Gabarit formation STI2D

Report
Formation des enseignants
LES SOURCES D’ENERGIE
Caractérisation des énergies
Les ressources énergétiques
La consommation d’énergie
Constats et perspectives
Parcours : Développement durable et efficacité énergétique globale des systèmes
Module ET303: Impact des matériaux et sources d’énergie
Formation des enseignants
Caractérisation des énergies
« Rien se crée, rien ne se perd, tout se transforme »
Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794)
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
Les différentes formes d’énergie
Chaleur
Travail mécanique
Rayonnement
Chimique
Electricité
Matière (nucléaire par exemple)
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
Les transformations d’énergie
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
Les unités de l’énergie
Le Joule J : C’est l’unité légale dans le système international
(ISO). On retrouve 2 définitions :
Thermique : 4,18 J accroissent de 1°C un gramme d’eau.
Pour élever 1 L d’eau de 40°C, il faut 167,2 kJ (sans
changement d’état) ;
Travail mécanique : 1 J correspond au déplacement d’un
poids de 1 N sur une distance de 1 m.
Pour élever, sur notre planète, une masse de 10 kg sur une
hauteur de 1 m, il faut fournir une énergie d’environ 100 J.
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
Les unités de l’énergie
Le kilowattheure kWh : à la base, c’est l’unité utilisée en électricité.
1 kWh = 3600 000 J = 3,6 . 106J (MJ)
1 kWh c’est un convecteur de 1000 W qui fonctionne 1 heure
La tonne équivalent pétrole tep : C’est une unité d’énergie d’un
point de vue économique et industriel.
1 tep est équivalent à 11 600 kWh ou à 41,868 GJ
Convertisseurs d’unités :
http://www.iea.org/stats/unit.asp
http://www.cactus2000.de/fr/unit/massenr.shtml
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
Les ressources énergétiques
Les ressources renouvelables :
Le soleil
La géothermie
Le couple terre – lune
L’éolien
Le biomasse
Etc
Les ressources épuisables :
Les énergies fossiles
L’uranium
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
La chaine énergétique
Energie
primaire
Energie
secondaire
Pertes
Energie
utile
Energie
finale
Pertes
Pertes
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
Rendement
CARACTERISATION DES ENERGIES
Formation des enseignants
Rendement
Formation des enseignants
Les ressources énergétiques
Les quantités d’énergie renouvelable
Source Bernard Multon
LES RESSOURCES ENERGETIQUES
Formation des enseignants
Les quantités d’énergie renouvelable
L ’énergie reçue varie de 1100
kWh/m2 à 2300 kWh/m2 (par an)
Soit une puissance moyenne de 120 W/m2 à 260 W/m2
et une puissance crête de 1 kW/m2
Source Bernard Multon
LES RESSOURCES ENERGETIQUES
Formation des enseignants
Les quantités d’énergies épuisables
NUCLEAIRE
Fission (U235)
: 0,4x1015 kWh soit 40 ans
Surgénérateurs (U238)
: 80x1015 kWh soit 600 ans
Fusion (deutérium et tritium) : 80x1015 à 1021 kWh source
quasi inépuisable, encore très loin d’une utilisation industrielle
Source Bernard Multon
Réserves exploitables, au rythme actuel de notre consommation :
FOSSILES
Pétrole
: 2x1015 kWh soit 40 à 50 ans
Charbon
: 8x1015 kWh soit 200 ans
Gaz naturel
: 1,6x1015 kWh soit < 60 ans
Hydrates de méthane
: > 10x1015 kWh ????
Épuisables et
polluantes
LES RESSOURCES ENERGETIQUES
Formation des enseignants
Réserves mondiales
Pétrole
(conventionel)
Gaz naturel
Charbon
Uranium
Hydraulique
Eolien
Solaire
Biomasse
Total conventionnel
Réserves
mondiales
(en Gtep)
Réserves
mondiales
(en %)
Production
annuelle
(en Gtep)
Nombre
d'années de
production
172
185
578
30
18%
19%
60%
3%
3,9
2,9
3,2
0,62
44
64
183
48
2,7
8,8
92 000
70
0,72
0,03
0,000 7
965
11,3
85
Source:BP Statistical Review of World Energy
2009 (chiffres 2008)
LES RESSOURCES ENERGETIQUES
Formation des enseignants
Formation des enseignants
La consommation d’énergie
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Production d’énergie primaire mondiale en 2008 (Mtep)
4144.8
4500.0
4000.0
3500.0
3000.0
3314.2
2591.1
2500.0
2000.0
1500.0
1000.0
500.0
0.0
712.2
1224.8
275.9
89.3
0.9
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Production d’énergie primaire mondiale en 2008
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Répartition des approvisionnements en énergie primaire
OCDE Europe
OCDE Nord Amérique 1821 Mtep
2731 Mtep
Ex URSS
687 Mtep
Chine
2130 Mtep
Afrique
655 Mtep
Amérique Sud
575 Mtep
http://www.iea.org
OCDE Pacifique
870 tMep
Répartition des approvisionnements en énergie secondaire
OCDE Nord
Amérique
6,15
OCDE Europe
3,35
Afrique
0,67
Amérique Sud
1,24
Ex URSS
4,84
Chine
1,6
Moyen
Orient
2,99
OCDE Pacifique
4,3
tep/habitant
http://www.iea.org
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Répartition par secteur de l’énergie finale mondiale
énergie non
utilisée
8.9%
Autre
3.8%
Industrie
27.8%
Résidentiel /
Tertiaire et
Services
Publiques
32.2%
Transport
27.3%
http://www.iea.org
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Evolution de la consommation de l’énergie primaire mondiale
Géothermique
/éolien/solaire
Combustion
déchets
Hydraulique
Nucléaire
Gaz
Pétrole
Charbon
http://www.iea.org
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Consommation quotidienne d’une agglomération de 10 M d’hab
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Evolution de la consommation d’énergie primaire en France
Géothermique
/éolien/solaire
Combustion
déchets
Hydraulique
Nucléaire
Gaz
Pétrole
Charbon
http://www.iea.org
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Evolution de la production d’énergie primaire en France
Géothermique
/éolien/solaire
Combustion
déchets
Hydraulique
Nucléaire
Gaz
Pétrole
Charbon
http://www.iea.org
Mix énergétique français
266 Mtep
http://www.iea.org
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Comparaison de mix énergétiques
Moyen Orient :
594 Mtep
Chine (RPC+HongKong)
2131 Mtep
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Mix énergétique et mix électrique Français
nucléaire
77.28%
hydraulique
12.01%
http://www.iea.org
déchets
0.66%
gaz
3.85%
biomass pétrole charbon
0.37% 1.02% 4.79%
solaire
PV
0.01%
Solaire
thermique
0.00%
Géothermie
0.00%
Formation des enseignants
Constats et perspectives
Formation des enseignants
CONSTATS ET PERSPECTIVES
Constats
Ressources épuisables
Réchauffement climatique
Transports
Répartition des énergies
non équitables
LA CONSOMMATION D’ENERGIE
Formation des enseignants
Perspectives
Utiliser de plus en plus d’énergies
propres et renouvelables ;
Augmenter les performances
énergétiques d’un système, d’une
habitation ;
Changer les comportements de
consommation ;
…
Formation des enseignants
FIN

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