I.
QU’EST-CE QUE L’ÉNERGIE,
POURQUOI ET COMMENT
L’UTILISONS-NOUS ?
L’Homme dépend de l’énergie pour presque toutes ses activités. L’énergie lui permet de se chauffer, s’éclairer, cuisiner sa nourriture, refroidir ses aliments, laver son linge, regarder la télé, se déplacer en voiture, en train ou en avion, etc. Pour fabriquer tous les biens dont il a besoin, l’Homme utilise aussi de l’énergie ; elle fait tourner les machines et les usines, et permet de produire de la nourriture, des vêtements, des voitures, des maisons, des GSM, etc.
L’Homme, pour ses actions, a besoin de prélever de l’énergie à partir de diverses sources. Différentes possibilités s’offrent à lui : pour se chauffer, il peut brûler du bois, allumer un radiateur électrique, faire fonctionner une chaudière au mazout ou un poêle à charbon. Dans chacun des cas, on utilise de l’énergie, mais chaque fois, sous formes différentes. Pour actionner une machine, comme, par exemple, une foreuse, on utilise de l’énergie électrique, pour faire avancer une voiture, on brûle un combustible. C’est lorsqu’on transforme un combustible (par exemple, en brûlant du bois) qu’il libère l’énergie qu’il contient.
On distingue deux grandes familles de sources d’énergie : les énergies non renouvelables et les énergies renouvelables. Chacune présente des avantages et des inconvénients.
1. Les énergies non renouvelables
La quantité des énergies non renouvelables est limitée et chaque fois que nous en utilisons, nous réduisons les réserves existantes. Elles comprennent les énergies fossiles et nucléaire.
1.1. Les énergies fossiles
Elles se sont formées à partir de restes de plantes et d’animaux (arbres, fougères, algues, organismes unicellulaires…) morts il y a des millions d’années et qui se sont fossilisés. Ainsi, l’énergie solaire, que ces plantes et animaux avaient transformée en énergie chimique pendant leur durée de vie, a été stockée sous forme de charbon, de pétrole ou de gaz et enfouie dans la terre ou sous la mer. Les énergies fossiles ont mis des millions d’années à se former, leur quantité sur Terre est fixe.
Les énergies fossiles les plus courantes sont le charbon, le pétrole et le gaz. Elles sont principalement composées de carbone. Pour utiliser l’énergie qu’elles contiennent, l’Homme doit les extraire du sous-sol et les brûler. Elles peuvent servir à se chauffer, à s’éclairer ou à se déplacer. Cependant, chacune a ses spécificités qui la rendent plus adéquate pour un usage ou un autre.
- Le charbon sert aujourd’hui de combustible dans les centrales thermiques pour la production d’électricité.
- Le gaz naturel est utilisé directement pour des usages domestiques (chauffage, cuisson, transport…) ou sert de combustible dans les centrales électriques.
- Le pétrole, une fois raffiné, est transformé en différents produits comme l’essence, le kérosène, le fuel, le mazout, le bitume… Il sert également de matière première en pétrochimie pour la fabrication de plastiques, d’engrais et de solvants.
Le problème principal des énergies fossiles est qu’elles sont très polluantes. Lorsqu’elles sont brûlées, le mélange de carbone et d’air produit du CO2 (un des gaz à effet de serre responsables du réchauffement climatique).
Leurs réserves sont limitées. Selon les estimations actuelles, ils s’épuiseront d’ici 35 ans pour le pétrole, 60 ans pour le gaz et 150 à 200 ans pour le charbon. Mais, attention, ces estimations sont valables à condition que notre consommation d’énergie reste constante. Or, actuellement, elle augmente en moyenne de 2 % par an.
1.2. L’énergie nucléaire
L’énergie nucléaire est une énergie non renouvelable puisque sa matière première, l’uranium, existe en quantité finie. Mais, ce n’est pas non plus une énergie fossile puisque l’origine du combustible ne résulte pas de la transformation de matières organiques.
L’uranium est un métal radioactif qui se trouve dans certaines roches. L’atome d’uranium est instable, il se casse sans intervention de l’Homme. En se brisant, il libère de l’énergie. L’énergie nucléaire est donc formée lors de la fission (cassure) des atomes d’uranium. Cette fission libère beaucoup d’énergie dont la plus grande partie se transforme en chaleur. L’uranium sert de combustible dans les réacteurs nucléaires qui produisent de l’électricité.
2. Les énergies renouvelables
Les énergies renouvelables trouvent leur source dans l’énergie du soleil qui agit sur la Terre sous forme de rayonnements et de leurs différentes transformations (vent, chaleur, mouvements marins). Elles ont l’avantage d’être constamment renouvelées par la nature et ne s’épuiseront donc jamais.
On distingue plusieurs types d’énergies renouvelables :
• L’énergie solaire utilise les rayonnements du soleil. Elle est exploitée dans les panneaux solaires thermiques qui produisent de la chaleur (eau chaude sanitaire) et les panneaux photovoltaïques qui produisent de l’électricité.
• L’énergie hydraulique utilise la force de l’eau pour produire un travail mécanique (moulin) ou la convertit en électricité (centrale hydroélectrique).
• L’énergie éolienne utilise la force du vent pour faire tourner une hélice dont le mouvement est transformé en électricité (moulin à vent, éolienne).
