1 quelles énergies pour le xxi e siècle?. 2 3 unités: physique: le joule (symbole j) consommation...
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Quelles énergies pour le XXIe siècle?
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Unités:
physique: le joule (symbole J)
consommation globale: la tep (1tep=42 GJ)
Ordres de grandeur
le français consomme 3,2 tep/an
le monde 10 Gtep/an
usuelle: le kWh (électrique)
1J = 1N1m
1W = 1J.s-1
1Wh = 1W3600s=3600J
1kWh = 3,6 MJ
Énergie : une grandeur physique
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Pro
blè
me:
eff
et
de
serr
e
Energies non renouvelables: énergies fossiles ( 95% )
Pétrole (40%) 40 ans
Gaz (20%) 60 ans
Charbon (5%) 260 ans
Nucléaire (35%) 70 ans
Chaleur Travail mécanique ElectricitéLe principe de Carnot (thermodynamique) nous apprend qu'on ne peut pas transformer en travail toute la chaleur produite. le rendement (énergie utile, travail / énergie absorbée chaleur) est faible r = 1- Tf/Tc 30 à 40 %Tc = température de la source chaudeTf = Nécessité du refroidissement Travail mécaniqueElectricitéLe rendement est bien meilleur,
Pas besoin de refroidissement
Énergie : D'où vient-elle?Sources et formes d’énergie
Energies renouvelables: ( 5% )
Biomasse ( bois )
Géothermique
Hydroélectrique
Eolien
Marées
Solaire photoélectrique
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Biomasse
Bois: 1° séchage 150°C
2°thermolyse 500 °C
gaz
goudrons
charbon de bois
3° gazéification 1000°C
C+CO2 2CO
C+H2O CO + H2
CO+H2O CO2+H2
Finalement: Charbon de bois
Carburant liquide méthanol
Hydrogène
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La croissance forte de l'éolien dans le monde et en France
Dans le monde:- 18000 MW installés en 2000.- 6000 MW ajoutés en 2001.
En France:- 68 MW en 2000 sur une quinzaine de sites - 147 MW en 2002.- 300 MW sur 40 sites en 2003.- 4000 MW prévus en 2006.- 12000 MW en 2010 c'est à dire 5 000 à 10 000 éoliennes (Engagement de la France de passer son électricité
renouvelable de 13,5% aujourd'hui à 21% en 2010…)Problème: intermittence
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L’énergie solaire: photovoltaïqueProblème: le coût
1kWh solaire = 0,30 €
Nécessité de recherches :
Baisser les coûts
Augmenter le rendement
Recherche sur de nouveaux matériaux
C’est probablement l’énergie du futur
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100120140160180200
1984 1988 1992 1996 2000 2004 2008 20120
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Marchéannuel
Prix devente
Exponentiel (Prix devente)
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Chambéry inaugure la plus grosse centrale solaire photovoltaïque de France
La centrale est composée 1000 m2. Elle a une puissance
de 100 kWc (kilowatt-crête).
La production d'électricité annuelle sera d'environ 120 000 kWh.
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L’énergie solaire: Thermique
La centrale solaire THEMIS, construite sur le site de Targasonne, a produit son dernier kilowatt heure le 30 septembre 1986.
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L’énergie nucléaire
La fission: 235U + un neutron 2 fragments de fission
plus de l’énergie + 3 neutrons
Pour faire 1 watt il faut 31 milliards de fissions par seconde.
Ces neutrons peuvent à leur tour produire d’autres fissions
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L’énergie nucléaire
Le circuit primaire (en rouge)1 le cœur du réacteur 2 préssuriseur4 l’échangeur = générateur de vapeur
Le circuit secondaire (en bleu)4 vapeur d’eau sous pression6 turbine 7 alternateur
8 , 9 , 10 Le circuit de refroidissement (en vert)
Principal avantage: pas de gaz à effet de serre
Inconvénient : déchets nucléaires radioactifs
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Problèmes:- sûreté- réserves- déchets : peut-on les détruire…
L’énergie nucléaire
Des solutions possibles:- recherche sur de nouveaux
réacteurs: améliorer le rendement
énergétique- réacteurs hybridesaméliorer la sécurité, produire moins de déchets-fusion
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Réacteur hybride
Avantages:
-Déchets: ne produit pas de Plutonium.
-Réserves: fonctionne au Thorium.
-Sûreté: la réaction ne peut pas s’emballer
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La fusionLes promesses de la fusion
Deutérium + tritium = Hélium + neutron
Difficulté: pour produire cette réaction il faut
Cent millions de degrés !!
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La fusionLes promesses de la fusion
Un objectif non encore atteint
Recherche: les tokamaks
Installations actuelles: JET et Tore supra
Installation prévue: ITER
Objectif majeur car:
-Réserves infinies.
- Peu de déchets.
Mais pas avant 2050 !!
16web http://www.industrie.gouv.fr/energie/statisti/pdf/reserves.pdf
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Les évolutions prévisibles
Montée de l'éolien
Une poussée de la biomasse: le programme "Energie " du CNRS.
le nucléaire est-il indispensable? Les pays qui renoncent au nucléaire (Italie, Allemagne)
doivent déjà importer de l'électricité. La France exporte 15% de son électricité.
Croissance du solaire
Kyoto: Engagement de la France de passer son électricité renouvelable de 13,5% aujourd'hui à 21% en 2010..
Une seule solution: économiser l'énergie:Transports: privilégier le rail.Chauffage: ne pas gaspiller, privilégier le solaire.
Potentialité: en France: 25000 éoliennes = 5 % de l’énergie totale nécessaire
Potentialité: en France: ¼ de la surface cultivable = 12 % de l’énergie nécessaire
Potentialité: en France: 4 % de la surface de la France peut couvrir la totalité de l’énergie nécessaire
Actuellement en France: 34% de l’énergie, 75 % de l’électricité