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Le soleil

Le Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards d'années. Elle est si grande et si chaude que, même si nous en sommes très éloignés, nous bénéficions encore de sa chaleur et de sa lumière. Imagine plutôt : le Soleil est 1'300'000 fois plus gros que la Terre, et la chaleur dans son cœur peut atteindre 15 millions de degrés ! Heureusement, 150 millions de kilomètres nous séparent de cette formidable source d'énergie, et notre atmosphère nous protège de la puissance de ses rayons.

Un peu d'histoire

Il y a très longtemps que l'Humanité a compris comment se servir du Soleil pour allumer un feu. Grâce à des miroirs, on peut concentrer en un point la puissance des rayons solaires. La chaleur devient alors si intense sur ce point que le feu démarre. C'est comme cela que, dans l'Antiquité, les Grecs allumaient la flamme olympique.

Au 17 e siècle, un ingénieur français réussit à faire fonctionner une pompe grâce à de l'air chauffé par le Soleil. Deux cents ans plus tard, un physicien parisien découvre l'effet photovoltaïque : il est désormais possible de transformer la lumière du Soleil en électricité. Mais il faudra attendre un siècle encore pour que cette technologie fasse de réels progrès : c'est en cherchant à conquérir l'espace que les scientifiques ont le plus investi dans la maîtrise de l'énergie solaire.

Utilisation et installations

L'utilisation de l'énergie solaire passe par ses deux composantes principales : sa chaleur et sa luminosité.

LES PANNEAUX SOLAIRES THERMIQUES

La chaleur du Soleil peut être utilisée de manière directe pour chauffer un réservoir d'eau, sécher du linge (évaporation) ou tempérer les parois d'une maison. C'est le principe utilisé par les panneaux solaires thermiques qui sont placés sur les toits ou les façades des maisons. En transitant par les panneaux solaires, l'eau est réchauffée par le Soleil, puis utilisée sur place, pour le chauffage ou l'eau sanitaire du bâtiment.

En Suisse, le potentiel est immense. Imagine plutôt : si tous les toits étaient équipés, l'énergie solaire couvrirait l'ensemble des besoins thermiques des ménages suisses.

LES CENTRALES SOLAIRES THERMODYNAMIQUES

Ces grandes installations sont équipées d'immenses miroirs paraboliques, sphériques ou plats, qui suivent la course du soleil pendant la journée. Ils permettent de concentrer les rayons pour chauffer un liquide qui restera chaud même après le coucher du Soleil, de l'huile par exemple. C'est une manière de stocker l'énergie qui servira à chauffer l'eau, dont la vapeur fera tourner des turbines pour produire de l'électricité.

Ce type d'installation est assez nouveau. En Europe, il en existe en Espagne, en Belgique, en France ou encore en Suède.

LES PANNEAUX SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES

La lumière du Soleil peut être utilisée pour produire de l'électricité. On utilise pour cela des panneaux composés de cellules électroniques qui réagissent aux rayons du Soleil. On parle alors d'énergie solaire photovoltaïque. Ces installations sont de plus en plus répandues dans le monde.

En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments. Par exemple, à Gimel (Vaud), celui du Collège du Marais en a été́ entièrement recouvert. Reliée au réseau électrique, cette installation permet d'assurer la consommation électrique moyenne de 20 familles.

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Centrale solaire Thémis (France) - Photo : David66, wikipedia
Si tous les toits étaient équipés, l'énergie solaire couvrirait l'ensemble des besoins thermiques des ménages suisses.

Panneaux solaires thermiques - Photo : Romande Energie

Pour le moment, en Europe, il existe des centrales solaires thermodynamiques en Espagne, en Belgique, en France ou encore en Suède.

En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments.

Panneaux solaires photovoltaïques sur le toit du Collège Kratzer. Photo: Ville de Vevey

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Le Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards d'années. Elle est si grande et si chaude que, même si nous en sommes très éloignés, nous bénéficions encore de sa chaleur et de sa lumière.

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Le vent

Au fait, d'où vient le vent?

Le vent, c'est de l'air qui se déplace à cause des différences de température et de dans l'atmosphère. En effet, l'air chaud est plus léger que l'air froid. C'est pourquoi, quand le Soleil chauffe la mer ou le sol, l'air qui se trouve juste au-dessus se réchauffe, s'allège, et monte, en poussant l'air froid qui est plus haut. L'air froid, plus lourd, descend et vient remplacer l'air chaud, puis il se réchauffe à son tour, et ainsi de suite.

En plus, comme la Terre est ronde, le Soleil ne distribue pas la chaleur partout de façon égale, et celle-ci n'est pas absorbée de la même manière par la mer ou par le sol. Toutes ces différences font que les masses d'air se déplacent verticalement et horizontalement.

Il existe des sites plus ou moins venteux, selon leur emplacement et leur dégagement, mais aussi selon leur incidence sur la pression de l'air. Par exemple, les crêtes de montagne et le bord de mer connaissent des vents plutôt violents : dans ces endroits, il y a en effet peu d'obstacles naturels ou de bâtiments pour retenir le vent

Un peu d'histoire

Depuis des milliers d'années, la force du vent a permis à l'Humanité de faire des choses extraordinaires.

Par exemple, il y a plus de 3'000 ans, elle a permis à des populations parties du sud de l'Asie dans des pirogues à voile d'aller peupler des îles éparpillées dans l'immensité de l'Océan Pacifique !

Au 5 e siècle avant Jésus-Christ, les civilisations grecques et égyptiennes se servaient des premières éoliennes - des moulins à vent - pour moudre du grain et pomper l'eau des puits.

Et c'est en 1866, avec l'invention de la dynamo (ou machine dynamoélectrique) - un générateur qui permet de transformer l'énergie mécanique en électricité - que naît la possibilité de produire de l'électricité par la force du vent ! C'est ainsi qu'en 1888, un scientifique américain réalise la première turbine éolienne capable de produire de l'électricité !

Utilisation et installations
LES LOISIRS À VOILE

Tendre un grand morceau de tissu et laisser le vent s'engouffrer à l'intérieur : c'est le principe de la navigation à la voile, mais aussi du parapente, du char à voile, ou du kitesurf. Aujourd'hui, c'est surtout lors d'activités de loisir que l'on utilise l'énergie éolienne pour se déplacer.

La Suisse est une région de lacs et de montagnes, où l'on pratique beaucoup la voile et le parapente.
LES MOULINS À VENT

Lorsque le vent passe à travers une hélice, elle se met à tourner. Ce mouvement mécanique entraîne la rotation d'une ou plusieurs autres roues qui, elles-mêmes, font bouger des outils. C'est ainsi qu'autrefois les moulins écrasaient les céréales, ou qu'ils actionnaient des pompes à eau.

Dans certaines régions d'Europe, comme la Hollande et le Portugal, les moulins ont été modernisés au fil du temps mais sont toujours en activité, selon un fonctionnement inchangé depuis des siècles.

Les éoliennes fonctionnent sur le même principe que les moulins. Le vent fait tourner les pales (les bras) placées au sommet d'un mât. Ce mouvement entraîne la rotation d'un axe central (le rotor) relié à un générateur. L'énergie mécanique du vent est ainsi transformée en électricité.

Les éoliennes sont généralement placées dans des zones dégagées et venteuses. On appelle " parc éolien " un site regroupant plusieurs éoliennes.

Certaines personnes trouvent que ces installations gâchent le paysage et font du bruit. D'autres, au contraire, estiment que ces moulins modernes ont quelque chose d'élégant et sont surtout très utiles pour produire de l'électricité d'origine renouvelable ! Et toi, qu'en penses-tu ?

En images

Chaque année, en juin, tu peux voir plus de 500 voiliers lors de la régate du Bol d'or.
Moulins à vent, Hollande - Photo : SergiyN , Shutterstock
Certaines régions d'Europe, comme la Hollande et le Portugal, ont gardé une forte tradition de moulins à vent.

Les éoliennes permettent de produire de l'électricité.

É olienne - Photo : BGSmith , Shutterstock

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Au fait, d'où vient le vent? Le vent, c'est de l'air qui se déplace à cause des différences de température et de dans l'atmosphère. En effet, l'air chaud est plus léger que l'air froid. C'est pourquoi, quand le Soleil chauffe la mer ou le sol, l'air qui se trouve juste au-dessus se réchauffe, s'allège, et monte, en poussant l'air froid qui est plus haut.

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Aussi appelée énergie atomique, l'énergie nucléaire utilise l' uranium, un métal radioactif, comme combustible pour produire de l'électricité. Cela fait près de 100 ans que l'Humanité a découvert la radioactivité, et moins de 70 ans qu'elle s'en sert pour produire de l'électricité.

L'URANIUM ET LA RADIOACTIVITÉ

L' uranium est la matière première des centrales nucléaires. Il s'agit d'un métal, que l'on trouve dans certaines roches, et qui a la particularité d'être radioactif. Cela signifie que le noyau de ses atomes est instable et a tendance à se désintégrer. Ce phénomène naturel, même s'il se déroule à une échelle si petite qu'on ne peut même pas le voir au microscope, libère une très grande quantité d'énergie.

