Escale n°8 "Pourquoi passer aux énergies renouvelables?"

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Activité 1 :&nbsp;Les différentes énergies.

1) Pour chaque type d’énergie, d'après vos connaissances, indiquez sa source. Précisez ensuite si ces énergies sont renouvelables ou non.&nbsp;

Houille/ Charbon. Connu depuis l’antiquité, c’est surtout depuis la révolution industrielle du 19e siècle que l’utilisation du charbon s’est développée (bassins houillers de France, d’Angleterre, d’Allemagne, des États-Unis...).&nbsp; Le charbon est le résultat d’une transformation profonde de matière organique végétale : des végétaux engloutis par les eaux, accumulés rapidement en masse et préservés du pourrissement et de l’oxydation. Il s’est formé à partir du carbonifère il y a 400 à 300 millions d’années. Au rythme de la consommation actuelle, il reste à peu près 300 ans de réserves. On estime les réserves à 10 000 milliards de tonnes soit 7 fois celles du gaz et du pétrole.&nbsp; Deux types de mines sont exploitées : les mines à ciel ouvert et les mines souterraines. Les terrils (collines formées par les déblais d’une mine) peuvent avoir un impact sur le paysage.

Pétrole. Du latin « petra» (pierre) et « oléum » (huile), c’est une huile minérale naturelle foncée.&nbsp; Le pétrole est le fruit d’une accumulation de matière organique, végétale essentiellement, emprisonnée dans les couches géologiques puis de sa transformation en hydrocarbures, mélanges d’hydrogène et de carbone. Une fois extrait du sous-sol, le pétrole brut est transporté par oléoducs et pétroliers puis raffiné.&nbsp; Le pétrole est un mélange d’hydrocarbures et de résidus solides et d’eau. Le raffinage permet d’en extraire l’asphalte, le mazout, les huiles, le gazole, le kérosène, l’essence, les solvants et les gaz (propane, butane...). Le pétrole est une énergie très concentrée (avec 50 litres d’essence extrait du pétrole brut une automobile d’une tonne peut parcourir 1 000 km).&nbsp; Comme les autres énergies fossiles, la combustion du pétrole émet du dioxyde de carbone et d’autres polluants comme le dioxyde de soufre.&nbsp; L’extraction a également des impacts locaux sur les écosystèmes et certaines régions fragiles sont fermées à l’exploitation du pétrole.&nbsp; L’impact le plus connu est celui des fuites lors de la production et du transport maritime provoquant des marées noires. Le dégazage des pétroliers et les abandons d’huiles usagées ont aussi des effets négatifs sur l’environnement.&nbsp;

Industrie. L’industrie reste fortement émettrice de gaz à effet de serre&nbsp; malgré un effort considérable initié lors du premier choc pétrolier et qui se poursuit avec la hausse constante du coût des énergies fossiles.Mieux produire suppose d’optimiser la production, les transports d’approvisionnement et de commercialisation. Il faut réduire les emballages, utiliser des matériaux qui soient recyclés, mais également augmenter la durée de vie des produits et prévoir qu’ils puissent être réparés. Industrie et consommation sont étroitement liées : le choix d’une production moins gourmande en énergie et moins émettrice en gaz à effet de serre est également un choix de consommation individuelle et collective. Il s’agit d’un choix de société.&nbsp;

Les transports. Dans le domaine des transports, la sobriété énergétique se&nbsp; traduit par une utilisation rationnelle du type de véhicule suivant les besoins, en privilégiant l’utilisation de moyens de transport plus sobres : train, transport en commun, voie fluviale, vélo, marche... L’organisation de la cité et le comportement individuel peuvent également participer d’une démarche de sobriété.&nbsp;&nbsp; Pour le transport des marchandises, la mondialisation des&nbsp; échanges commerciaux s’est construite avec une énergie fossile bon marché et abondante. La sobriété consiste à produire plus localement lorsque cela est possible et à passer massivement du transport routier à d’autres modes de transport comme les transports ferroviaire et fluvial. En termes d’efficacité, il faudrait des véhicules offrant un&nbsp; meilleur rendement énergétique, des véhicules moins lourds,&nbsp; hybrides, à motorisations optimisées pour 130 km/h.&nbsp;

La concentration des 2/3 des réserves mondiales est au Moyen-Orient : cela pose des problèmes d’indépendance énergétique à l’origine de nombreuses tensions géopolitiques. &nbsp;Les réserves prouvées permettraient une exploitation d’environ 50 ans au rythme de consommation actuelle. actuelle.&nbsp; La baisse de la production devrait (pick oil ou pic de Hubert) intervenir d’ici quelques années, posant le problème d’une offre en baisse pour répondre à une demande croissante.

