce

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1re source d'énergie renouvelable en France, l'hydroélectricité devient de plus en plus importante avec une production de 49.6 TWH, soit 11% de la production métropolitaine en 2022.

1 - Qu'est-ce que c'est l'hydroélectricité ?

L' hydroélectricité désigne l'énergie fournie par le mouvement de l'eau sous toutes ses formes. Il peut s'agir de cours d'eau, de chutes, de courants marins, de vagues ou de marées. Principalement utilisé à grande échelle, l'énergie dite hydraulique représente la troisième source de production d'électricité dans le monde(16% de la production électrique mondiale derrière le charbon (40%) et le gaz (19%). Certains pays comme la Norvège ou l'Islande tirent même presque toute leur électricité des centrales hydroélectriques !

2 - Comment prodiure de l'énergie hydraulique ?

Afin de créer de l'électricité provenant de l'énergie hydraulique, il faut utiliser la force de l'eau. Cette force de l'eau dépend de deux facteurs :

1. La hauteur de la chute de l'eau

2. Le début des fleuves et des rivières

Techniquement, l' énergie hydroélectrique fonctionne sur le même principe que l'éolien. L'eau emprunte un conduit, puis son mouvement entraîne la rotation d'une roue ou d'une turbine, laquelle combinée à un générateur produit un courant continu. Un onduleur permet ensuite de le convertir en courant alternatif, qui peut être stocké dans des batteries ou renvoyé vers le réseau. Le mode de production d'une centrale hydroélectrique est l'un des plus efficaces. Il s'appuie sur une ressource puissante, virtuellement illimitée, et qui n'a pas besoin d'être transformée : l'eau passe à travers la centrale, et en ressort intact.

La centrale hydraulique est composée de 3 parties :

1. Le barrage : il sert à retenir une grande quantité d'eau ;

2. La centrale : elle va produire l'électricité ;

3. Les lignes électriques : pour évacuer l'électricité et la transporter.

Quels sont les différents barrages hydrauliques ?

Il existe trois formes de barrages hydraulique :

Le barrage-poids : c'est un type de barrage en béton ou en pierre. Ce type de barrage est vertical et incliné. Il oppose toute sa masse à la pression de l'eau.

Le barrage-voûte : ce type de barrage est utilisé pour des vallées étroites. Son principe est de reporter la pression de l'eau sur les rives.

Le barrage à contreforts : ce type de barrage permet de reporter la pression de l'eau vers le sol. Il est léger et son poids se résume à celui des contreforts qui l'aide à supporter la pression de l'eau.

Un barrage hydraulique fonctionne d'une façon bien précise. Le barrage a pour principe de retenir de l'eau afin de créer une pression lors de son écoulement dans les vannes du barrage. Par la suite, la force de l'eau va faire tourner des turbines qui vont activer un alternateur. Cela va aider à produire un courant électrique alternatif.

La dernière étape est d'adapter la tension. En effet, un transformateur va élever la tension du courant électrique afin de transporter l'électricité dans les lignes à hautes tensions.

3- Quelle est la production d'hydraulique en France en novembre 2023 ?

En France, on compte près de 2 500 installations hydrauliques. 90% d'entre elles sont des centrales hydrauliques dites centrales au fil de l'eau.

L'hydraulique représente en France une production de 49.6 TWH, soit 11% de la production métropolitaine. Il faut savoir que cette source d'énergie verte représente 53% de la production d'énergie renouvelable en France.

Source : https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/investisseurs-actionnaires/performances-financieres-et-extra-financieres/production-hydraulique

Production hydraulique 2021 - Source RTE : Bilan électrique 2021

Où sont situés les barrages hydrauliques en France ?

Les barrages hydrauliques sont situés majoritairement dans le Sud-Est de la France.

Auvergne-Rhône-Alpes : 46% de puissance installée en 2021 ;

Occitanie : une puissance de 21 %

Provence-Alpes Côte d'Azur : 12%

Source : EDF

Depuis quand existe l'énergie hydraulique ? L'Antiquité ! En effet, les historiens ont découvert que durant l'Antiquité, la roue hydraulique avait été crée. C'est l'ancêtre de la centrale hydraulique. Cette dernière tournait grâce à la pression de l'eau comme pour un moulin.

4- Quels sont les fournisseurs d'électricité hydraulique ?