Mais au fait, sais-tu ce qu'est un atome? Pour faire simple, disons que c'est un minuscule constituant de la matière. Tout ce qui existe est formé d'innombrables atomes liés les uns aux autres. Chaque atome a un noyau, composé de particules plus petites encore.

L'énergie nucléaire (du latin nucleus, "le noyau"), ou "énergie atomique" est libérée lorsque les noyaux des atomes se cassent. On parle de "fission nucléaire". C'est ce phénomène que l'on utilise dans un réacteur nucléaire.

Mais l'énergie contenue dans certaines matières peut aussi être libérée lorsque les noyaux de leurs atomes fusionnent. On parle alors de "fusion nucléaire". À l'heure actuelle, on ne sait pas reproduire ce phénomène pour le rendre utilisable. En revanche, on sait que l'énergie produite dans ces conditions est bien plus puissante que la fission, car c'est la fusion nucléaire qui fait brûler les étoiles comme notre soleil !

Un peu d'histoire

L'Humanité maîtrise l'énergie nucléaire depuis moins de 100 ans. Mais les recherches sur la radioactivité ont commencé à la fin du 19 e siècle. Tu as sans doute entendu parler de Pierre et Marie Curie. Et aussi, d'Albert Einstein. Ces grands scientifiques ont permis de mieux comprendre le phénomène de la radioactivité.

L'énergie nucléaire a d'abord été utilisée dans le cadre militaire. En 1945, les États-Unis mettent fin à la Seconde Guerre mondiale en lâchant deux bombes atomiques sur les villes japonaises d'Hiroshima et Nagasaki : une tragédie humaine sans précédent.

A partir des années 1950, l'énergie nucléaire est utilisée pour produire de l'électricité.
En 1986, un très grave accident se produit dans la centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine (ex-URSS). Le grand public réalise alors le danger potentiel que représente cette énergie. En 2011, l'accident qui touche la centrale de Fukushima, au Japon, marque aussi les esprits.

Utilisation et installations
LES MINES D'URANIUM
Les roches qui contiennent du minerai d'uranium sont extraites du sous-sol terrestre dans des mines d' uranium . Mais pour pouvoir être utilisé comme source d'énergie, l'uranium doit d'abord être transformé en usine, pour en faire une sorte de concentré appelé "yellowcake" ("gâteau jaune" en anglais).

LES CENTRALES NUCLÉAIRES
Ce concentré d'uranium, le " yellowcake ", est acheminé dans les centrales. Il est alors enfermé, de manière hermétique, dans le réacteur nucléaire. C'est celui-ci qui va provoquer la désintégration des noyaux atomiques d'uranium. Ce processus dégage une formidable énergie sous forme de chaleur, qui sert à faire bouillir de l'eau. La vapeur fait tourner une turbine qui produit de l'électricité.

D'ailleurs, la fumée que l'on voit s'élever au-dessus des grandes cheminées rondes des centrales... ce n'est pas du CO ₂ ou de la pollution, mais justement de la vapeur d'eau. La seule atteinte directe à l'environnement, c'est que l'eau qui sert à refroidir les installations retourne chaude dans la nature. Cela peut perturber les végétaux et les animaux.

Aujourd'hui, il existe 440 centrales nucléaires réparties dans 30 pays. Ensemble, elles produisent environ 10% de l'énergie consommée dans le monde. Les pays qui produisent le plus d'énergie nucléaire sont les États-Unis, avec 99 réacteurs, et la France, qui en compte 58. En Chine, 25 centrales nucléaires sont en cours de construction. Notons au passage que, depuis sa découverte, le principe de la radioactivité a trouvé des applications très utile dans la médecine ! Les rayons X, par exemple, permettent de faire des photographies des parties dures à l'intérieur du corps.
LES DÉCHETS RADIOACTIFS
Une fois que l'uranium a été utilisé, il reste une matière qui ne peut plus alimenter le réacteur, mais qui est radioactive. Ainsi, en sortant des centrales, ces déchets nucléaires passent par une usine de traitement, où ils sont triés en fonction de leur degré de radioactivité. Puis ils sont stockés ou enterrés le plus profondément possible, dans des conteneurs hermétiques.

Le savais-tu ?

En 1905, Albert Einstein énonce, sans le savoir encore, la formule qui permet de mesurer l'énergie contenue dans une matière donnée. L'équation est fameuse: E=mc ² ! Elle signifie que l'énergie (E) est égale à la masse (m) multipliée par la vitesse de la lumière au carré (c ²).

En images

Les centrales nucléaires sont reconnaissables à leurs grosses cheminées qui recrachent de la vapeur.

Centrale nucléaire (extérieur) - Photo : FooTToo , Shutterstock

L'utilisation de l'énergie nucléaire nécessite de grandes précautions.

Centrale nucléaire (intérieur) - Photo : Marcin Balcerzak , Shutterstock

Les déchets nucléaires constituent un important problème. En Suisse, les déchets sont stockés à proximité des centrales, dans des entrepôts. Il existe également un centre d'entreposage temporaire de déchets radioactifs à Würenlingen (AG).

Déchets nucléaires - Photo : bioraven , Shutterstock

Aujourd'hui en Suisse

Notre pays compte cinq réacteurs en activité, situés dans quatre centrales: à Gösgen (SO), Mühleberg (BE), Beznau et Leibstadt (AG). La seule installation nucléaire en Suisse romande est un petit réacteur de recherche installé à l'EPFL (Lausanne).

Avantages

Grande puissance

Pas d'émission de CO₂

Disponible toute l'année

Pas cher à produire

Installation de moyenne durée (40 ans)

Désavantages

Rendement faible (30%)

Conséquences en cas d'accident (radioactivité)

Problème de gestion des déchets nucléaires

Coûts d'installation, d'entretien et de démantèlement (lorsque les centrales sont trop vieilles)

Ressources en uranium limitées

OBJECTIF 0% !

L'énergie nucléaire représente plus d'un tiers de la production d'électricité dans notre pays. Suite à l'accident de Fukushima, la Suisse a annoncé que ses cinq centrales nucléaires ne seront pas remplacées à la fin de leur durée d'exploitation.

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Aussi appelée énergie atomique, l'énergie nucléaire utilise l' uranium, un métal radioactif, comme combustible pour produire de l'électricité. Cela fait près de 100 ans que l'Humanité a découvert la radioactivité, et moins de 70 ans qu'elle s'en sert pour produire de l'électricité. L' uranium est la matière première des centrales nucléaires.

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LES ÉNERGIES FOSSILES

Le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont des matières présentes dans le sous-sol de la Terre. Leur particularité, c'est qu'elles brûlent très bien : ce sont d'excellents carburants. On les appelle "hydrocarbures". Ils ont aussi l'avantage de pouvoir être facilement stockés et transportés, ce qui en fait la source d'énergie la plus pratique à utiliser.

Mais ils présentent deux très gros inconvénients: le premier, c'est qu'en brûlant, ils dégagent beaucoup de particules qui polluent l'atmosphère. Le second, c'est que leur quantité sur Terre est limitée. En effet, les hydrocarbures ont mis plusieurs centaines de millions d'années à se former, ce qui signifie que leur stock n'est pas prêt de se renouveler ! Au rythme où l'Humanité les utilise, ce stock finira par s'épuiser.

En effet, les énergies fossiles sont les plus utilisées dans le monde. Le pétrole, en particulier, est l'énergie de presque tous les transports. C'est pourquoi son prix est un élément fondamental pour l'économie. S'il augmente, le prix de toutes les marchandises qu'il sert à transporter augmentent aussi !

Un peu d'histoire

Cela fait moins de 200 ans que l'Humanité utilise massivement les énergies fossiles. Pendant la majeure partie de l'Histoire, les hydrocarbures ne présentaient presque aucun intérêt pour l'Homme ! Parfois, on tombait sur un gisement par hasard en creusant un puits. On se servait alors du pétrole pour alimenter les lampes à huile.

Il y a 2'500 ans, les Chinois ont découvert les propriétés du gaz naturel en creusant des puits pour trouver de la saumure (du sel mélangé à de l'eau). Ils le transportaient dans des tubes de bambou et s'en servaient pour l'éclairage. Les gisements de gaz étaient appelés "puits de feu".

En Europe, c'est la Révolution industrielle (18 e - 19 e siècle) qui donne aux hydrocarbures une place centrale dans l'économie. Le formidable développement des usines, des machines et des transports doit tout aux énergies fossiles.

Utilisation et installations
LE DERRICK
Le derrick est une tour qui sert à creuser le sol pour aller chercher le pétrole. Il soutient de très grandes tiges creuses qui attaquent la roche. De la boue est injectée sous le sol, et lorsqu'elle remonte, elle emporte les morceaux de roche. Ainsi, le trou devient toujours plus grand et plus profond.