Cela pose des problèmes d’indépendance énergétique pour les pays consommateurs et des tensions géopolitiques. Les fuites lors du transport sur les gazoducs (estimées entre 2 et 10 %) rejettent du méthane, gaz au pouvoir d’effet de serre 23 fois supérieur au CO2, mais d’une durée de vie inférieure. Le principal risque lié à l’exploitation du gaz naturel est l’explosion du puit de forage ou du gazoduc. C’est le moins « sale » des combustibles fossiles, car sa combustion, pour la même production énergétique, émet moins de gaz carbonique que le charbon ou le pétrole même si elle dégage également un peu d’oxyde d’azote et de dioxyde de soufre.&nbsp;

Mouvement de la mer : L’utilisation du mouvement des marées pour produire de l’énergie a été mise en oeuvre dès le 12e siècle avec les moulins à marée principalement en Bretagne (Milin-mor ou&nbsp; Meil-mor) et en Angleterre.&nbsp; C’est une façon de convertir l’énergie des marées en énergie mécanique ou électrique. Ce dispositif consiste à créer une retenue artificielle grâce à un barrage, créant une différence de hauteur d’eau. L’eau est turbinée deux fois par marée, lors du flux et du reflux.&nbsp; La première installation de production d’électricité utilisant&nbsp; l’énergie marémotrice est l’usine EDF de la Rance en Normandie. Elle a été installée sur un site avec des marées dont l’amplitude peut atteindre 13 à 14 mètres.&nbsp; Les sites propices à l’utilisation industrielle des marées sont peu nombreux et les investissements très lourds.&nbsp; Il y a des impacts sur l’écosystème local.

ACTIVITE 1: &nbsp;Le phare "Les Eclaireurs".

Document 1 : Présentation du phare.

Le phare « Les Eclaireurs » est situé à l’entrée de la baie d’Ushuaia qui se situe en Terre de Feu, la partie la plus méridionale de la Patagonie (région qui couvre le sud de l’Argentine et du Chili). Il fut mis en service le 23 décembre 1920. Sa tour est haute de 11 mètres. Ushuaia est la ville la plus australe au monde et est la capitale de la Patagonie. (Source : http://www.argentine-info.com)

Document 2 : Le phare « Les Eclaireurs ».

Solaire photovoltaïque Les cellules photovoltaïques produisent de l’énergie électrique sous forme de courant continu, à partir du rayonnement solaire : c’est l’effet photoélectrique. Le rendement de conversion de l’énergie lumineuse par une cellule photovoltaïque commercialisée aujourd’hui est au mieux de 15 à 17 %, ce qui compense l’énergie mobilisée pour sa fabrication.

Une énergie renouvelable : source d’énergie dont le renouvellement naturel est rapide. Un hydrocarbure : pétrole, charbon et gaz naturel sont des hydrocarbures. Ces énergies fossiles se forment en plusieurs dizaines de millions d’années. Un minerai : roche contenant des minéraux utiles et exploitables. Une ressource naturelle : énergie, matière naturelle ou être vivant, non fabriqués par les activités humaines mais qui leur sont nécessaires.

2) 90 % des besoins énergétiques mondiaux sont couverts par les hydrocarbures et le charbon. Quelle sera la difficulté pour répondre à ces besoins si de nouvelles sources d’énergies ne sont pas développées ?&nbsp;

Source: Pixabay.com

Pour aller plus loin

Questions sur l'activité 2

1) Quel est le but du phare « Les Eclaireurs » ? 2) Quelle énergie est utilisée pour alimenter le phare en électricité ? 3) Pourquoi a-t-on choisi cette énergie plutôt que l’énergie éolienne ? 4) Quelle énergie a été choisie pour produire de l’énergie dans la province de Santa Cruz ? 5) Quel facteur favorise ce choix ? 6) En t’aidant de ton tableau, quel est l’intérêt pour l’Argentine d’installer un « mégaparc » éolien dans une région riche en pétrole ? 7) Quel élément propre à chacun de ces deux espaces guide le choix de l’implantation de telle ou telle énergie ?&nbsp;&nbsp;