Il est impossible de souscrire à une offre d'électricité qui vient à 100% de l'énergie hydraulique. Pourquoi ? Tout simplement pour deux raisons :

L'électricité est la même pour tous : qu'importe le fournisseur choisi, l'électricité reçu est la même pour tous les particuliers.

L'énergie hydraulique représente en France 58.4 TWh, soit 10% de l'électricité consommée en France.

Il y a, cependant, des fournisseurs verts qui investissent dans l'énergie renouvelable et l'hydraulique. En souscrivant à un contrat d'électricité verte avec ce dernier, le particulier participe à l'effort collectif sur la transition énergétique. C'est-à-dire ? Le principe est simple, plus des particuliers souscrivent à des offres vertes, plus la part d'énergie verte dans le mix énergétique français augmente. Afin de trouver des fournisseurs verts, le particulier peut avoir comme référence le label VertVolt de l' ADEME.

Appels non-surtaxés. Référencement gratuit des fournisseurs. Classement des fournisseurs par ordre alphabétique.

5- FAQ

Par Coraline Lenain

Depuis son arrivée à Selectra en 2022, Coraline est devenue une vraie experte de l'énergie en France. Elle est certifiée experte sur le marché de l'énergie par un examen interne et est certifiée spécialiste des fournisseurs de l'énergie. Son but : mettre à profil ses connaissances et vulgariser le marché de l'énergie pour tous à travers ses articles !

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Hydraulique - hydroélectricité : tout comprendre en 5 points !

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Produire votre propre énergie grâce à une centrale hydroélectrique peut vous permettre de réduire votre facture d'électricité.

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L'énergie éolienne énergie éolienne n'est rien d'autre que de l'énergie solaire déguisée. C'est soleil, en chauffant de manière hétérogène la surface terrestre, qui donne naissance au vent vent. Conséquence immédiate : le potentiel global de l'énergie éolienne est bien moindre que celui de l'énergie solaire. Malgré tout, le potentiel de l'énergie éolienne est loin d'être négligeable.
Pour choisir le meilleur emplacement pour une éolienne, il faut connaître la vitesse moyenne locale du vent. La figure ci-dessous représente la carte des en France à une altitude de 50 m. On constate de grandes disparités : un moulin à vent situé dans le Centre produira jusqu'à huit fois moins de puissance qu'un moulin similaire situé en Languedoc-Roussillon. Vu la grande variabilité de la vitesse du vent, la puissance moyenne délivrée par une éolienne ne représente que 20 à 30 % de sa puissance nominale.

Un grand nombre d' éoliennes installées dans un endroit venteux peuvent rivaliser avec une centrale électrique, pourvu que les soient suffisamment espacées. En optimisant la disposition d'une ferme éolienne, on atteint des puissances totales de 1 à 3 MW/km ². C'est bien inférieur au rendement surfacique des cellules photovoltaïques cellules photovoltaïques, mais légèrement supérieur à celui des plantes par photosynthèse. Sans oublier que l'énergie éolienne est une énergie mécanique et qu'elle peut donc être convertie en énergie électrique avec très peu de pertes. Il faut environ 1.000 grandes éoliennes de 3 MW de puissance nominale, avec un rotor de 80 à 90 mètres de diamètre, pour remplacer une centrale conventionnelle de 1.000 MW en régime continu.

L'utilité des masses d'air pour une énergie renouvelable

Le déploiement de l' énergie éolienne est très variable d'un pays à l'autre, même si les capacités sont en croissance rapide un peu partout en Europe. En 2012, par exemple, la puissance installée cumulée totale était de 31,3 GW en Allemagne, 22,8 GW en Espagne, 8,4 GW au Royaume-Uni et 7,6 GW en France, pour un total européen de 106 GW contre 75 GW en 2009. Rappelons que ces chiffres correspondent à la puissance nominale. La puissance délivrée, en moyenne annuelle, est à peu près trois à cinq fois inférieure et dépend, entre autres, des conditions de vent au cours de l'année. En 2012, l'Union européenne a produit 6 % de son électricité grâce au vent.

Les fluctuations de la puissance éolienne nécessitent l'utilisation de générateurs électriques d'appoint à réponse rapide pour pallier une baisse de production. Une partie des économies de carburants fossiles et d' promises par les éoliennes s'en trouve annulée.

L'énergie éolienne a d'autres inconvénients, tels que le bruit et ses effets indésirables sur la faune.