Lorsqu'il atteint le gisement de pétrole, il n'y a plus qu'à pomper !

Les plates-formes pétrolières servent à aller chercher du pétrole sous la mer. Elles peuvent être fixes ou flottantes. Les premières servent à explorer des eaux peu profondes (moins de 300 mètres). Les secondes permettent de faire des forages en haute mer.

Certaines sont de véritables villes flottantes, sur lesquelles 300 personnes travaillent et cohabitent !

LES RAFFINERIES DE PÉTROLE

Lorsqu'il sort de terre, le pétrole "brut" est un liquide noir et visqueux qui ne peut pas être utilisé tel quel. Les raffineries sont les usines dans lesquelles on distille le pétrole. Le pétrole va être chauffé jusqu'à ce que les différentes substances qui le composent se séparent les unes des autres. Les plus lourdes restent au fond de la cuve, tandis que les plus légères s'évaporent.

Au fond de la cuve on trouve les matières les plus denses qui sont transformées en bitume ou en fioul. Celles qui sont situées au-dessus sont transformées en carburants (diesel, kérosène ou l'essence). Enfin, le pétrole ainsi raffiné produit aussi des gaz (propane et butane), qui servent notamment au chauffage, ou alimentent les cuisinières à gaz.

En Suisse romande, il n'y a plus qu'une seule raffinerie, à Cressier, dans le canton de Neuchâtel. Le pétrole y arrive depuis Fos-sur-mer (le port industriel de Marseille) par un oléoduc, un grand tuyau qui sert à le transporter. La raffinerie de Cressier produit près d'un quart des produits pétroliers consommés en Suisse.

Le gaz naturel est principalement constitué de méthane, un gaz qui se dégage des organismes vivants lorsqu'ils se décomposent. Comment se fait-il qu'on en trouve sous terre? Comme le pétrole et le charbon, le gaz naturel trouve son origine dans la décomposition d'animaux et de végétaux morts depuis des millions d'années !

Le gaz naturel n'a presque pas besoin d'être transformé, on peut l'utiliser quasiment tel quel, pour produire du chauffage ou de l'électricité. On l'achemine à l'endroit où il sera utilisé par des tuyaux appelés "gazoducs", ou dans des bateaux appelés "méthaniers".

La révolution industrielle, au 19 e siècle, entraîna l'exploitation de nombreuses mines de charbon partout en Europe, et beaucoup d'enfants y étaient employés ! Aujourd'hui, dans nos régions, le charbon n'alimente plus les usines. Mais il reste la deuxième source d'énergie la plus utilisée dans le monde, après le pétrole. Il est responsable de près de la moitié des émissions de gaz à effet de serre.

En images

Rien à voir avec la célèbre série télévisée allemande ! Le derrick est l'installation qui sert au de la roche, pour aller chercher le pétrole.

Derrick sous une plate-forme pétrolière - Photo : iurii , Shutterstock

Les plates-formes pétrolières en pleine mer sont de véritables villes ancrées dans l'océan, sur lesquelles on installe des derricks de . Le pétrole est ensuite transporté par des pétroliers (bateaux) afin d'être acheminé sur terre vers des camions-citernes ou des (gros tuyaux à pétrole qui traversent les pays, dits aussi oléoducs).

Pétrolier quittant une plate-forme pétrolière - Photo : kolyvanov , Shutterstock

En Suisse romande, une grande partie (2/3) du pétrole arrive raffiné, ce qui veut dire qu'il est prêt à être utilisé. Le reste du pétrole est transformé dans la seule raffinerie de Suisse, à Cressier (NE) et à Collombey (VS).

Raffinerie de pétrole - Photo : anekoho , Shutterstock

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Le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont des matières présentes dans le sous-sol de la Terre. Leur particularité, c'est qu'elles brûlent très bien : ce sont d'excellents carburants. On les appelle "hydrocarbures". Ils ont aussi l'avantage de pouvoir être facilement stockés et transportés, ce qui en fait la source d'énergie la plus pratique à utiliser.

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L' est le moteur du monde!

S'il n'est pas vraiment possible de voir l'énergie, ses effets sont là, tout autour de nous. Tout ce qui existe a besoin d'énergie pour fonctionner. Le Soleil qui fait pousser les plantes, le vent qui pousse le voilier, le bois qui brûle dans la cheminée, le barrage qui produit de l'électricité. Les actions, les mouvements, la chaleur et l'électricité... tout cela, c'est de l'énergie !

Sans l'énergie, la Terre serait froide, sombre et sans vie.

L'énergie se transforme sans cesse

Il existe deux lois fondamentales interplanétaires qui régissent l'énergie. Elles sont toujours vraies, à Tombouctou comme sur la Lune !

Dans l'univers :
- La quantité totale d'énergie ne change jamais.
- L'énergie peut se transformer mais elle ne peut pas être créée ni détruite.

Par exemple :
L'énergie du Soleil fait pousser les plantes. La vache va manger l'herbe et les fleurs. Son lait va servir à fabriquer du fromage. Les enfants vont le manger et ensuite jouer, courir, sauter, réfléchir...

À chaque étape, l'énergie s'est transformée. C'est le cycle de la vie de l'énergie.

Le savais-tu ?

Indispensable énergie

L'énergie est essentielle à toute activité humaine.

Aujourd'hui, la population augmente rapidement et les besoins en énergie sont de plus en plus grands. Les énergies les plus utilisées dans le monde sont polluantes et finiront par être épuisées. Les défis pour la planète sont donc importants !

Les Explorateurs de l'Énergie t'emmènent à la découverte de l'univers fascinant des énergies. Tu découvriras les neuf sources d'énergie, leur fonctionnement, leur utilisation. Tu pourras t'essayer aux gestes permettant d' économiser l'énergie . Et tu apprendras qu'heureusement, il existe encore bien des sources d'énergie propres et renouvelables.

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L' est le moteur du monde! S'il n'est pas vraiment possible de voir l'énergie, ses effets sont là, tout autour de nous. Tout ce qui existe a besoin d'énergie pour fonctionner. Le Soleil qui fait pousser les plantes, le vent qui pousse le voilier, le bois qui brûle dans la cheminée, le barrage qui produit de l'électricité.

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Depuis toujours, l'Humanité utilise l' énergie pour vivre mieux: la maîtrise du feu a permis de se réchauffer et de cuire les aliments; celle du vent a fait avancer les bateaux et tourner les moulins, etc.

Aujourd'hui, nous maîtrisons toujours plus de sources d'énergie. Notre confort, ainsi que nos besoins, ont beaucoup augmenté. Mais les trois utilisations principales de l'énergie restent les mêmes: se chauffer, se déplacer, et faire fonctionner nos outils.

TROIS UTILISATIONS

Se chauffer
L'été ne dure pas toute l'année. Et même dans les pays chauds, les nuits peuvent être fraîches. C'est pourquoi les feux de cheminée, les chaudières à charbon, à mazout ou à bois, les radiateurs électriques et les pompes à chaleur nous sont bien utiles !

Se déplacer
Que ce soit pour aller à l'école, travailler ou voyager, nous passons énormément de temps à nous déplacer : à pied, en train, en voiture, en avion, en tram, à cheval ou en bateau.

Faire fonctionner des outils
Nous vivons entourés de milliers d'appareils qui ont besoin d'énergie pour fonctionner. Chez toi, tu allumes la lumière, tu ouvres le frigo, tu mets ta vaisselle sale dans une machine... Sans parler des téléphones portables, tablettes et ordinateurs qui doivent sans cesse être rechargés !

Dans une famille en Suisse, l'énergie est consommée ainsi :

55% pour se chauffer (chauffage, bains, cuisine)

35% pour se déplacer (voiture, moto, scooter)

10% pour faire fonctionner les appareils et installations électriques
(éclairage, frigo, ordinateur, téléphone, lave-linge, etc.)

L'électricité

L'électricité est un phénomène physique qui existe dans la nature. Les éclairs en sont un exemple ! Ce phénomène se produit lorsque des échanges d'énergie ont lieu entre les atomes qui constituent la matière. Lorsque tu te coiffes, il arrive que tes cheveux se dressent ? Il s'agit d'électricité statique !
Pendant longtemps, on ne savait pas comment stocker et déplacer l'énergie. On devait l'utiliser à l'endroit où elle était produite. C'est comme si ta télévision devait toujours être branchée à une éolienne pour fonctionner !

En effet, l'électricité est bien pratique ! L'un des plus grands progrès de l'Humanité a consisté à maîtriser le courant électrique et à le transporter rapidement le long de câbles et de fils. Le courant électrique fonctionne comme un fantastique transporteur d'énergie.

Comment transforme-t-on l'énergie en électricité ?

La matière est composée d'atomes. Les atomes sont eux-mêmes composés d'un noyau central autour duquel gravitent des électrons. Quand les électrons se déplacent, ils produisent de l'électricité ! L'électricité est ainsi créée par le déplacement d'électrons à l'intérieur d'un conducteur. Le passage de l'énergie en électricité est donc une question de mouvement, mais à une échelle minuscule et invisible !

