chapitre1 - ressources d'énergie - master genie civil-genie urbain polytech-lille

Master Génie civil- Génie Urbain (M1)

Université Lille1/Polytech’LilleAnnée scolaire 2015 – 2016

Cours «Energie et développement durable»Chapitre 1 : Ressources d’énergie

Professeur Isam SHAHROUR Directeur du laboratoire Génie Civil et géo-Environnement

www.isamshahrour.com

Les  différentes  formes  de  l’énergie  

• Energie  primaire• Energie  secondaire  • Energie  finale• Energie  utile  

Epuisable• Energies fossiles (charbon, pétrole, gaz)• Uranium

Renouvelable:• Hydraulique, • Eolienne, • Marine, • Géothermie, • Solaire • Biomasse

Energie primaire

Les énergies primaires sont transformées en énergies secondaires :

• Produits pétroliers raffinés• Electricité…

Cette transformation se fait avec une perte d’énergie.

Le ratio entre l’énergie secondaire et l’énergie primaire utilisée s’appelle le «rendement ».

Par exemple, le rendement d’une centrale électrique qui fabrique de l’électricité à partir du gaz ou du charbon est de 30 à 50%.

Energie secondaire

L'énergie « finale » est celle qui est utilisée pour la satisfaction des besoins de l’homme.

Elle peut être:• Directe, si l’énergie est consommée

directement par l’homme (chauffage, cuisine, eau chaude, véhicule..)

• Indirecte si elle est utilisée dans la production de biens ou de services

Energie finale

Energie  Secondaire  =  Energie  primaire  X  rendement  de  conversion

Energie  Finale  =  Energie  secondaire    X  rendement  de  transport

Energie  utile   =  Energie  Finale    X  rendement  d’utilisation  

Energieprimaire

Energie  Secondaire

Moyen de  reconversion

Rendement  de  reconversion

Energie  chimiquedu  Charbon  

Electricité Centralethermique

30  à  50%  

Energie  chimiquedu  Pétrole  

Energie  chimiquede    l’essence  

raffinerie 30  à  50%  

Energie  chimiquede  la  biomasse

Electricité Centralethermique

35  %  

La  production  d’énergie  

Unités  de  mesure  de  l’énergie  

Calorie:  • Energie  thermique  pour  chauffer  1g  d’eau  d’un  1°• 1  cal  =  4,18  J• 1  Cal  =  1000  cal

Unités  de  mesure  de  l’énergie  

Unité  courante  kWh  :  • Energie  consommée  par  un  appareil  d’une  puissance  d’1  kW  pendant  une  heure  

• 1  kWh  =  3,6  MJ    (860  Cal)

Tonne  équivalente  pétrole  (tep):  1  tep  =  42  GJ  (11,6  MWh)    

Tonne  équivalente  charbon  (tec):  1  tec  =  0,7  tep

Production d’énergie primaire dans le monde

2012  :    12,37  Gtep

La France produit près 1% de l’énergie primaire globale mais plus de 17% de l’énergie nucléaire dans le monde.

En 2013 : 86,8 millions de barils / jour,

42 % des pays de l'OPEP.Arabie saoudite : 13,3% Russie 12,4%Etats-Unis 11,5%

Réserves prouvées fin 2013: 688 milliards de baril(50 ans de consommation mondiale au rythme actuel)

Pétrole

1 baril de pétrole ≈ 159 litres et 1 tep ≈ 7, 3 barils

Le  pétrole(A3)https://www.youtube.com/watch?v=8WDjB1X0fVI  

2013 : 21,4 millions de tonnes / jour

Producteurs majeurs en 2013 :• Chine : 47% • Etats Unis : 11,6 %• Inde 7,8%

Réserves prouvées fin 2013, 892 milliards de tonnes entre 110 et 120 ans de consommation mondiale

40,4% : part de l’électricité mondiale générée à partir du charbon en 2012 selon l'AIE.

Charbon

Le  charbon  (A4)https://www.youtube.com/watch?v=gQ61zFcHNmc

2013: 9,3 milliards de m3 / jourProducteurs majeurs en 2013 :

• États-Unis : 20% • Russie : 18%• Iran : 5%

Réserves prouvées fin 2013: 185 700 milliards de m3 Entre 50 et 60 ans de consommation mondiale

Gaz naturel

Gaz  se  Schiste  (A5)https://www.youtube.com/watch?v=OPOWHjl9flY

2013 : production mondiale : 6 463 GWh / jour

Mars 2015, puissance installée: près de 370 GW.

Producteurs majeurs en 2014 :• États-Unis : 33,8%• France : 18%• Russie 7%

Énergie nucléaire

Le  Nucléaire  :  principe  de  fonctionnement  (A6)https://www.youtube.com/watch?v=5K8ACkq7AF4

Le    Nucléaire  dans  le  monde  (A7)https://www.youtube.com/watch?v=_vPxtmjTQZw

2013 : production = 12 875 GWh / jourProduction d'électricité d'origine renouvelable = 21%

Entre 2002 et 2012: hausse de 60% de la production d’électricité d’origine renouvelable

Énergies Renouvelables

Les sources d’énergies renouvelables par ordre d’importance : • l'hydraulique, • l'éolien, • la biomasse, • le solaire et• la géothermie.

2012 : production mondiale = 10 037 GWh / jour• Chine: 22% • Brésil : 11%• Canada 10%

Énergie hydraulique

• 3ème source d’électricité dans le monde après le charbon et le gaz

.• 78% de la production d’électricité renouvelable

Energie  Hydraulique  France  (A8)https://www.youtube.com/watch?v=Rsr6h_HwJic    

Energie  Hydraulique  Lausanne  (A9)https://www.youtube.com/watch?v=9YSSOfh8vxY    

2012 : production mondiale = 1 464 GWh / jour

11,4% de la production d’électricité renouvelable

Principaux producteurs :• États-Unis 26% • Chine 22%• Espagne : 9%

Énergie éolienne

Energie  Eolienne  (A10)  https://www.youtube.com/watch?v=eQNE6Irt71w

2012 : production moyenne dans le monde = 894 GWh / jour

7% de la production de l’électricité d’origine renouvelable

Principaux producteurs:• États-Unis : 19% • Brésil : 13%• Allemane 13%

Puissance moyenne d’une centrale biomasse : 10 MW

Biomasse

Energie  à  partir  des  déchets  (A11)https://www.youtube.com/watch?v=WSqS7IVVEJA

2012 : production mondiale moyenne = 286 GWh / jour2,2% de la production d’électricité renouvelableDont:• 100,4 TWh de solaire photovoltaïque et • 4,1 TWh de solaire thermodynamique.

Principaux producteurs :• Allemagne 27% • Italie : 18%• Etats-Unis 14%

Énergie solaire

Energie  Solaire  en  Chine  (A12)https://www.youtube.com/watch?v=UtI6cF5OCu0

2012: production électrique d'origine géothermique = 70,4 TWh

1,5% de la production d’électricité renouvelable

Producteurs majeurs :• États-Unis : 28%• Philippines 15%• Indonésie : 11%

Géothermie

3 types de géothermie :• Géothermie profonde à haute énergie (150 – 250°C,

pour la production d’électricité (vapeur + turbine) ;

• Géothermie moyenne à basse énergie (30 à 150°C dans les aquifères) pour le chauffage urbain;

• Géothermie à très basse énergie (<30°C, 10 à 100 m) par pompe à chaleur (PAC).

Géothermie

La  Géothermie  (A13)https://www.youtube.com/watch?v=HTxlC4ZgmPM

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