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L'énergie éolienne : énergie du vent et du Soleil

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L'énergie éolienne n'est rien d'autre que de l'énergie solaire déguisée. C'est soleil, en chauffant de manière hétérogène la surface terrestre, qui donne naissance au vent. Conséquence immédiate :...

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L’essentiel à retenir sur l’énergie éolienne : présentation de la filière, fonctionnement technique et scientifique, chiffres clés et principaux acteurs.

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1. La retenue de l'eau

Le barrage retient l'écoulement naturel de l'eau. De grandes quantités d'eau s'accumulent et forment un lac de retenue.

2. La conduite forcée de l'eau

Une fois l'eau stockée, des vannes sont ouvertes pour que l'eau s'engouffre dans de longs tuyaux métalliques appelés conduites forcées. Ces tuyaux conduisent l'eau vers la centrale hydraulique, située en contrebas.

La plupart des centrales hydrauliques en France sont automatisées. Chaque centrale se met en marche selon un programme pré-défini en fonction des besoins d'électricité.

3. La production d'électricité

À la sortie de la conduite, dans la centrale, la force de l'eau fait tourner une turbine qui fait à son tour fonctionner un alternateur. Grâce à l'énergie fournie par la turbine, l'alternateur produit un courant électrique alternatif.

La puissance de la centrale dépend de la hauteur de la chute et du débit de l'eau. Plus ils seront importants, plus cette puissance sera élevée.

4. L'adaptation de la tension

Un transformateur élève la tension du courant électrique produit par l'alternateur pour qu'il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à très haute et haute tension.

L'eau turbinée qui a perdu de sa puissance rejoint la rivière par un canal spécial appelé canal de fuite.

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Retenue et conduite forcée de l'eau, production d'électricité et adaptation de la tension : tout savoir sur le rôle et les mécanismes d'un barrage.

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Une centrale hydroélectrique se compose d'une retenue d'eau (prise " au fil de l'eau " ou barrage) ainsi que d'une installation de production.
Les centrales gravitaires
Les centrales gravitaires mettent à profit l'écoulement de l'eau et un dénivelé. Elles peuvent être classées en fonction du débit turbiné et de leur hauteur de chute. Il existe trois types de centrales gravitaires (ici énumérées par ordre d'importance dans le mix hydraulique):

les centrales au fil de l'eau utilisent le débit d'un fleuve et fournissent une énergie de base produite " au fil de l'eau " et injectée immédiatement sur le réseau. Elles nécessitent des aménagements simples et beaucoup moins coûteux que les centrales de plus forte puissance : petits ouvrages de dérivation, petits barrages servant à dériver le débit disponible de la rivière vers la centrale, éventuellement un petit réservoir lorsque le débit de la rivière est trop faible (constante de vidage inférieure à 2 heures). Elles sont généralement constituées d'une prise d'eau, d'un tunnel ou d'un canal, puis d'une conduite forcée et d'une usine hydroélectrique située sur la rive de la rivière. La faible perte de charge dans le tunnel ou le canal permet à l'eau de prendre de la hauteur par rapport à la rivière et donc d'acquérir de l'énergie potentielle ;

les centrales d'éclusée dans les grands fleuves à relativement forte pente comme le Rhin ou le Rhône, des barrages sur le fleuve ou sur un canal parallèle au fleuve provoquent des suites de chutes d'eau décamétriques qui ne perturbent pas la vallée dans son ensemble grâce à des digues parallèles au fleuve. Les usines hydroélectriques placées aux pieds des barrages turbinent l'eau du fleuve. Une gestion fine de l'eau stockée entre deux barrages permet de fournir de l'énergie de pointe en plus de l'énergie de base ;

les centrales-lacs (ou centrales de hautes chutes) sont également associées à une retenue d'eau créée par un barrage. Leur réservoir important (constante de vidage de plus de 200 heures) permet un stockage saisonnier de l'eau et une modulation de la production d'électricité : les centrales de lac sont appelées durant les heures de plus forte consommation et permettent de répondre aux pics. Elles sont nombreuses en France. L'usine peut être placée au pied du barrage ou bien plus bas. Dans ce cas, l'eau est transférée par des tunnels en charge du lac jusqu'à l'entrée de la centrale.

Principe de fonctionnement d'une centrale gravitaire (©Connaissance des Énergies)

Les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP)

Les stations de transfert d'énergie par pompage (ou STEP) possèdent deux bassins, un bassin supérieur (par exemple, un lac d'altitude) et un bassin inférieur (par exemple une retenue artificielle) entre lesquels est placé un dispositif réversible pouvant aussi bien fonctionner comme pompe ou turbine pour la partie hydraulique et comme moteur ou alternateur pour la partie électrique.

