Fédération romande pour l'énergie

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• Publié par: yhemipyh
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Extrait

Fédération romande pour l’énergie Séminaire d’information Au fait, l'énergie, c'est quoi? A ne pas confondre : énergie et électricité Exposé de Jean-François Dupont PLAN 1. Notions de base 2. Quelques aspects particuliers de l’électricité 3. L’énergie, pourquoi ? 4. Une parole de philosophe 1. Notions de base Essayez de donner une définition de l’énergie : l’énergie c’est... (PowerPoint 3) vous êtes probablement coincé, les mots ne viennent pas. Pour vous rassurer : essayez avec un spécialiste, posez- lui la question. Même un vrai expert sera très probablement tout aussi emprunté. Je sais, ça m’est arrivé, après des années d’activités et de conférences sur… l’énergie. Ce n’est pas facile de donner une définition de l’énergie. Pourquoi ? Si on consulte une des meilleures bibles en la matière, le formidable ouvrage « Systèmes énergétiques » de G-. Sarlos, P.-A. Haldi et P. Verstraete de l’EPFL, on en trouve bien une : elle prend une demi page d’écriture serrée et les auteurs expliquent très honnêtement pourquoi cette notion si simple intuitivement est très complexe à définir de manière complète et rigoureuse (extraits) ; ________________________________________________________________________ . On peut se consoler en sachant que, d’après les derniers développements des meilleurs physiciens, il n’existerait même pas de définition absolue d’une notion aussi élémentaire que le temps.  Les choses s’arrangent lorsque qu’on évoque les diverses formes de l’énergie, à savoir : la force, le travail mécanique, la chaleur, la lumière, etc … Tout le monde comprend à peu près. Ça se complique à nouveau avec les notions d’énergie chimique, électrique, électro-magnétique ou nucléaire . Mais on survit. Ensuite il y a les divers usages ou applications de l’énergie, notions assez claires : la mobilité, le chauffage, les processus industriels, l’électricité, etc…. Il y a aussi les vecteurs énergétiques comme l’électricité, l’hydrogène H2 ou la poudre d’aluminium. Un vecteur c’est un support de l’énergie, ce n’est pas une source mais un relai entre diverses sources d’énergie et diverses applications. Le vecteur électricité a permis par exemple d’exploiter la force hydraulique pour faire tourner les machines outils d’un atelier sans être oblig de mettre l’atelier au bord de la rivière : avant l’électricité la force de la roue à eau était transmise aux machines par un système de courroies et de poulies Enfin il y a les sources d’énergie. En gros trois catégories : 1. Les énergies renouvelables : soleil, vent, hydraulique, biomasse et géothermie (cette dernière est en fait d’origine nucléaire, le soleil aussi d’ailleurs) 2. Les énergies fossiles : pétrole, gaz et charbon 3. Les énergies nucléaires : la fission - avec l’uranium et le thorium - et la fusion - avec l’hydrogène, le deutérium et le tritium (PowerPoint 18 et 19) L’énergie est donc une notion très générale, un Überbegriff comme on dit outre Sarine. L’électricité est un élément de l’énergie : c’est à la fois une forme, un vecteur est un usage.  Concernant l’aspect vecteur de l’électricité, il faut noter que notre civilisation, et le haut niveau de vie qu’elle nous permet, a besoin de deux vecteurs pour fonctionner : le vecteur eélectricité et un 2 vecteur qui permette l’autonomie vis-à-vis du réseau électrique, un vecteur een quelque sorte « embouteillable » et transportable. Ce 2 vecteur est assuré en grande partie aujourd’hui par le pétrole qui est malheureusement aussi une ressource, épuisable et associé à certaines nuisances. Exemple typique : le pétrole sous forme de benzine ou de ediesel dans nos voitures. La mise au point d’un 2 vecteur énergétique, comme l’hydrogène, permettra de faire des progrès décisifs pour réduire la dépendance pétrolière, les émissions de CO2 est de polluants. 2. Quelques aspects particuliers de l’électricité Applications Que peut-on faire avec l’électricité. Un vieux slogan d’EDF disait : « l’électricité peut tout faire, tout peut la faire ». C’est presque vrai, on peut presque tout faire : travail mécanique, chaleur, lumière. Il y a cependant un grand secteur de consommation d’énergie – et d’émissions de CO2 – où l’électricité est un peu à la peine, c’est la mobilité. L’électricité va bien pour les trains, les trolleybus, les trams et les ascenseurs, C.