Les sources renouvelables

Les énergies renouvelables n’émettent pas directement de gaz à effet de serre, mais il faut tenir compte de l’énergie utilisée pour la mise en oeuvre des infrastructures de production, les éventuels transports ou processus de transformation Hydraulique : L’énergie hydraulique est une énergie cinétique fournie par le mouvement de l’eau : chute, cours d’eau ou marée. Ce mouvement a d’abord été utilisé pour produire de l’énergie mécanique (moulin à grains, pompes...) puis depuis le 19e siècle converti en énergie électrique.&nbsp; Dans le cas d’un barrage hydraulique, c’est une énergie renouvelable qui a l’avantage de pouvoir être stockée et utilisée en quelques minutes pour répondre aux pics de consommation. Il existe une grande diversité de centrales hydrauliques suivant la configuration du cours d’eau, du relief, de la hauteur de la chute d’eau : sites de montagne, usines au fil de l’eau... L’hydroélectricité participe pour 15,9 % de la production électrique mondiale et pour 12,4 % de la production en France (chiffre 2008) avec encore des perspectives de développement.&nbsp; Les impacts locaux sur l’environnement peuvent être importants notamment dans le cas des grands barrages.&nbsp;

Les énergies fossiles sont très utilisées en raison notamment de leur grande concentration énergétique et du fait que ce sont des énergies stockables.&nbsp; Elles représentent de l’ordre de 75% de la production mondiale en énergie primaire. Énergie fossile = énergie carbonée Les énergies fossiles contiennent du carbone qui, lors de la combustion se combine avec l’oxygène pour former du CO2.&nbsp; Ce dernier est émis dans l’atmosphère et contribue à l’augmentation des gaz à effet de serre et donc au changement climatique.&nbsp; En raison de leur nature chimique, les ressources fossiles sont utilisées dans d’autres domaines : pétrochimie, sidérurgie...

Source: Pixabay

Et demain?

Enjeux et perspectives Aujourd’hui, l’humanité ne peut ignorer trois faits&nbsp; principaux qui l’obligeront à effectuer des transitions&nbsp; indispensables : -&nbsp;Transition énergétique : la limitation des réserves&nbsp;d’énergies fossiles actuellement majoritaires oblige dès&nbsp;aujourd’hui à effectuer une transition vers d’autres sources&nbsp;énergétiques et à réduire les consommations énergétiques. -&nbsp;Transition démographique : la multiplication par 6 de la&nbsp;population mondiale au 20 e&nbsp;siècle et les prévisions d’une&nbsp;population à 9,8 milliards en 2050 sont des éléments&nbsp;essentiels à prendre en compte dans la réflexion sur les&nbsp;questions d’énergie. -&nbsp;Transition climatique : réduire les émissions de gaz à&nbsp;effet de serre est une nécessité pour limiter les effets du&nbsp;changement climatique.&nbsp; Sobriété énergétique et sobriété des émissions de gaz à effet de serre.&nbsp; L’urgence est aujourd’hui de réduire les émissions mondiales de gaz à effet de serre afin de contenir la hausse de la température moyenne de la planète dans des limites acceptables. La sobriété en émissions de gaz à effet de serre relève du&nbsp; choix des sources d’énergie et de l’efficacité des usages, du type de consommation individuelle et de l’organisation de société.&nbsp;

ACTIVITE 2:&nbsp;&nbsp;Le phare « Les Eclaireurs » et les éoliennes en Patagonie.

Document 1 : Le climat à Ushuaïa.

Le phare Les Éclaireurs est situé sur le canal Beagle, à l’entrée Est de la baie d’Ushuaia (Terre de Feu, Argentine). Construit sur un îlot rocheux, il prévient des dangers de l’archipel des îlots Les Éclaireurs. Construite en briques, sa tour mesure 11 mètres de haut et 3 mètres de diamètre. La lanterne est située à 23,5 mètres au-dessus du niveau de la mer. Il émet un faisceau de couleur blanche et rouge à intervalles de 5 secondes. Sa portée est de 7,2 milles nautiques soit 13,3 kilomètres. Il est automatique, fermé au public et alimenté par des panneaux solaires.&nbsp; En Terre de Feu, le climat est subpolaire océanique avec des températures allant de −25 °C à 29°C. Ainsi la température moyenne du mois le plus froid est de 1,3 °C et celle du mois le plus chaud de 9,6 °C. Les températures les plus élevées sont en décembre. Bien qu’en moyenne les précipitations soient d’environ 560 mm/an, le climat est très humide.

