Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Bernard MULTON : Agrégé de Génie Électrique, Docteur de l’Université de Paris 6 - Professeur des Universités de l’École Normale Supérieure de Cachan-Antenne de Bretagne
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Olivier GERGAUD : Agrégé de Génie Électrique. Docteur - Professeur à l’IUT de Rennes
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Gaël ROBIN : Agrégé de Génie Électrique - Doctorant à l’Antenne de Bretagne de l’ENS de Cachan / SATIE
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Hamid BEN AHMED : Maître de Conférences à l’Antenne de Bretagne de l’ENS de Cachan / SATIE
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Lire l’articleINTRODUCTION
La consommation humaine d’énergie est devenue très perturbatrice de l’environnement et rend nécessaire de reconsidérer nos ressources notamment en faisant apparaître la part des renouvelables qui, par nature, nous permettent de mieux envisager un réel développement durable. Cet article nous amène à constater que les ressources renouvelables (provenant du soleil, du noyau terrestre et des phénomènes de marées) sont énormes, souvent aisément disponibles et tout à fait à la hauteur pour subvenir à nos besoins à long terme. Par rapport, aux habitudes, elles ont le seul inconvénient d’être peu concentrées ou réparties et donc généralement de nécessiter des infrastructures de conversion à plus petite échelle. Une analyse de la consommation mondiale et française est présentée. La part électrique de l’énergie est tout particulièrement examinée tant en ce qui concerne ses modes de production que sa consommation. Enfin, un bilan comparatif des moyens de production d’électricité par les ressources renouvelables est fourni, avec notamment des données économiques.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1987 par Jean BRENET
- Version courante de févr. 2011 par Bernard MULTON, Yaël THIAUX, Hamid BEN AHMED
DOI (Digital Object Identifier)
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Conversion de l'énergie électrique
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Consommation d’énergie primaire2. Ressources énergétiques de la planète
2.1 Sources d’énergies renouvelables
On parle de ressources renouvelables [21], à notre échelle de temps, lorsque la nature les met à notre disposition de façon permanente. Sur la Terre, l’essentiel des ressources renouvelables provient du soleil sur lequel se produisent des réactions de fusion nucléaire de l’hydrogène. Notre étoile rayonne dans l’espace une quantité colossale d’énergie dont la Terre intercepte une infime partie. L’énergie reçue fluctue au rythme des journées et des saisons et même, dans une moindre mesure, des années. Pour s’affranchir de ces variations, nous considérons généralement l’énergie reçue annuellement.
Comme le montre la figure 1, la Terre capte annuellement 1 600 · 1015 kWh du Soleil dont 30 % sont directement réémis, des couches de la haute atmosphère, vers l’espace. Un quart de cette quantité est converti dans l’atmosphère (cycles hydrologiques, vents, houle), 45 % sont captés et réémis dans l’infrarouge et une infime partie (1015 kWh) est utilisée dans la photosynthèse. Pour référence, l’humanité manipule annuellement et actuellement environ 140 · 1012 kWh pour ses divers besoins. Le noyau en fusion laisse s’échapper, à travers la croûte terrestre environ 300 · 1012 kWh, soit environ le double de la consommation humaine. Quand à l’interaction Terre-Lune-Soleil, elle conduit à la dissipation, en partie à travers les mouvements de marée, de 25 · 1012 kWh.
Comparées à nos besoins, ces ressources sont donc largement suffisantes. Reste à savoir les exploiter économiquement et proprement. Le rayonnement solaire est de loin le plus abondant, mais il est fluctuant à cause des alternances jour-nuit, des passages nuageux et des saisons, effet d’autant plus important que l’on s’approche des pôles. Malgré les apparences, la quantité annuelle d’énergie solaire reçue varie à peine dans un rapport deux entre les zones les mieux desservies et les autres [1 100 à 2 300 kWh/(m2 · an)]. En moyenne, la puissance reçue est de 120 à 260 W/m2 avec des pointes à 1 000 W/m2.
En ce qui concerne les sous-produits du soleil que sont la force de l’eau,...
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