L'eau du bassin supérieur est turbinée en période de forte demande pour produire de l'électricité. Puis, cette eau est pompée depuis le bassin inférieur vers le bassin supérieur dans les périodes où l'énergie est bon marché, et ainsi de suite. Les STEP ne sont pas considérées comme productrices d'énergie de source renouvelable puisqu'elles consomment de l'électricité pour remonter l'eau turbinée. Ce sont des installations de stockage d'énergie. Elles interviennent fréquemment pour des interventions de courte durée à la demande du réseau et en dernier recours (après les autres centrales hydrauliques) pour les interventions plus longues, notamment en raison du coût de l'eau à remonter. Le rendement entre l'énergie produite et l'énergie consommée est de l'ordre de 70% à 80%. L'opération se révèle rentable lorsque la différence de prix de l'électricité entre les périodes creuses (achet d'électricité à bas prix) et les périodes de pointe (vente d'électricité à prix élevé) est importante. La STEP de la vallée de l'Eau d'Olle se sert, par exemple, du lac du barrage du Verney comme retenue aval et du lac du barrage de Grand'Maison comme retenue amont.

Principe de fonctionnement d'une station de transfert d'énergie par pompage (©Connaissance des Énergies)

Les centrales utilisant l'énergie de la mer (marémotrices, hydroliennes, houlomotrices) sont décrites dans une fiche spécifique " énergies marines ".

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Hydroélectricité ou énergie hydroélectrique : retrouvez la définition, les principes de fonctionnement, les chiffres clés et les acteurs majeurs de cette source d'énergie.

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Fais une carte d'identité du Soleil indiquant les informations suivantes :

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Fais une carte d'identité du Soleil indiquant les informations suivantes :

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Source 1 : Infographie genially :

Le Soleil est-il une ressource en énergie renouvelable ?

L’utilisation du Soleil émet-elle des gaz à effet de serre ?

Quelle est la température au coeur du Soleil ?

Source 2 : Le Soleil, notre étoile sur le site du CEA

Dans l'introduction :

Quelle est la forme d’énergie qui est utilisée par le Soleil ?

Quelles formes d'énergie le Soleil nous fournit-il ?

Dans le paragraphe "UNE ÉTOILE EST NÉE" :

Est-ce une étoile ou une planète ?

à quelle distance le Soleil se trouve-t-il de la Terre ?

Quel est le rayon du Soleil ?

Quelle est la masse du Soleil ?

Depuis quand le Soleil existe-t-il ?

Dans le paragraphe : "QU'EST-CE QUI FAIT BRILLER LE SOLEIL ?"

Quelle est la température à la surface du Soleil ?

Complète et recopie sur ta diapositive la phrase suivante :

Le Soleil est une ressource en énergie renouvelable / non renouvelable qui fournit de l'énergie ................ et de l'énergie .................... par rayonnement.

Quelle(s) source(s) d'information as-tu utilisé (es)?

Dans l'introduction :

- Quelle est la température au cœur du Soleil ?

Dans le paragraphe "UNE ÉTOILE EST NÉE" :

- est-ce une étoile ou une planète ?

- à quelle distance le Soleil se trouve-t-il de la Terre ?

- quel est le rayon du Soleil ?

- quelle est la masse du Soleil ?

- Depuis combien de temps le Soleil existe-t-il ?

Dans le paragraphe : "QU'EST-CE QUI FAIT BRILLER LE SOLEIL ?"

- Quelle est la température à la surface du Soleil ?

Dans l'introduction : quelle est la transformation qui se produit au coeur du Soleil et qui permet de libérer de l'énergie ?

Dans le paragraphe "LE SOLEIL, RÉACTEUR NUCLÉAIRE DE FUSION AUTO-RÉGULÉ

" cherche les réponses aux questions suivantes :

A combien est estimé la durée de vie du Soleil ?

Le Soleil est-il une ressouce en énergie renouvelable ou non à l'échelle temporelle de la vie humaine ?

Complète et recopie sur ta diapositive la phrase suivante :

Le Soleil est une ressource en énergie renouvelable / non renouvelable qui fournit de l'énergie ................ et de l'énergie .................... par rayonnement.

Quelle(s) sources d'information as-tu utilisé ?