Tu peux observer facilement ce phénomène avec la dynamo de ton vélo : un aimant, fixé à côté d'une bobine de fil conducteur, est relié à une petite roue actionnée par le mouvement de la roue arrière de ton vélo : elle tourne lorsque tu avances. L'aimant va alors provoquer le déplacement des électrons dans la bobine de fil conducteur, ce qui va créer l'électricité qui permet d'allumer ton phare.

A une échelle plus grande, c'est ce qui se produit lorsque du vent, de l'eau, de la vapeur, actionnent une turbine : ce mouvement entraîne à son tour le déplacement de l'aimant du rotor qui provoque le déplacement d'électrons dans un conducteur (le stator), et ainsi crée de l'électricité !

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Depuis toujours, l'Humanité utilise l' énergie pour vivre mieux: la maîtrise du feu a permis de se réchauffer et de cuire les aliments; celle du vent a fait avancer les bateaux et tourner les moulins, etc. Aujourd'hui, nous maîtrisons toujours plus de sources d'énergie. Notre confort, ainsi que nos besoins, ont beaucoup augmenté.

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Début mars, une Alliance solaire internationale a vu le jour : c'est une nouvelle entente entre de nombreux pays du monde qui s'engagent à développer l'énergie solaire. Comment ? En construisant des panneaux solaires, par exemple. Mais c'est quoi, l'énergie solaire exactement ? 1jour1actu répond à toutes tes questions.

(© J. Azam)

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Pourquoi parle-t-on autant de l'énergie solaire ?

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Début mars, une Alliance solaire internationale a vu le jour : c'est une nouvelle entente entre de nombreux pays du monde qui s'engagent à développer l'énergie solaire. Comment ? En construisant des panneaux solaires, par exemple. Mais c'est quoi, l'énergie solaire exactement ? 1jour1actu répond à toutes tes questions.

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1jour1actu s'attaque à tous les sujets pour aider les enfants à comprendre l'actualité. Avec des cartes, des schémas grand format, des photos décodées, tout est expliqué simplement, à hauteur d'enfant. C'est aussi le journal pour échanger, en famille et en classe, sur l'actualité.

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D'où vient l'électricité ? - 1 jour, 1 question

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La chaleur naturellement présente dans le sous-sol de notre planète représente une formidable source d'énergie. Plus on creuse profondément, plus on atteint des températures élevées. La géothermie utilise cette chaleur pour le chauffage et la production d'électricité.

LA GÉOTHERMIE

Sais-tu qu'à environ 30 kilomètres sous tes pieds, il fait une température de 1'000 degrés ? L'origine de cette chaleur est double. Dans une petite mesure, elle vient du Soleil qui réchauffe la surface de la Terre. Mais c'est principalement le cœur de notre planète, le magma, qui est brûlant et chauffe la croûte terrestre. Le noyau de notre planète produit ainsi en permanence une quantité de chaleur inimaginable.

La preuve ? Dans les régions thermales, l'eau naturellement chaude issue des sources souterraines atteint jusqu'à 30°C, et parfois plus. Tu t'es même peut-être déjà baigné dans cette eau, par exemple aux bains thermaux de Lavey, d'Yverdon-les-Bains ou de Saillon.

Plus loin de chez nous, en cas d'éruption volcanique, le magma jaillit des profondeurs de la Terre. La lave, cette roche brûlante et liquide que crache le volcan, c'est du magma qui remonte à la surface.

Un peu d'histoire

Toujours très appréciés, les bains thermaux font la joie des femmes et des hommes depuis plus de 20'000 ans ! Les vestiges retrouvés sur le site de Niisato au Japon indique que l'eau thermale était utilisée pour se chauffer, cuire des aliments ou tout simplement se baigner. A Pompéi (en Italie), il est encore possible de visiter les bains romains vieux de 2'000 ans.

Utilisation et installations

Il existe trois types d'installations géothermiques qui servent toutes au chauffage. Seules les centrales de géothermie profonde permettent également de produire de l'électricité.

LES POMPES À CHALEUR

Les pompes à chaleur utilisent la géothermie de surface pour le chauffage. Elles captent la chaleur souterraine peu profonde, où la température reste inférieure à 30°C. On utilise cette géothermie dite " à basse température ", pour chauffer des maisons et de grands bâtiments. C'est la technique la plus fréquemment utilisée en Suisse. Les puits installés peuvent aller de 80 à 400 mètres de profondeur.

Dans le puits, une sonde verticale en forme de U envoie un liquide sous terre. Ce liquide est ensuite pompé pour être remonté à la surface. Sa température est alors de 10 à 20°C. Cette chaleur va ensuite être valorisée par une pompe à chaleur qui va élever sa température. Cela permet de chauffer de l'eau pour toute la maison : radiateurs, douches, robinets.

LES INSTALLATIONS HYDROTHERMALES

Il existe des sources d'eau naturellement chaude sur tous les continents et même au fond des mers. Pour les atteindre, on utilise des installations dites hydrothermales. Si les gisements se situent à moins de 3'000 mètres, on parle de géothermie de moyenne profondeur. L'eau souterraine atteint alors 50-70°C et est utilisée pour le chauffage. La géothermie profonde permet pour sa part d'atteindre des sources situées à -3000 et -5000 mètres, où l'eau atteint des températures supérieures à 100°C. Surchauffée ou sous forme de vapeur, cette eau jaillit avec assez de pression pour alimenter une turbine, ce qui permet de produire de l'électricité !

Sur la Côte, entre Aubonne et Nyon (VD), le projet EnergeÔ vise à valoriser la chaleur du sous-sol en pompant de l'eau souterraine retenue dans des roches naturellement fissurées (aquifères). Ces sources se situent entre 2'200 et 5'000 mètres de profondeur. Dans un premier temps, vers le village de Vinzel, les forages de géothermie de moyenne profondeur devraient permettre d'alimenter environ 1'500 ménages via un chauffage à distance. Dans un second temps, des forages de géothermie profonde pourraient permettre de remonter de l'eau à plus de 100°C. Dans la centrale géothermique, cette eau plus que bouillante serait utilisée pour actionner des turbines et ainsi produire ainsi de l'électricité.

LES INSTALLATIONS PÉTROTHERMALES

S'il n'y a pas de source thermale, il est tout de même possible de profiter de la chaleur du sous-sol, avec les installations pétrothermales de géothermie profonde. Les tours de forages creusent des puits de 3 à 5 kilomètres de profondeur, afin d'installer des sondes qui traversent de la roche à très haute température. On y envoie ensuite du liquide qui, au contact de ces roches naturellement surchauffées, remonte à plus de 100°C. Ce liquide est alors utilisé pour le chauffage et la production d'électricité.

Un projet développé à Glovelier (commune de Haute-Sorne, JU) vise à utiliser la chaleur des roches situées entre 4'000 et 5'000 mètres de profondeur. L'eau envoyée sous terre pourra être remontée naturellement chauffée à 150°C. L'objectif est de produire de l'électricité pour plus de 6'000 ménages.

Le savais-tu ?

La croûte terrestre, la couche solide de la Terre sur laquelle nous vivons, n'a pas partout la même épaisseur. Sur les continents, on estime que cette épaisseur est d'une trentaine de kilomètres en moyenne, mais elle peut atteindre 70 kilomètres par endroit. Par contre, sous les océans, elle ne mesure qu'entre 5 et 10 kilomètres.

En images

Il existe trois types d'installations géothermiques.

Installation d'une pompe à chaleur.

Installation d'une sonde géothermique - Photo : Steve Heap , Shutterstock

Site du projet de géothermie de Lavey-les-Bains.

Exemple d'une centrale géothermique.

Centrale géothermique de Nesjavellir en Islande - Photo : Gretar Ívarsson, Wikipedia

Aujourd'hui en Suisse

Actuellement (2017), huit centrales de géothermie de moyenne profondeur sont en fonction en Suisse. Ces centrales sont uniquement utilisées pour le chauffage. Mais une dizaine de projets de géothermie profonde et de moyenne profondeur sont en cours d'élaboration.

Avantages

Énergie renouvelable

Énergie constante (24h/24)

Indépendante de la météo

Pas d'émission de CO₂

Installation de longue durée (40-60 ans)

Peu d'impact sur la nature

Désavantages

Pas possible partout

Si peu profonde :
- Utilisation locale
- Peu de production électrique

Si profonde :
- Risque lié aux forages
- Rendement électrique faible (5-15%)

5 kilomètres !

C'est la profondeur jusqu'à laquelle les forages géothermiques peuvent aller pour récupérer la chaleur du cœur de la Terre. Mais le trou le plus profond jamais creusé par l'Homme atteint 12 kilomètres !

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La chaleur naturellement présente dans le sous-sol de notre planète représente une formidable source d'énergie. Plus on creuse profondément, plus on atteint des températures élevées. La géothermie utilise cette chaleur pour le chauffage et la production d'électricité. Sais-tu qu'à environ 30 kilomètres sous tes pieds, il fait une température de 1'000 degrés ?