à.d. pour toutes les applications de la mobilité qui peuvent être directement reliées au réseau électrique. Mais pas pour la voiture et le trafic routier ou maritime. La limitation est liée à la trop faible autonomie des batteries. Avec 1l (soit env. 1 kg) de benzine on parcourt 10 à 15 km. Avec 1 kg de batterie électrique, on fait entre ½ km et 1 km, soit 10 à 20 fois moins A l’inverse il y a des applications qui ne sont réalisables qu’avec l’électricité : typiquement les télécommunications ou les ordinateurs, l’électroménager et les machines-outils Efficacité énergétique L’électricité permet de faire des gains importants d’efficacité énergétiques dans des secteurs clefs comme le chauffage et la mobilité. Chauffage : grâce à la pompe à chaleur électrique, il est possible à partir d’un kWh tiré du réseau d’en extraire 3 à 4 de la chaleur ambiante à basse température. Mobilité : d’abord un moteur électrique consomme 2 à 3 fois moins d’énergie qu’un moteur dit thermique (moteur à explosion.). Ensuite le moteur électrique permet de récupérer l’énergie mécanique de freinage ou de descente sous forme d’électricité, et donc de la réinjecter dans la traction électrique : c’est le principe de la voiture hybride, qui la rend si efficace. Un spécialiste de l’efficacité énergétique comme Daniel Favrat, professeur à l’EPFL, le déclare : l’efficacité énergétique diminuera la consommation globale d’énergie, et les nuisances associées, mais ne réduira pas la consommation d’électricité, au contraire elle contribuera à l’augmenter, et de manière sensible. Un autre aspect où l’électricité révèle aussi une certaine efficacité, c‘est dans la conversion solaire : la voie photovoltaïque permet de fournir de l’ordre de deux fois plus d’énergie par m2 qu’en transformant de la biomasse en agrocarburant. Les nuisances du bon côté de la prise Autre caractéristique de l’électricité : son usage se fait avec très peu de nuisances. Les nuisances sont associées à la transformation de l’énergie primaire en électricité, qui se fait en amont de la prise dans la centrale électrique, mais très peu à l’utilisation en aval de la prise de l’électricité sous forme de travail ou de chaleur. Avec les agents fossiles comme le pétrole, le gaz est le charbon, la transformation de l’énergie primaire est faite par le consommateur au moment ou il brûle son mazout ou son gaz pour dans sa chaudière ou dans sa voiture. En sommes le pétrolier et le gazier ne polluent pas, pas eux-mêmes du moins, puisque c’est leur client qui a la flamme. A l’inverse l’électricien lui transforme l’énergie en électricité et son client est débarrassé de ces problèmes. De plus l’électricité peut être produite à partir d’énergies sans CO2 et sans pollution, grâce à l’hydraulique, aux éoliennes, au solaire et au nucléaire. Une énergie noble On dit de l’électricité qu’elle est une énergie noble. Cette noblesse n’est pas féodale. Elle n’a rien à voir non plus avec l’existence plus ou moins confirmée de barons dans l’électricité. Il s’agit d’une histoire de thermodynamique et de deuxième principe. Cela concerne la relation entre énergie mécanique et énergie thermique. Il y a une équivalence entre ces deux formes d’énergie mais pas une vraie symétrie, dans le sens qu’une énergie mécanique peut être transformée complètement en énergie thermique, mais pas l’inverse. Les spécialistes parlent aussi d’irréversibilité pour désigner cette asymétrie. Par exemple, dans une machine à vapeur seule une partie limitée de l’énergie thermique injectée dans la vapeur va pouvoir être transformée dans la turbine en énergie mécanique et dans l’alternateur en énergie électrique. La fraction entre énergie électrique et énergie thermique s’appelle rendement thermodynamique ou rendement de Carnot. Il dépend fortement de l’écart entre la température maximale de sortie de la chaudière et la température ambiante. La noblesse de l’électricité tient à ce qu’elle peut être transformée à choix en énergie mécanique (presque intégralement, soit en énergie thermique. L’hydraulique, pour la même raison est aussi désignée comme énergie noble Couplage chaleur-force L’énergie thermique perdue dans une chaudière à vapeur lors de la transformation en électricité peut-être récupérée. Sa relativement basse température peut encore être largement suffisante pour du chauffage local ou à distance. La chaleur est donc un sous- produit intéressant de la production d’électricité par voie thermique. Sa récupération augmente le rendement énergétique global. Cela s’appelle le couplage chaleur force. Certains ont renversé le principe en proposant que partout ou on a besoin de chaleur, on utilise une machine thermodynamique dont on utiliserait la production de chaleur. On créerait en quelque sorte ainsi de l’électricité comme un sous-produit de la chaleur. On a ainsi et présenté le couplage- chaleur force comme un moyen de produire de l’électricité à partir d’énergie thermique de relativement basse température. En fait c’est la chaleur qui est un sous produit de l’électricité produite par voie thermique et pas l’inverse. Le couplage chaleur-force est d’abord un moyen d’améliorer l’efficacité énergétique globale d’une production thermique d’électricité, plutôt qu’un « so