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

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Master Génie civil- Génie Urbain (M1) Université Lille1/Polytech’Lille Année 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

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Page 1: 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

Page 2: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

Les  différentes  formes  de  l’énergie  

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

Page 3: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

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

Energie primaire

Page 4: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

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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

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Energie  Secondaire  =  Energie  primaire  X  rendement  de  conversion

Energie  Finale  =  Energie  secondaire    X  rendement  de  transport

Energie  utile   =  Energie  Finale    X  rendement  d’utilisation  

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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  %  

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La  production  d’énergie  

Page 9: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 10: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

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Production d’énergie primaire dans le monde

2012  :    12,37  Gtep

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

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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

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

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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

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

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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

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

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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

Page 20: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 21: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 22: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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.

Page 23: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 24: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 25: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 26: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 27: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 28: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 29: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

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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

Page 31: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 32: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

Page 33: Chapitre1 -  Ressources d'énergie - Master Genie Civil-Genie Urbain Polytech-Lille

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

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

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Energies  renouvelables    -­‐ Espagne