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L'énergie solaire L'énergie éolienne L'énergie hydraulique La biomasse L'énergie géothermique Les énergies marines L'énergie musculaire Les énergies fossiles L'énergie nucléaire

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La mer

Notre planète est en majeure partie recouverte d'eau : les mers et les océans représentent 70% de la surface du globe. Or, toute cette eau est loin d'être tranquille. La mer est traversée de mouvements puissants, dus aux vents, aux courants marins et à la marée. Et qui dit mouvement, dit énergie !

Le problème, c'est que la mer est une puissance difficile à maîtriser. De plus, son eau est salée, et le sel est très corrosif (il ronge les installations). C'est pourquoi, à ce jour, les énergies marines n'ont pas encore démontré tout leur potentiel.

Un peu d'histoire

Comme beaucoup d'énergies renouvelables, celle de la mer semble avoir été exploitée depuis l'Antiquité. Mais on trouve surtout des restes de moulins à marée qui datent du Moyen-Âge.

Utilisation et installations

Comme la Suisse n'a pas d'océan, tu ne verras pas d'installation de ce type dans nos régions. Par contre, tu peux en observer en France.

LES USINES MARÉMOTRICES

Comme les moulins à marées d'hier, les usines marémotrices utilisent le mouvement de la marée pour actionner des turbines. Elles sont installées à l'endroit où un fleuve se jette dans la mer et ressemblent aux centrales hydrauliques au fil de l'eau. La différence, c'est que l'eau peut traverser ces installations dans les deux sens : à marée haute, elle remonte dans les turbines, et à marée basse, elle redescend en direction de la mer. La marée est un phénomène sur lequel on peut compter quel que soit le temps qu'il fait : tous les jours, la mer monte, puis redescend.

L'une des plus grandes et des plus anciennes usines marémotrices se trouve en France, près de Saint-Malo. Installée depuis 1966 dans l'estuaire de la Rance, elle est large de 750 mètres et produit l'équivalent de 3,5% de la consommation électrique de la Bretagne.

LES HYDROLIENNES

Les hydroliennes sont de grandes hélices sous-marines qui fonctionnent comme des éoliennes. Elles tournent grâce aux courants marins, qui sont un peu comme du vent sous la mer. Ces courants font bouger d'immenses quantités d'eau sur de très grandes distances. Ils sont principalement provoqués par le vent, les différences de température, de densité et de salinité de l'eau, ainsi que par une force que l'on appelle "inertie". Comme il existe des régions particulièrement venteuses sur les continents, il y a des régions sous-marines où les courants sont plus forts et réguliers.

L'emplacement des hydroliennes doit être assez profond pour que les bateaux ne les touchent pas et il est nécessaire de les entretenir régulièrement pour éviter que des algues ou du sable ne bloquent leur mouvement.

LES AUTRES INSTALLATIONS MARINES

Lorsque la mer est agitée en surface, elle produit des vagues et de la houle. Or, ces mouvements peuvent être utilisés pour fabriquer de l'électricité grâce aux installations houlomotrices qui ressemblent à de longs serpents de mer flottants.

Il est aussi possible d'exploiter la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes, en utilisant le même principe que la géothermie. On appelle cela l' énergie thermique des mers.

Enfin, une dernière technique, encore expérimentale, consiste à utiliser la différence de teneur en sel entre l'eau de mer et l'eau douce pour produire de l'électricité. On parle alors d' énergie osmotique.

LES ÉOLIENNES OFFSHORE (EN MER)

Les parcs éoliens situés en mer présentent l'avantage d'être mieux exposés aux vents. La plupart des pays européens qui ont un bord de mer prévoient d'ailleurs d'en installer ces prochaines années. Aujourd'hui, le plus grand parc éolien du monde se situe au large de l'estuaire de la Tamise... mais si ces éoliennes ont les pieds dans la mer, c'est bien l'énergie du vent qui les fait tourner !

En images

Installées dans les estuaires, tout près de la mer, les usines marémotrices ressemblent à des ponts.

Usine marémotrice de Rance (F) - Photo : Dani73, Wikipédia

Les hydroliennes sont comme de petites éoliennes placées au fond de l'eau.

Les parcs éoliens marins, parfois appelés " fermes éoliennes ", sont installés au large, là où les vents sont forts et réguliers. Cela ressemble à un parc éolien terrestre, avec plusieurs éoliennes... mais en pleine mer !

Eoliennes off shore - Photo: Bojangles, Shutterstock

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Notre planète est en majeure partie recouverte d'eau : les mers et les océans représentent 70% de la surface du globe. Or, toute cette eau est loin d'être tranquille. La mer est traversée de mouvements puissants, dus aux vents, aux courants marins et à la marée. Et qui dit mouvement, dit énergie !

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Réponds aux questions suivantes.

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La géothermie : la chaleur - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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La géothermie, c'est le fait de capter la chaleur de la terre. En profondeur, la chaleur de la Terre provient essentiellement du magma. Près de la surface, une partie de la chaleur provient également du rayonnement solaire.

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Qu'est-ce que l'énergie ? - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Le soleil est la principale source d'énergie de la terre. Elle arrive sur terre sous forme de rayons, qui sont ensuite transformés en de nombreuse autres formes d'énergie : par exemple en écoulement des eaux au travers du cycle de l'eau ou encore en vie et en matière à travers la photosynthèse des plantes, qui fournissent elles-mêmes de l'énergie aux animaux qui les mange, etc.

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Les transformations de l'énergie - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Toute transformation d'énergie dégage un peu de chaleur. Par exemple, lorsqu'on transforme de l'essence en mouvement mécanique dans une voiture, une partie de l'énergie sera transformée en chaleur plutôt qu'en mouvement et on appellera cela une "perte" (Quantité d'énergie de départ = Quantité d'énergie produite + Chaleur).

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Les rivières et les fleuves sont une source illimitée d'énergie propre. L'énergie hydraulique utilise la force de l'eau en mouvement.

l'eau

L'eau, tout comme le Soleil, est indispensable à notre vie. Mais à la différence de notre astre du jour, qui dégage de l'énergie sous forme de rayons chauds et lumineux, l'eau, elle, n'en produit pas directement. C'est son mouvement qui détient de l'énergie.

De l'eau, on en trouve beaucoup sur notre planète. Et comme tu le sais sans doute, elle poursuit, sous différentes formes, un cycle : l'eau s'évapore du sol et des océans, forme des nuages et retourne, sous forme de pluie, sur les continents et dans les océans. La pluie pénètre dans le sol, forme des ruisseaux, des rivières, des fleuves et des lacs, avant de se jeter dans la mer.

L'énergie hydraulique fonctionne un peu comme l'énergie éolienne : le mouvement de l'eau fait tourner une turbine qui produit de l'électricité. Plus l'eau coule vite, plus l'énergie produite est importante. En effet, la quantité d'énergie produite dépend de la pression et du volume d'eau à disposition. La pression est elle-même liée à la différence de hauteur entre la surface du lac et la position de la turbine.

Ce mode de production d'électricité est l'un des plus propres et des plus efficaces (pas de déchets ni de CO ₂). Il s'appuie sur une ressource puissante et illimitée qui n'a pas besoin d'être transformée : l'eau passe à travers une centrale, et en ressort intacte !

Un peu d'histoire

Depuis près de 2'000 ans, l'Humanité utilise la force de l'eau qui coule pour remplacer... celle des bras ! Le principe du moulin à eau, connu depuis l'Antiquité, consiste à poser une roue sur une rivière. En tournant, elle actionne un mécanisme qui produit un mouvement régulier. Pratique pour moudre des céréales, pomper de l'eau, scier du bois, et bien d'autres usages encore !

À la fin du 19 e siècle, les premières turbines électriques font leur apparition.

Et au début du 20 e siècle, notre pays comptait déjà plus de 7'000 petites installations hydroélectriques et possédait même ses premiers grands barrages.

Utilisation et installations

LES INSTALLATIONS À ACCUMULATION (BARRAGES)

Un barrage, c'est un mur construit dans la vallée d'une rivière. L'eau s'accumule derrière ce mur et forme un lac. Lorsque l'on veut produire de l'électricité, on ouvre une vanne (un gros robinet), et l'eau, qui s'écoule dans la conduite, entraîne la roue de la turbine. De cette façon, on peut contrôler la quantité et le moment où l'on produit de l'électricité, ce qui est pratique. En effet, nos besoins ne sont pas réguliers: par exemple, nous consommons beaucoup d'électricité en fin de journée, pour nous éclairer et cuisiner, et très peu au milieu de la nuit, quand tout le monde dort.

En montagne, ces installations ont l'avantage de disposer de grandes chutes. Et, comme vous le savez, plus la différence de hauteur entre la surface du lac (l'endroit où se trouve l'eau) et les turbines est grande, plus la pression est élevée. La Grande-Dixence, par exemple, présente une dénivellation d'environ 1'800 mètres de haut ! Notre pays compte une quarantaine de grands barrages, situés surtout dans les Alpes.