&nbsp;C’est deux fois la capacité des parcs existant en Europe. José Grajales, président de Guascor, évalue l’investissement à 2,4 milliards de dollars (1,7 milliard d’euros). Les turbines seront construites dans la province de Santa Cruz, qui possède avec la province voisine de Chubut 80 % des réserves nationales de pétrole et de gaz. Cette région, située au Nord d’Ushuaia, est ultraventée mais moins soumise aux vents du Cap Horn que la Terre de Feu. (Source : D’après Le Figaro.fr, le 19/06/2009)

Celui des Trois-Gorges sur le fleuve Yangsi Jiang en Chine a provoqué le déplacement de 1,2 millions d’habitants et submergé 600 km² de terres entrainant la destruction de biotopes.&nbsp; Les barrages font l’objet de contrôles et mesures permanents pour en garantir la sécurité notamment pour prévenir les risques de rupture. La retenue d’eau facilite l’irrigation des cultures, les usages récréatifs et permet d’atténuer l’impact des crues. Cependant, la stagnation de l’eau peut poser des problèmes d’eutrophisation.

Aujourd’hui, le charbon est utilisé comme énergie primaire pour produire de l’électricité, mais également en sidérurgie. La combustion du charbon dégage en plus du CO2, des oxydes de soufre participant à la pollution de l’air.&nbsp; Le charbon est responsable de plus du tiers des émissions de gaz à effet de serre. L’exploitation des mines de charbon est dangereuse notamment en raison du méthane contenu dans la houille qui peut provoquer le « coup de grisou », explosion dans la mine elle-même, responsable de milliers de morts depuis l’exploitation du charbon.&nbsp; La silicose est une maladie pulmonaire provoquée par l’inhalation de particules de poussières de silice dans les mines.&nbsp; Elle est encore à l’origine de nombreux décès.&nbsp;

Gaz naturel. Le gaz naturel est un combustible fossile présent dans des roches poreuses et constitué d’un mélange d’hydrocarbures.&nbsp; On le trouve en gisement sec accompagné parfois de gouttelettes de pétrole ou en gisement humide associé au pétrole.&nbsp; Il faut comme le charbon des millions d’années pour qu’il se forme.&nbsp; Les 2/3 des réserves mondiales de gaz naturel - dont&nbsp; le stock est évalué à 65 ans compte tenu de la consommation actuelle - sont essentiellement concentrées en Russie et&nbsp; au Moyen-Orient (Iran et Qatar).&nbsp;

Message de l'équipage

Vocabulaire Energie renouvelable Energie exploitée par l’homme, de telle manière que ses ressources ne s’épuisent pas. Energie fossile L’énergie que l’on produit à partir de roches issues de la fossilisation des êtres vivants : pétrole, gaz naturel et charbon. Elles sont présentes en quantité limitée et non renouvelable, leur combustion entraîne des gaz à effet de serre.

Efficacité. L’efficacité énergétique dépend : Du rendement du système de production d’énergie (type de&nbsp; chaudière, pompe à chaleur...)&nbsp; De la maîtrise des consommations (isolation des bâtiments,&nbsp; maintenance du matériel...)&nbsp; Recherche et innovation. Pour répondre à la demande croissante d’énergie de la&nbsp; population mondiale, il est nécessaire de penser l’avenir en&nbsp; terme de recherche et d’innovation. Quelles voies seront&nbsp; fécondes ? Quelles techniques seront réellement mises en&nbsp; oeuvre? Ce que l’on sait aujourd’hui, c’est que la réponse se&nbsp; fera par une complémentarité de solutions et une diversité&nbsp; des mises en oeuvre au niveau mondial. Le bâtiment et l’urbanisme. Aujourd’hui, un urbanisme économe en énergie est essentiel si l’on souhaite agir efficacement. La sobriété consiste à adapter la température des locaux à leur utilisation et à adopter un comportement économe. L’efficacité énergétique des bâtiments nécessite l’isolation thermique, la mise en place de systèmes de chauffage performants et adaptés aux besoins, de pompes à chaleur lorsque les conditions s’y prêtent, de lampes basse consommation, le choix d’une source d’énergie renouvelable (bois, solaire)...

Solaire thermique L’exploitation industrielle de la chaleur solaire est mise en œuvre dans les centrales solaires. Celles-ci permettent de concentrer les rayons du soleil sur un point et porter le fluide qui y circule à une température permettant de produire de la vapeur qui alimente une turbine reliée à un générateur électrique. Ce type de centrale prend beaucoup de place et doit bénéficier d’un climat très ensoleillé.&nbsp; La plus grande centrale thermique au monde est située en Californie ; sa puissance électrique maximale atteint 150 MW. En France, un prototype de&nbsp; centrale, la centrale solaire Themis, a été construit sur le site de Targasonne, dans les Pyrénées, au début des années 1980. Elle fut exploitée de 1983 à 1986. Sa puissance maximale était de 2,5 MW.

