Paris 10 mai 2006

Thème de convergenceEnergie

Bernard MULTON, ENS de CachanAntenne de Bretagne – Laboratoire SATIE (UMR CNRS)

Paris 10 mai 2006

L’énergieL’énergie : - un concept physique unifié, difficile,

pour décrire des phénomènes variés

Le thème de convergence Energie, une occasion :

- d’accélérer la lente compréhension du concept- de favoriser l’implication citoyenne dans

le développement durable

- indispensable à la vie et aux activités humaines

- un fort impact environnemental et économique

Paris 10 mai 2006

Dans tout l’univers, Dans tout l’univers, l’énergie se transforme :l’énergie se transforme :

elle « vit »,elle « vit »,

puis « meurt » en chaleur…puis « meurt » en chaleur…

Paris 10 mai 2006

photosynthèse

Exemples de « cycles de vie de l’énergie »réactions nucléaires de fusion d’hydrogène dans les étoiles

rayonnement transmis dans l’espace intercepté par la terre

Cycle de l’eau effet photo-électriquesur des cellules

Energie hydraulique(ex. force motrice)

Biomasse (ex. combustion) Électricité (ex. éclairage)

CHALEUR (ré-émise dans l’espace)

Paris 10 mai 2006

Prise de conscience de l’ampleur des activités humaines

?

1 million

10 millions

100 millions

1 milliard

10 milliards

- 100 000 - 10 000 - 1 000 1 000 10 000

1840

annéean 1

habitants2000

2050-2100

10 000 000 GW

an 1

1 GW

10 GW

100 GW

1000 GW

10 000 GW

- 100 000 - 10 000 - 1 000 1 000 10 000année

1840

100 000 GW

1000 000 GW

Puissance moyennerayonnée par le soleil

2000 ?

1 : 8000 1 : 1000 ?Par personne et par jour :Besoins métaboliques : 2,5 kWh

Autres besoins :1 français consomme :120 kWh

1 américain : 250 kWh

Paris 10 mai 2006

Durant, le 20ème siècle, prise de conscience planétaire :- nos ressources sont limitées, notamment celles en énergie - nous perturbons notre environnement

COMBUSTIBLES FOSSILEScharbon, pétrole, gaz naturel

Les ressources « épuisables »

FISSION ATOMIQUE

Matières premières,ressources primaires

Et les vecteurs d’énergie (produit à partir des ressources primaires) : l’ÉLECTRICITÉ et peut-être bientôt l’HYDROGÉNE

satisfont plus de 80% des besoins actuels

Paris 10 mai 2006

noyaunoyau

terreterre

2 Eh

Les ressources renouvelables(chiffres annuels)

sole

ilso

leil 12 000 Eh

30%directement

ré-émis dans l’espace

lunelune

0,2 Eh

marées

45% : 6000 Eh

transformés en chaleurpuis rayonnés

25%convertis en

surface etdans l’atmosphère

Cycles hydrologiques

2000 Eh

vents, houle : 200 Eh

Photosynthèse : 7 Eh

Activités énergétiques humaines : Eh 140.1012 kWh

Paris 10 mai 2006

Les activités énergétiques sont parmi les plus coûteuses pour l’environnement

Croissance 1,6%/an

11 milliards d’hectares (moins du ¼ de la surface émergée)

sont biologiquement productifs

Part de l’énergie :plus de 50% !

Paris 10 mai 2006

Besoins de stockage d’énergie

- systèmes autonomes, portables

- transports (automobiles, etc…)

- besoins stationnaires (situations hors réseaux)

Paris 10 mai 2006

Comment stocker l’énergie ?

Exploitation de ressources intermittentes :(soleil, vent, mouvements humains…) : besoins non en phase avec la ressource

- Montre fonctionnant sur la base des mouvements

- Chauffe eau solaire

- Electricité photovoltaïque

- Carburants de synthèse

- Chaleur (eau, réfractaires…)- Accumulateurs électrochimiques- etc…

Paris 10 mai 2006

Document Energie et développement durable

La conscience planétaire et temporelle

Les notions physiques minimales Énergie et puissance Formes de l’énergie, unités physiques… Transformations, cycles, notions de renouvelable, « conservation de l’énergie »

Énergie et économie Ressources Coûts (investissements dans les convertisseurs et matières premières)

Énergie, impacts environnementaux, analyses sur cycle de vie (écobilan)

Vulnérabilité d’une civilisation exploitant trop d’énergie

Énergie et citoyenneté

Pour plus d’informations, voir :

Document Stockage de l’énergie

Paris 10 mai 2006

On ne manque pas d’énergie, mais il faut des idées !

… et le courage de prendre vite de bonnes décisions

Paris 10 mai 2006

Compléments

Paris 10 mai 2006

+ 76% en 200520 $/lb = coût de référence EPR

Les cours des matières premières énergétiques fluctuent et affectent économie et stabilité politique…

Uranium : 10 $/lb = 26 $/kgsource : banque Scotia

Et le prix du gaz naturel (sur les marchés) est indexé sur celui du pétrole…

Base de calcul du coût EPR

en 2003

Le cours de l’uranium :également instable

Mi-avril 2006 :Au comptant : 41,5 $US ¤

Paris 10 mai 2006

dus à la combustion des produits carbonés

Pour produire 1 kWh électrique20 litres d’eau chaude (+40°C)

- charbon classique : 1 kg de CO2- gaz cycle combiné : 0,38 kg de CO2

Pour parcourir 10 km en voiture : entre 1 et 2 kg de CO2

Matsuno_Japan

Rejets de gaz à effet de serre

La combustion de 1 kg de carbone dégage 3,6 kg de CO2

Consommation de carburants fossiles

Teneur en CO2 dans l’atmosphère

Paris 10 mai 2006

an 1

500 GW

10 000 GW

- 100 000 - 10 000 - 1 000 1 000 10 000année

1850

2000

2100

Comment la nature pourrait-elle réguler une aussi violente perturbation ??

Dans le passé la concentration de CO2 a déjà varié, mais aujourd’hui, elle dépasse l’amplitude des cycles des 400 000 dernières années…

SOURCE : « métaphore de l’allumette », P. CREOLA, « Space and the Fate of Humanity », Symp. Space of service to Humanity, 5-7 feb. 96, Strasbourg., pp.3-14.

En à peine plus de 200 ans, nous aurons rejeté dans l’atmosphère le carbone que la nature avait mis 600 millions d’années à piéger…

En ppm

Paris 10 mai 2006

Croissance de la consommation humaine mondiale d’énergie primaire

+ 2,2%/an

140 1012 kWh 12 Gtep

source : Agence Internationale de l ’Energie + compléments

pétrole 34%

h yd r au liq u e 7%

b io m as s e 12%

n u clé a ir e 6 ,5%

g az n atu r e l 18,5%

charbon 22%

Renouvelables :< 20%

Paris 10 mai 2006

82 % de l’électricité mondialeest d’origine non renouvelable

3160 TWh

17 390 TWh