LES INSTALLATIONS AU FIL DE L'EAU

La Suisse est traversée par de grands fleuves et compte beaucoup de rivières au débit important. Sur le Rhône, le Rhin ou l'Aar, ces installations hydrauliques sont complétées par des ponts, qui permettent aux véhicules de traverser la rivière. A l'intérieur de ces ponts se trouvent les turbines. On dit que ce sont des centrales hydrauliques "à basse chute", contrairement aux barrages de montagne "à haute chute".

Dans ces installations, c'est le débit du cours d'eau qui détermine la quantité d'énergie générée. On ne peut choisir ni quand, ni combien d'électricité elle produit. La production est maximale au printemps, lors de la fonte des neiges et alors que les fortes précipitations sont nombreuses, et faible en été en raison de la sécheresse.

En Suisse romande, la plupart de ces installations se trouvent sur le Rhône. Il y en a notamment dans la région genevoise (Verbois, Chancy-Pougny et Seujet), et à la frontière entre les cantons de Vaud et du Valais (Lavey).

LES PETITES HYDRAULIQUES (AU FIL DE L'EAU)

Comme les moulins du passé, les petites centrales hydrauliques (moins de 10 mégawatts) se situent le long des rivières, à un endroit où la dénivellation est importante. L'installation "emprunte" de l'eau à la rivière en la faisant passer par une conduite pour l'amener jusqu'à une turbine qui va produire de l'électricité. Puis l'eau est rendue, intacte, à la rivière.

A Rivaz (VD), par exemple, la petite centrale du Forestay produit assez d'électricité pour couvrir la moitié des besoins des habitants des communes de Chexbres, Puidoux et Rivaz (environ 5'000 habitants).

Le savais-tu ?

En 1970, l'énergie hydraulique couvrait 90% de la consommation d'électricité en Suisse ! Ensuite, la consommation d'électricité a beaucoup augmenté et l'énergie nucléaire s'est développée. Aujourd'hui, la part de l'hydraulique dans la production de notre pays est de 58%.

En images

La Suisse compte une quarantaine de grands barrages.

Barrage de la Grande-Dixence - Photo : essencedesign.com, © Grande Dixence SA

Sur les fleuves, en Suisse le Rhône, l'Aar et le Rhin, les centrales hydrauliques ressemblent à de grands ponts installés sur la largeur du fleuve.

Lavey, aménagement au fil du Rhône - Photo : aqueduc.info

Comme les moulins d'hier, les petites centrales hydrauliques sont des petites installations placées le long des cours d'eau. A Rivaz, par exemple, l'installation construite le long du Forestay permet d'alimenter plus de 700 maisons en électricité.

Petite centrale hydraulique du Forestay (Rivaz) - Photo : Romande Energie

Aujourd'hui en Suisse

Notre pays compte 600 installations à accumulation et plus de 1'000 installations au fil de l'eau. Les premières produisent ensemble 90% de l'énergie hydroélectrique du pays.

Avantages

Énergie renouvelable

Disponible toute l'année

Technologie bien maîtrisée

Très bon rendement (90%)

Installation de très longue durée

Désavantages

Impact sur le paysage (ex: barrage)

Dépend des conditions météo (pour les installations au fil de l'eau)

L'installation doit s'adapter à chaque site

Pas toujours conciliable avec l'écosystème

RECORD DU MONDE !

Le plus haut barrage-poids du monde est celui de la Grande-Dixence en Valais. Situé à 2'365 mètres d'altitude, il forme un lac de plus de 200 mètres de profondeur. Le mur du barrage lui-même mesure 285 mètres de haut, tel un immeuble de plus de... 70 étages !

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Les rivières et les fleuves sont une source illimitée d'énergie propre. L'énergie hydraulique utilise la force de l'eau en mouvement. L'eau, tout comme le Soleil, est indispensable à notre vie. Mais à la différence de notre astre du jour, qui dégage de l'énergie sous forme de rayons chauds et lumineux, l'eau, elle, n'en produit pas directement.

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On appelle "biomasse" les matières issues des végétaux et des animaux. Le bois est une matière organique et, lorsqu'il brûle, il dégage de l'énergie sous forme de chaleur. La biomasse peut servir à chauffer les maisons ; elle peut être transformée en carburant et même alimenter des centrales qui produisent de l' électricité.

LES MATIÈRES ORGANIQUES

Les différentes sortes de biomasse sont classées en deux familles: la biomasse sèche et la biomasse humide.
Le bois (biomasse sèche)
Depuis que l'Humanité maîtrise le feu, elle utilise du bois pour se chauffer ou cuisiner. Aujourd'hui, la technique a évolué mais le principe reste le même: la biomasse sèche est brûlée dans des chaudières. On parle d' énergie-bois. Dans certains pays, comme en Tanzanie ou au Népal, elle couvre 80% des besoins en chauffage.

Le fumier (biomasse humide)
Les excréments d'animaux mélangés à de la litière sont aussi une forme de biomasse. Tout comme les boues sanitaires, issues de nos toilettes ! Les gaz de fermentation qui se dégagent de ces matières sont utilisés pour se chauffer ou produire de l'électricité. On parle de biogaz.

Les plantes (biomasse humide)
Les déchets végétaux qui forment le compost, comme les épluchures de cuisine ou les rebuts du jardinage, peuvent aussi servir à produire du biogaz. Il est même possible de produire de l'énergie à partir de la plupart de nos déchets biodégradables : les épluchures de cuisine (compost) et des jardins, les boues sanitaires (WC, douches), les déchets agricoles ou issus de l'industrie agroalimentaire...

Certaines plantes peuvent être transformées en carburant pour faire tourner le moteur des véhicules, utilisé à la place (ou mélangé à) de l'essence. Par exemple, la betterave ou la canne à sucre, les graines de tournesol ou les cacahuètes, produisent des biocarburants.

Un peu d'histoire

Les biocarburants ne sont pas une nouveauté. Les premiers moteurs de voiture fonctionnaient en brûlant de l'éthanol, une sorte d'alcool. Rudolf Diesel, lorsqu'il inventa le moteur qui porte son nom, utilisait de l'huile de cacahuètes! Pendant les deux Guerres mondiales, les biocarburants étaient aussi utilisés à la place de l'essence et du gazole, alors difficiles à trouver.

Utilisation et installations

On utilise la biomasse de trois manières: l'énergie-bois, le biogaz et les biocarburants.

L'ÉNERGIE-BOIS (BIOMASSE SÈCHE)

L'énergie-bois peut être utilisée dans la chaudière d'une maison individuelle, mais aussi par une centrale électrique. Comment ça marche? Des résidus de bois ou des déchets secs sont brûlés pour chauffer de l'eau, qui se transforme en vapeur . La vapeur fait tourner une turbine qui produit de l'électricité. La fumée qui se dégage du feu passe à travers des filtres pour éviter qu'elle ne pollue l'air. Et la vapeur qui traverse la turbine se condense et redevient de l'eau.

LE BIOGAZ (BIOMASSE HUMIDE)

En Suisse romande, la plus grande centrale de biomasse sèche est à Rueyres, dans le Gros-de-Vaud. Enerbois (c'est son nom) est située à côté d'une scierie qui transforme le bois de la région. Pour produire de l'électricité, la centrale utilise une partie des déchets de bois provenant de la scierie, comme les écorces ou les copeaux. Et pour fabriquer des pellets de chauffage (des granulés de bois compressés), l'installation recycle la sciure. Enerbois produit assez d'électricité pour alimenter 8'000 familles et assez de pellets pour chauffer 5'000 maisons.

As-tu déjà mis ton nez dans un bac à compost? L'odeur désagréable que tu sens, ce sont les gaz qui se dégagent des matières organiques lorsqu'elles se décomposent. Ce processus naturel s'appelle la fermentation. Les centrales de biomasse humide sont des usines équipées de silos ou de grandes cuves qui ne laissent pas entrer l'air, pour justement favoriser la fermentation. Dans de grandes installations appelées "digesteurs", on récupère ces biogaz. Ensuite on les brûle pour produire de la chaleur ou de l'électricité.
LES BIOCARBURANTS (BIOMASSE HUMIDE)
Ces installations sont souvent situées dans des zones agricoles. Elles valorisent le fumier, le purin et d'autres déchets issus de l'agriculture. Puis, ce qui ne s'est pas transformé en gaz et qui reste au fond des cuves (les résidus) est utilisé comme engrais pour fertiliser les champs.

Il existe deux sortes de biocarburants : le biocarburant essence (éthanol), et le biocarburant diesel. Ils peuvent être utilisés dans les moteurs des véhicules, seuls ou mélangés à des carburants fossiles (pétrole).

L'éthanol est une sorte d'alcool produit à base de plantes riches en sucre ou en amidon, comme la betterave, la canne à sucre, le maïs, la pomme de terre ou le blé. Une première étape consiste à faire fermenter ces sucres. Le "jus" issu de cette fermentation est ensuite distillé pour devenir de l'éthanol.