Il y a environ 200 jours de pluie ou de neige, avec de nombreux nuages et du brouillard. Le vent à dominante sud-ouest rend le climat humide dans les îles les plus éloignées. Des vents violents secouent Ushuaia, les williwaws, qui peuvent être un danger pour la navigation. Les arbres s’inclinent dans la direction du vent, on les surnomme les arbres-drapeaux. (Source : texte modifié issu de www.patagonia-argentina.com/en/ushuaia)

Document 2 :&nbsp;Vers l’implantation de 700 éoliennes en Patagonie.

L’Argentine, bientôt championne latino-américaine dans l’énergie éolienne ? C’est le pari de la société basque Guascor. Ce fabricant d’équipements pour la production d’énergie vient d’annoncer un projet de mégaparc à vent en Patagonie : 700 éoliennes d’une capacité de production de 600 à 900 mégawatts, installées sur 6500 hectares à l’extrême sud du pays.&nbsp;

Stockage de l’électricité. La principale contrainte de l’électricité est qu’elle doit être&nbsp;consommée au moment où elle est produite. Cela nécessite des dispositifs spécifiques pour la production au moment des pics de consommation, notamment en début de soirée ou l’hiver. Ce qui fait que l’éolien et le solaire photovoltaïque ne peuvent assurer seuls la continuité de la production. L’amélioration du stockage de l’électricité est donc un enjeu important.

L’alimentation. Produire une tonne de viande de bœuf émet 3 à 4 tonnes équivalent carbone. En Occident, la consommation de viande a été multipliée par 5 depuis le 19ième siècle. Ce mode d’alimentation ne peut pas devenir un modèle mondial pour résoudre les questions de besoins alimentaires.&nbsp; La sobriété énergétique dans ce domaine nécessite de manger moins de viande, d’utiliser des produits de saison, locaux...&nbsp; Le Groupe d’experts intergouvernemental (GIEC) sur les&nbsp;changements climatiques préconise une meilleure gestion des terres arables et des pâturages afin de favoriser la fixation du carbone dans les sols ; la remise en état des sols tourbeux cultivés et des terres dégradées ; l’amélioration de la riziculture et de la gestion du bétail et du fumier de manière à réduire les rejets de CH4 ; l’amélioration de l’épandage d’engrais azoté afin d’abaisser les émissions de N2O ; une meilleure efficacité énergétique des pratiques agricoles ainsi qu’une hausse du rendement des cultures.

« Nous nous sommes enrichis de l’utilisation prodigue de nos ressources naturelles et nous avons de justes raisons d’être fiers de notre progrès. Mais le temps est venu d’envisager ce qui arrivera quand nos forêts ne seront plus, quand le charbon, le fer et le pétrole seront épuisés, quand les sols auront été appauvris et lessivés vers les fleuves, polluant leurs eaux, dénudant les champs et faisant obstacle à la navigation. » Théodore Roosevelt 1908 lors de la conférence sur la conservation des ressources naturelles

Escale n°8: Pourquoi passer aux énergies renouvelables?&nbsp;&nbsp;

Cycle 4

Sandrine Esquirol - Paquerot Académie de Dijon

Vent : Le principe d’une éolienne est&nbsp;simple : une hélice tourne lorsqu’il y a du vent et alimente soit un système mécanique (moulin à grain ou pompe à eau), soit une génératrice qui transforme ce mouvement en courant électrique.&nbsp; Ce système est très efficace, mais comme le vent ne souffle pas toujours, c’est une énergie intermittente : une éolienne fonctionne entre 1 500 et 3&nbsp;500 heures par an qui en compte 8 760.&nbsp; L’implantation d’éoliennes modifie le paysage et a un impact sonore.&nbsp;

Solaire : Le flux d’énergie solaire reçu par la terre est environ dix mille fois plus grand que la consommation actuelle en énergie des hommes.&nbsp; Pour utiliser cette énergie deux solutions : 1) Utiliser directement la chaleur des rayons du soleil pour monter la température de l’eau ou d’un fluide caloporteur (qui transporte la chaleur) : c’est le solaire thermique. 2) Convertir directement la lumière du soleil en électricité : c’est le solaire photovoltaïque.&nbsp;

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