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Source 1 : Infographie genially :

L'eau est-elle une ressource en énergie renouvelable ou non ?

L’utilisation de l’eau pour produire de l’énergie émet-elle des gaz à effet de serre ?

Quelle forme d’énergie l’eau permet-elle de stocker ?

Source 2 : l’eau, source d’énergie renouvelable

https://www.cieau.com/blog/leau-source-denergie-renouvelable/

Quelle forme d’énergie l’eau permet-elle de fournir ?

Comment utilisait-on l’eau pour avoir de l’énergie au moyen-âge ?

Aujourd’hui, quels sont les objets qui permettent de produire de l’énergie électrique grâce à l’eau ? Comment s’appellent les centrales qui utilisent l’eau pour produire de l’électricité ?

Quelle est la conversion d’énergie qui est faite dans ces centrales ?

Où installe-t-on ces centrales ?

Quels sont les inconvénients de ces centrales ?

Quelle(s) source(s) d'information as-tu utilisé (es)?

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Source 1 : Infographie genially :

Qu’est-ce que le vent ?

Le vent est-elle une ressource en énergie renouvelable ou non ?

L’utilisation du vent pour produire de l’énergie émet-elle des gaz à effet de serre ?

Source 2 : Le vent comme source d’énergie

https://www.economie.gouv.qc.ca/bibliotheques/le-secteur/eolien/energie-eolienne/le-vent-comme-source-denergie

Depuis quand utilise-t-on le vent comme source d'énergie ?

Comment utilisait-on le vent dans le passé pour avoir de l’énergie ?

Comment une éolienne fabrique-t-elle de l'électricité à partir du vent ?

A partir de quelle vitesse de vent une éolienne commence-t-elle à produire de l'électricité

Où peut-on installer des éoliennes ?

Quels sont les avantages de cette ressource en énergie ?

Quels sont les inconvénients de l'énergie éolienne ?

Quelle(s) source(s) d'information as-tu utilisé (es)?

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Source 1 : Infographie genially : Clique sur la centrale à biomasse et sur les végétaux et réponds aux questions suivantes :

Qu’est-ce que la biomasse ?

La biomasse est-elle une ressource en énergie renouvelable ou non ?

L’utilisation de la biomasse pour produire de l’énergie émet-elle des gaz à effet de serre ?

Quelle est la conversion d’énergie qui a lieu dans une centrale à biomasse ?

Source 2 : https://www.missionenergie.goodplanet.org/fiche/la-biomasse-2/

Utilise-t-on beaucoup la biomasse ?

Donne des exemples de matières utilisées comme biomasse.

Donne un exemple d’utilisation de la biomasse dans une ville.

Depuis quand utilise-t-on la biomasse ?

Quelle superficie de la France est-elle recouverte de forêts ?

Tout à la fin du document, trouve quels sont les inconvénients de l’utilisation de la biomasse.

Quelle(s) source(s) d'information as-tu utilisé (es)?

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Source 1 : Infographie genially :

Qu’est-ce que le pétrole ?

Le pétrole est-il une ressource en énergie renouvelable ou non ?

L’utilisation du pétrole pour produire de l’énergie émet-elle des gaz à effet de serre ?

Source 2 :

https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/formation-du-petrole

D'où vient le nom "pétrole" ?

De quoi est constitué le pétrole ?

Pourquoi utilise-t-on beaucoup le pétrole ? Quels sont ses avantages ?

Que fabrique-t-on grâce au pétrole ?

Paragraphe Usages et consommations de pétrole

Dans quels domaines utilise-t-on le pétrole ?

Source 3 : https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/formation-du-petrole

Combien de temps le pétrole met-il à se former ?

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L'accumulation de matière organique dans les sédiments

La matière organique est issue d'êtres vivants (plancton, végétaux, animaux, etc.). Composée pour l'essentiel de carbone, d'hydrogène, d'azote et d'oxygène, elle forme ce que l'on appelle " la biomasse ". Cette biomasse est généralement détruite par des bactéries mais une faible partie (moins de 1 %) se dépose au fond de milieux aquatiques.

Dans cet environnement pauvre en oxygène, la matière organique est en partie préservée. Elle se mélange ensuite à des matières minérales (particules d'argiles ou sables fins), créant ainsi des boues de sédimentation. Celles-ci s'accumulent par couches successives sur des dizaines voire des centaines de mètres.