Le biocarburant diesel, lui, est fabriqué à base de plantes riches en huile, comme les fleurs de colza ou de tournesol, le soja ou les cacahuètes. Les graines sont pressées pour en extraire l'huile qui est ensuite transformée et raffinée pour être utilisée dans un moteur diesel.

Le savais-tu ?

La recherche développe aujourd'hui des biocarburants à base... d'algues !

En images

Grandes chaudières utilisées pour produire de l'électricité à partir de biomasse sèche.

Centrale d'Enerbois, Rueyres - Photo : Romande Energie

Silos permettant de produire du biogaz ou des biocarburants par fermentation de la biomasse.

Production de biogaz - Photo : manfredxy , Shutterstock

Aujourd'hui en Suisse

Les centrales de biomasse se sont multipliées ces dix derrières années mais elles ne produisent qu'une petite part de l'électricité suisse (moins de 1%). La Suisse compte actuellement une centaine d'installations de biogaz, dont un peu moins d'un quart se trouve en Suisse romande (2018).

Avantages

Énergie renouvelable

Disponible toute l'année

Technologie bien maîtrisée

Valorisation des déchets

Désavantages

Installation à durée limitée (20-30 ans)

Ressources limitées (s'il y a surexploitation)

La culture à but énergétique est parfois préférée aux objectifs alimentaires

Le chauffage à bois dégage du CO₂ dans l'atmosphère (microparticules)

5%

Selon l'association Biomasse Suisse, la biomasse pourrait couvrir, à terme, 5% des besoins de la Suisse en chauffage, et 4,5% des besoins en électricité.

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On appelle "biomasse" les matières issues des végétaux et des animaux. Le bois est une matière organique et, lorsqu'il brûle, il dégage de l'énergie sous forme de chaleur. La biomasse peut servir à chauffer les maisons ; elle peut être transformée en carburant et même alimenter des centrales qui produisent de l' électricité.

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SE RÉCHAUFFER, PENSER ET... BOUGER !

As-tu déjà remarqué que faire du sport, ou réfléchir longtemps... ça donne faim?!

Ton corps, comme celui de tous les animaux, a besoin d'énergie pour fonctionner. Et c'est la nourriture qui lui sert de carburant. La formidable usine qu'est ton corps "brûle" les aliments que tu avales grâce à l'oxygène que tu respires, et les transforme en nutriments. Ces derniers sont ensuite distribués à tes muscles, ainsi qu'à tous tes organes, et surtout à ton cerveau qui les transforment en énergie. Cette dernière sert à faire fonctionner tes organes et à maintenir ton corps à la même température, quelle que soit la météo !

L'énergie que procure la nourriture se mesure en joules, comme toutes les énergies, mais aussi en calories.

Quand on parle d'énergie musculaire, on pense à la force humaine ou animale, produite grâce à la nourriture. Cette énergie sert à se déplacer, à transporter des choses, à fabriquer et transformer des objets, à manipuler des outils, et à bien d'autres choses encore.

Un peu d'histoire

Avant de savoir exploiter d'autres sources d'énergie, l'Humanité n'avait à sa disposition que celle du corps. Par exemple, pour moudre des céréales, on se mettait à plusieurs pour pousser une meule; ou alors on attachait des boeufs ou des chevaux pour le faire.

C'est pourquoi l'esclavage et l'exploitation des animaux ont été étroitement liés au développement économique. Jusqu'au 19 e siècle, soit pendant l'immense majorité de l'Histoire humaine, toutes les maisons, et aussi les châteaux, les temples, les pyramides et la Grande muraille de Chine, ont été construits à la seule force des muscles (et du cerveau) ! Idem pour les transports : quand on ne se déplaçait pas sur des bateaux à voile, ou à rames, on ne pouvait compter que sur l'énergie musculaire pour les déplacements: en bateaux à rames, à pied ou grâce à la force des animaux.
RÉFLÉCHIR

La nourriture est notre carburant !

Miam miam ! - Photo : 2xSamara.com , Shutterstock

Les glucides, les lipides et les protéines sont notre source d'énergie.

Bon appétit ! - Photo : 2xSamara.com , Shutterstock

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As-tu déjà remarqué que faire du sport, ou réfléchir longtemps... ça donne faim?! Ton corps, comme celui de tous les animaux, a besoin d'énergie pour fonctionner. Et c'est la nourriture qui lui sert de carburant. La formidable usine qu'est ton corps "brûle" les aliments que tu avales grâce à l'oxygène que tu respires, et les transforme en nutriments.

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L'énergie solaire L'énergie éolienne L'énergie hydraulique La biomasse L'énergie géothermique Les énergies marines L'énergie musculaire Les énergies fossiles L'énergie nucléaire

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L'énergie grise : les dépenses cachées d'énergie - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Acheter un produit équivaut automatiquement à dépenser de l'énergie grise. Les acheteurs n'y pensent presque jamais, car cette énergie n'est pas comptabilisée et on a l'impression de ne pas la payer. En Europe, chaque ménage consomme deux fois plus d'énergie grise qu'il ne consomme d'énergie directement (chauffage, lumière, télévision, etc.)

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La consommation d'énergie d'hier et d'aujourd'hui - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Cette animation flash fait partie du CD-ROM Energie et a pour objectif de comparer la consommation d'énergie d'il y a 70 ans et d'aujourd'hui via le parcours de deux garçons, Henri et Lucas.

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Changer nos habitudes : des petits riens qui font beaucoup - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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La biomasse : les biocarburants - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Ces sources d'énergie sont renouvelables, à condition, bien sùr, qu'on replante des végétaux, au fur et à mesure qu'on en récolte. La manière de les cultiver importe également : une éventuelle utilisation d'engrais et de pesticides chimiques, qui nécessitent du pétrole pour leur fabrication, peut faire en sorte qu'ils ne puissent être considérés comme renouvelables.

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Le soleil : une énergie disponible partout - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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L'énergie solaire, sans laquelle il n'y aurait pas de vie sur terre, nous est envoyée par le soleil sous forme de rayonnement. Bien qu'elle soit plus intense à l'équateur qu'aux pôles, elle est disponible partout.. mais pas pendant la nuit.

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Le vent : un souffle bienfaiteur - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Tout comme les moulins à vent d'autrefois, les pales des éoliennes tournent sous l'effet du vent. Transmis à un alternateur, ce mouvement de rotation est transformé en électricité. Ce domaine est en évolution technique constante, et il y a encore de nombreuses autres pistes d'utilisation de cette source d'énergie.

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L'eau : l'énergie de l'eau en mouvement - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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L'énergie hydraulique des rivières était utilisée depuis longtemps grâce aux moulins à eau. Aujourd'hui, dans des centrales hydro-électriques, le courant fait tourner des turbines qui produisent de l'électricité (15 % de l'électricité en Europe). Les barrages ne polluent pas mais certains peuvent modifier l'environnement dans lequel ils ont été construits (ennoiement de grandes zones, perturbation du débit de certains cours d'eau).

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L'énergie nucléaire : lorsque les atomes explosent - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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L'énergie nucléaire, aussi appelée énergie atomique, est l'énergie qui lie ensemble les constituants d'un noyau d'atome. Cette énergie peut être libérée, principalement sous forme de chaleur, lors de la désintégration de noyaux instables (l'uranium 235 ou le plutonium 239, par exemple).

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Le gaz : une énergie fossile bien légère - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Il existe trois sources d'énergie fossile : le charbon, le pétrole et le gaz. Ce sont des réserves naturelles, que l'on trouve enfouies dans le sous-sol. Toutes ces sources d'énergie mettent plusieurs millions d'années à se former, dans des conditions bien précises, à partir de dépôts organiques (plantes ou minuscules animaux).

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Le pétrole: à la recherche de l'or noir - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Il existe trois sources d'énergie fossile : le charbon, le pétrole et le gaz. Ce sont des réserves naturelles, que l'on trouve enfouies dans le sous-sol. Toutes ces sources d'énergie mettent plusieurs millions d'années à se former, dans des conditions bien précises, à partir de dépôts organiques (plantes ou minuscules animaux).

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Utilisation et repartition de l'energie: faire plus avec moins - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Les gens vivent très différemment à travers le monde. Un habitant du Bangladesh, par exemple, utilise en moyenne soixante fois moins d'énergie pour vivre qu'un Américain. De même, la notion de " confort minimum " n'est pas la même partout: certains souhaiteraient simplement avoir de l'eau potable ou de l'éclairage, alors que d'autres pensent qu'il est impossible de vivre sans avoir deux voitures ou sans enseignes publicitaires lumineuses.

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La biomasse: le biogaz - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Ces sources d'énergie sont renouvelables, à condition, bien sùr, qu'on replante des végétaux, au fur et à mesure qu'on en récolte. La manière de les cultiver importe également : une éventuelle utilisation d'engrais et de pesticides chimiques, qui nécessitent du pétrole pour leur fabrication, peut faire en sorte qu'ils ne puissent être considérés comme renouvelables.

