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RÉSUMÉ
Les combustibles fossiles ont fourni à l'humanité de l'énergie bon marché et concentrée qui a permis d'atteindre, pour la majorité des habitants, un niveau de vie encore jamais égalé dans le passé. Ces richesses fossiles sont toutefois finies, et leur utilisation massive rejette du gaz carbonique (CO2) qui contribue à accroître l'effet de serre avec des implications négatives pour le climat. L'humanité est confrontée aujourd'hui à un défi énergétique qui consiste, d'une part à réduire ses émissions de CO2, et d'autre part à substituer progressivement les combustibles fossiles par d'autres sources d'énergie non émettrices de gaz à effet de serre. Pour répondre à ce défi, il va falloir accroître la contribution des énergies décarbonées (renouvelables et nucléaires) mais surtout être plus sobre et utiliser plus efficacement l'énergie. Les différentes sources d'énergie, leurs applications et les perspectives sont brièvement introduites dans cet article.
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Christian NGÔ : Edmonium Conseil
INTRODUCTION
L'énergie est indispensable au développement économique. Les civilisations modernes se sont développées depuis environ deux siècles grâce aux combustibles fossiles qui ont permis de disposer de sources d'énergie concentrées et peu chères. Ils couvrent environ 80 % des besoins énergétiques mondiaux mais sont en quantité finie. De plus, l'utilisation des combustibles fossiles rejette du gaz carbonique ce qui augmente l'effet de serre. Le défi énergétique auquel l'humanité est confrontée aujourd'hui dans le domaine énergétique est de réduire les émissions de CO2 et, progressivement, de substituer les combustibles fossiles par d'autres sources d'énergie n'émettant pas de CO2 (dites décarbonées). Pour répondre à ce défi, il faut faire des économies d'énergie, utiliser des dispositifs plus efficaces et utiliser à grande échelle des sources d'énergies décarbonées (renouvelables et nucléaire). Les principaux usages de l'énergie sont, par ordre de consommation décroissante, la production d'énergie thermique, les transports et l'électricité.
L'électricité est produite, au niveau mondial, majoritairement avec du charbon mais ce vecteur énergétique peut néanmoins être généré pratiquement à partir de toutes les sources d'énergie, notamment les sources décarbonées. En revanche, les transports dépendent presque entièrement du pétrole. Pour ce qui est de la chaleur ou du froid, on pourrait, dans le principe, se passer dans le futur de combustibles fossiles.
Le stockage de l'énergie est le point faible de la filière énergétique et de gros progrès restent à faire dans ce domaine qui est notamment essentiel pour exploiter les sources d'énergie intermittentes. L'habitat et les transports consomment une bonne part de l'énergie mondiale. Des gains importants en matière d'énergie sont possibles dans l'habitat. Par contre, pour les transports, le problème est plus difficile. L'hydrogène, vecteur énergétique sur lequel beaucoup pariaient à court terme pour les transports, sera surtout utile pour fabriquer des carburants liquides et pour la pétrochimie. Il faut aussi noter que la quantité d'énergie que peut délivrer une source n'est pas le seul paramètre important et que l'on a parfois aussi besoin de grandes puissances dans certaines applications industrielles, fortes puissances continues que beaucoup de sources renouvelables sont incapables de fournir.
Dans ce dossier, un panorama du domaine énergétique introduit les nombreux dossiers des techniques de l'ingénieur relatifs à ce sujet.
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4. Énergie et effet de serre
Si l'effet de serre n'existait pas, la température moyenne à la surface de la Terre serait de – 18 oC. L'eau serait sous forme de glace et la vie ne pourrait exister telle que nous la connaissons. Heureusement l'effet de serre naturel, qui résulte de la présence de gaz en faibles quantités dans l'atmosphère, comme la vapeur d'eau ou le gaz carbonique (CO2), augmente la température moyenne de 33 oC. Elle est donc de 15 oC ce qui rend notre planète habitable pour la vie telle que nous la connaissons. Si l'effet de serre est essentiel, sa légère augmentation à cause des activités humaines est préoccupante. Une grande part de cet accroissement vient de l'utilisation des combustibles fossiles à des fins énergétiques. Le CO2 est le gaz qui a la plus forte contribution à l'effet de serre d'origine humaine mais d'autres gaz ont aussi un effet comme le méthane, CH4 (23 fois plus nocif que le CO2 si l'on considère son effet à un siècle), les oxydes d'azote, etc. L'eau est aussi un puissant gaz à effet de serre et a une part importante dans l'effet de serre naturel, mais les émissions de vapeur d'eau d'origine humaine, sont heureusement négligeables par rapport celles issue du milieu naturel (évaporation des océans, par exemple) et ne jouent aucun rôle dans l'accroissement de l'effet de serre. Environ 28 Gt de CO2 ont été émis en 2006 lors de l'usage des combustibles fossiles. La contribution de chacun d'entre eux est indiquée sur la figure 5.
Le CO2 représentait, en 2004 (source IEA), 76,7 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre (CO2, CH4, N2O…). Le secteur énergétique contribue quant à lui à presque 85 % des émissions de CO2. La figure montre, pour l'Europe et la France, la répartition des émissions de CO2 selon les différents secteurs : seuls les procédés industriels (hors énergie) et les déchets ne sont pas comptabilisés dans le secteur énergie. Grâce à l'énergie nucléaire et l'hydraulique, la France émet peu de CO2 dans le secteur électricité et chaleur, ce qui a pour conséquence d'augmenter en pourcentage les autres secteurs.
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BIBLIOGRAPHIE
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