La formation du kérogène

Au début de la sédimentation jusqu'à une profondeur d'environ 1 000 mètres sous le plancher océanique, la matière organique contenue dans les boues de sédimentation subit une transformation sous l'action de bactéries anaérobies (vivant en milieu privé d'oxygène). Elles en extraient l'oxygène et l'azote, aboutissant à la formation de kérogène. Il s'agit d'un composé solide disséminé sous la forme de filets au sein des sédiments, contenant surtout du carbone et de l'hydrogène.

La maturation du kérogène en pétrole

Par leurs propres masses et à la suite de leur couverture par de nouveaux dépôts, les couches sédimentaires s'enfoncent naturellement dans la croûte terrestre. Au cours de ce phénomène et au-delà de 1 000 mètres de profondeur sous le plancher océanique, les résidus minéraux des boues de sédimentation se solidifient en une roche relativement imperméable. Appelée " roche-mère ", cette formation piège le kérogène.

La roche-mère subit également un enfouissement. Le kérogène est donc soumis à des pressions et des températures géothermiques de plus en plus élevées, augmentant d'environ 3°C tous les 100 mètres. À une température supérieure à 60°C, ce qui correspond à un enfouissement d'environ 1 500 à 2 000 mètres, le kérogène subit un craquage thermique, appelé également " pyrolyse ". Cette transformation chimique élimine l'azote et l'oxygène résiduels pour laisser de l'eau, du CO ₂ et des hydrocarbures, molécules exclusivement composées de carbone et d'hydrogène. Le mélange d'hydrocarbures liquides est appelé pétrole brut.

Des hydrocarbures sous forme gazeuse (méthane) sont également générés lors de la transformation du kérogène. La proportion de gaz au sein de la roche-mère s'avère d'autant plus élevée que la durée et la température de transformation du kérogène sont importantes :

entre 60° et 120°C (entre 2 000 à 3 000 mètres de profondeur), le kérogène produit principalement du pétrole et une faible quantité de gaz ;

à partir de 120°C (soit 3 000 mètres), la production de pétrole à partir du kérogène devient insignifiante. Les hydrocarbures liquides présents dans la roche-mère sont à leur tour transformés en molécules de gaz sous l'effet de la température et de la pression ;

au-delà de 150°C (soit un enfouissement supérieur à 4 000 mètres), il ne se forme plus que du gaz.

Types d'hydrocarbures générés à partir du kérogène en fonction de la profondeur d'enfouissement (©Connaissance des Énergies, d'après le département de géologie de l'université Laval)

Le cas des schistes bitumineux

Lorsque la roche-mère n'est pas suffisamment enfouie, le kérogène qu'elle contient ne subit pas de pyrolyse. Appelé schiste bitumineux, il s'agit d'un combustible fossile arrêté au stade d'" avant-pétrole " dans le processus de maturation du kérogène.

Par un procédé industriel, les schistes bitumineux peuvent être transformés en pétrole en subissant une pyrolyse (à 500° C pour accélérer la maturation du kérogène).

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Le pétrole est un combustible fossile dont la formation date d'environ 20 à 350 millions d'années. Aussi appelé " huile " ou " pétrole brut ", il provient de la décomposition d'organismes marins accumulés dans des bassins sédimentaires, au fond des océans, des lacs et des deltas.

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Pour tous : image interactive sur les ressources en énergie

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Pour tous : image interactive sur les ressources en énergie

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Recherche si ta ressource est une ressource en énergie renouvelable ou non, et si elle émet des gaz à effet de serre.

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7 - Le nucléaire

Source 1 : Infographie genially : clique sur la centrale nucléaire et sur la mine d’uranium pour répondre aux questions suivantes :

Qu’est-ce que l’uranium ?

L’uranium est-il une ressource en énergie renouvelable ou non ?

L’utilisation de l’uranium pour produire de l’énergie émet-elle des gaz à effet de serre ?

Source 2 : https://www.missionenergie.goodplanet.org/fiche/lenergie-nucleaire-2/

Comment obtient-on de l'énergie nucléaire ?

Où trouve-t-on de l'uranium ?

Depuis quand utilise-t-on l'énergie nucléaire ?

Quels sont les avantages et les inconvénients de cette ressource en énergie ?

Comparer la quantité d'uranium à utiliser pour produire de l'électricité par rapport à la quantité de charbon nécessaire pour produire la même quantité d'électricité.

Que fait-on des déchets des centrales nucléaires ?

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Qu’est que l’énergie ?D’où provient-elle ?