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La biomasse: le bois - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Ces sources d'énergie sont renouvelables, à condition, bien sùr, qu'on replante des végétaux, au fur et à mesure qu'on en récolte. La manière de les cultiver importe également : une éventuelle utilisation d'engrais et de pesticides chimiques, qui nécessitent du pétrole pour leur fabrication, peut faire en sorte qu'ils ne puissent être considérés comme renouvelables.

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Face aux défis énergétiques, les énergies renouvelables sont toujours plus développées. Une bonne nouvelle pour l'avenir ! Mais le meilleur moyen d'économiser l'énergie, c'est encore de ne pas la consommer inutilement. Les pages éco-gestes te donnent quelques tuyaux pour y arriver facilement et aussi pour réfléchir à nos habitudes.

Changer nos habitudes !

Les pages énergies de ce site te montrent comment nous transformons les différentes sources d'énergie pour produire de l'électricité, du chauffage, du combustible, etc. Mais, si nous voulons mieux faire en matière d'énergie, il faut commencer par changer nos modes de production et de consommation. Au niveau des industries, du commerce et des services bien sûr, mais aussi à notre propre niveau !

Consommer et produire autrement

Pour accompagner un changement à grande échelle dans les modes de production, tu peux adopter certains gestes qui ont une influence sur les pratiques des grandes industries :

Sacs réutilisables
Il est facile de glisser dans son sac à dos un sac en tissu réutilisable pour les courses ou les achats pas forcément prévus.

Les labels
Nourriture, vêtements, objets en bois: il existe de nombreux labels qui s'appliquent à ce qui est produit de façon durable et locale. Max Havelaar, Oeko-tek, FSC, par exemple, sont connus et reconnus.

Acheter local
Préférer les petits commerces proches de chez toi permet de limiter tes trajets. Il est aussi important d'être attentif et attentive aux conditions de production des produits que tu achètes.

Éviter les objets en plastique...
Même s'il existe des objets en plastique recyclé, le mieux est d'éviter autant que possible les objets en plastique.

... et les objets fonctionnant à piles
Durée de vie limitée et recyclage difficile, les piles sont à éviter !

Les éco-gestes, ce sont des gestes simples pour l'écologie, à la portée de chacun·e.

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Qu'est-ce qu'un éco-geste ? - Les explorateurs de l'énergie

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Changer nos habitudes ! Les pages énergies de ce site te montrent comment nous transformons les différentes sources d'énergie pour produire de l'électricité, du chauffage, du combustible, etc. Mais, si nous voulons mieux faire en matière d'énergie, il faut commencer par changer nos modes de production et de consommation.

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Réponds aux questions suivantes.

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Energie fossile ou énergie renouvelable?

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Energie fossile ou énergie renouvelable?

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Choisis si l'énergie proposée est une énergie renouvelable ou une énergie fossile

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Energie renouvelable ou énergie fossile ?

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Choisissez si l'énergie proposée est une énergie renouvelable ou une énergie fossile.

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Réponds aux questions suivantes.

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Réponds aux questions suivantes.

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Réponds aux questions

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Réponds aux questions suivantes.

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Indique la source d'énergie utilisée par les différents objets techniques. Clique sur les différents points de couleurs.

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Réponds aux questions

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Réponds aux questions

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Réponds aux questions

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Plein écran
Au cours des 200 dernières années, avec l'invention du train, de la voiture et de l'avion, nous avons pris l'habitude de nous déplacer toujours plus loin et plus vite. Or, tout déplacement consomme de l'énergie,et certains moyens de transport plus que d'autres, comme la voiture ou l'avion (par personne et par kilomètre).

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Gestion des transports : se déplacer en polluant peu

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Plein écran Au cours des 200 dernières années, avec l'invention du train, de la voiture et de l'avion, nous avons pris l'habitude de nous déplacer toujours plus loin et plus vite. Or, tout déplacement consomme de l'énergie,et certains moyens de transport plus que d'autres, comme la voiture ou l'avion (par personne et par kilomètre).

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Améliorer l'habitat : le confort intelligent - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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On peut également concevoir intelligemment les maisons ou les immeubles avant de les construire : simplement en tenant compte du climat dans lequel on construit, et en choisissant, en fonction de cela les matériaux, l'architecture et l'orientation des pièces, on pourrait réduire fortement la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer la plupart des immeubles (jusqu'à 10 fois dans certains cas).

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Le charbon : des débris végétaux vieux de plus de 200 millions d'années - EducaPoles - Site Educatif de la Foundation Polaire Internationnale

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Il existe trois sources d'énergie fossile : le charbon, le pétrole et le gaz. Ce sont des réserves naturelles, que l'on trouve enfouies dans le sous-sol. Toutes ces sources d'énergie mettent plusieurs millions d'années à se former, dans des conditions bien précises, à partir de dépôts organiques (plantes ou minuscules animaux).

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Testez et évaluez vos connaissances en répondant aux questions en un minimum de temps et d'erreurs. L'évaluation obtenue en fin de test tient compte à la fois du temps réalisé et du nombre de tentatives pour parvenir à finaliser le test. Remarque: Il existe huit pages de question.

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Vue d'ensemble d'un réseau électrique (production / distribution / consommation).

Le paysage peut être déplacé par simple cliquer/déposer et un zoom est à disposition.

Cliquer sur les centrales pour observer leur principe de fonctionnement. Une maison du village est cliquable pour illustrer une production solaire domestique.

Cliquer pour avoir des informations.

Avoir une vue d'ensemble de la production et de la distribution d'électricité.

Comprendre l'importance des turbines pour convertir l'énergie mécanique en énergie électrique.

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Vue d'ensemble d'un réseau électrique (production / distribution / consommation). Le paysage peut être déplacé par simple cliquer/déposer et un zoom est à disposition. Cliquer sur les centrales pour observer leur principe de fonctionnement. Une maison du village est cliquable pour illustrer une production solaire domestique. Cliquer pour avoir des informations.

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Produit en collaboration par la Cité des sciences (un lieu universcience) et La Main à la pâte, Ma maison, ma planète... et moi est un ensemble de 5 modules ludo-éducatifs sur l'habitat écologique destinés aux 8-12 ans.

Accueillis par une mascotte rigolote et sympathique qui demande de l'aide pour rendre sa maison plus écologique, les enfants arrivent dans un univers graphique original, un brin naïf et coloré, teinté de poésie et d'humour, qui propose les 5 modules suivants :

1- A chacun sa maison se compose de 2 films d'animation dont le premier intitulé " Petite histoire de l'habitat " raconte l'évolution de l'habitat depuis la préhistoire jusqu'à nos jours ; le second qui a pour titre " Habitats d'ici et d'ailleurs " permet de découvrir à quoi ressemble les maisons dans le monde et pourquoi elles sont différentes d'une région à l'autre.

2- Comment économiser l'énergie est un module interactif divisé en 4 étapes qui permet de simuler les questions liées à l'orientation de la maison selon le climat, son isolation (intérieure, extérieure, doubles-vitrages), sa ventilation (VMC et puits canadien) et l'installation d'un chauffe-eau solaire selon le climat et le nombre d'habitants. L'objectif étant de faire comprendre que l'on peut réduire sa facture d'énergie et agir sur l'environnement et le climat en rénovant son logement.

3- Comment économiser l'eau est un module interactif qui propose tout d'abord de repérer et d'observer les dépenses de chaque poste d'eau dans la maison, puis d'agir sur sa consommation d'eau en installant une citerne qui récupère l'eau de pluie. L'enfant doit alors relier correctement chaque poste d'eau sur le circuit d'eau potable ou sur la citerne d'eau pluviale.

4- Une maison plus saine invite à la manière d'un jeu de cache-cache, à chercher tout ce qui nuit à la santé ou à l'environnement dans les différentes pièces de la maison : odeurs et fumées nauséabondes, moisissures, peintures et vernis, ondes électromagnétiques, acariens, produits d'entretien, cosmétiques... Une fois ces nuisances repérées, des conseils sont donnés pour les éviter.

5- Teste tes connaissances est un quiz avec questions aléatoires pour évaluer ses connaissances sur tous les sujets évoqués ci-dessus.

La navigation s'opère via un dock qui permet de passer d'un module à l'autre, tout en conservant l'historique de ce qui a été visité. Ainsi, il est possible dans une même cession, de passer d'une question du quiz au module sur l'énergie, de jouer 2 étapes de ce module puis de visionner un film et de revenir au quiz ou à un module en se retrouvant à l'endroit quitté.

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Ma maison, ma planète... et moi - module ludo-éducatif sur l'habitat écologique - universcience - La Main à la pâte

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Interactif, ludique et pédagogique, Ma maison, ma planète... et moi sensibilise les 8-12 ans à l'habitat écologique : simulations pour économiser l'énergie et l'eau dans la maison, animations sur les nuisances présentes dans les logements, films d'animation sur l'histoire et la diversité des habitats, quiz.

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Procédé de fabrication des Légumes surgelés Bonduelle