• La biomasse englobe l’ensemble de la matière organique (végétale et animale).
– Le biogaz est un gaz dégagé lors de la décomposition des matières organiques (par exemple, les déchets biodégradables) dans une installation de biométhanisation. Il peut être utilisé comme combustible ou carburant.- Le biocarburant (ou agrocarburant) est un carburant fabriqué à partir de matières végétales (tournesol, colza, betterave, maïs, canne à sucre…).
– Le bois est utilisé pour chauffer des maisons, produire de la chaleur dans certaines industries et pour produire de l’électricité.
• La géothermie capte la chaleur de la Terre pour produire de l’électricité ou chauffer les maisons. À 1 500 mètres de profondeur, la température du sol varie entre 60- 70°C. Certains pays exploitent cette chaleur dans des systèmes de chauffage urbain. La pompe à chaleur est une autre application utilisée pour exploiter cette source d’énergie à faible profondeur.
Le grand avantage des énergies renouvelables est qu’elles présentent un moyen de diminuer les émissions de gaz à effet de serre. Mais, actuellement, elles ne peuvent couvrir la demande. C’est donc une solution partielle qui doit être améliorée et complétée par d’autres moyens.
Petite histoire des sources d’énergie
Ce n’est que récemment (depuis la révolution industrielle) que l’Homme s’est tourné vers les sources d’énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz). Auparavant, et depuis la nuit des temps, l’Homme utilisait des sources d’énergie renouvelable (le bois, la force animale, le vent, l’eau…).
Le charbon est la première source d’énergie fossile exploitée à grande échelle suite à l’invention de la machine à vapeur. En 1859 est exploité le premier puits de pétrole. En peu de temps, le pétrole dépasse le charbon et devient la source d’énergie la plus utilisée au monde. Parallèlement, on commence à utiliser le gaz. Ces deux sources facilitent l’utilisation et l’approvisionnement des énergies. La consommation augmente
rapidement.
À la fin du 19e siècle, l’électricité entre en jeu. Au départ, elle est considérée comme une source d’énergie propre et pratique. Après la Deuxième Guerre mondiale, se généralisent les appareils électroménagers, le chauffage central, l’éclairage électrique et la voiture particulière. La consommation énergétique explose. Pour répondre aux besoins grandissants en électricité, on développe, à partir de 1960, les premières centrales nucléaires.
En 1973, c’est la crise, révélée par le « choc pétrolier ». Les pays producteurs de pétrole décident d’augmenter le prix de celui-ci, entraînant une grave crise économique dans nos pays industrialisés tellement dépendants de l’or noir. On commence sérieusement à économiser l’énergie et à chercher d’autres ressources.
Aujourd’hui, on recommence à utiliser les énergies renouvelables. De nombreuses techniques nouvelles sont en cours de développement.
Aujourd’hui, nous utilisons majoritairement les sources d’énergie non renouvelables. Elles fournissent 91 % de l’énergie primaire utilisée dans le monde. Les énergies renouvelables ne constituent que quelques % de nos consommations.
En 2004, 96 % de l’énergie consommée en Wallonie était d’origine fossile ou nucléaire, les énergies renouvelables (et la récupération) ne représentaient que 4 %. L’objectif de la Région wallonne est d’atteindre 20 % d’électricité verte (produite à partir de ressources renouvelables ou de systèmes de cogénération de qualité) en 2020.
L’électricité, l’énergie indirecte
Une partie de notre consommation énergétique (environ 15 %) se fait sous forme d’électricité. L’électricité n’est pas une source d’énergie, mais un vecteur, qui permet de transporter l’énergie.
L’électricité est le fruit de la transformation d’une énergie primaire. Elle permet d’utiliser l’énergie plus facilement. Le réseau électrique achemine, via des lignes à haute tension, l’électricité jusqu’aux maisons.
Généralement, l’électricité est produite dans une centrale électrique. On chauffe alors de l’eau à l’aide d’un combustible (pétrole, gaz, charbon, uranium ou déchets). L’eau se transforme en vapeur qui fait tourner une turbine reliée à un générateur. L’énergie mécanique de la turbine est transformée par le générateur en énergie électrique.
Les éoliennes fonctionnent selon le même principe, sauf que c’est le vent qui fait tourner des pales qui, elles, actionnent la turbine.
Dans une installation hydroélectrique, c’est le mouvement de l’eau qui actionne la turbine. En Belgique, la grande majorité de l’électricité consommée est produite à partir de sources d’énergies fossiles ou nucléaire. En 2005, en Wallonie, 75 % de l’électricité consommée était d’origine nucléaire. L’inconvénient de ces centrales est leur faible rendement. Il varie d’une centrale à l’autre de 30 à 60 %. Ceci signifie que seulement 30 à 60 % de l’énergie comprise dans le combustible est transformée en électricité, le reste est perdu sous forme de chaleur.
L’énergie grise
Nous n’utilisons pas uniquement de l’énergie de manière directe pour nous chauffer, nous déplacer, nous éclairer… mais aussi de manière indirecte par les biens que nous consommons. Chaque objet ou produit que nous achetons a consommé de l’énergie pendant sa fabrication : l’extraction des matières premières, leur transport vers l’usine, les différentes phases de transformation et de production, l’emballage du produit fini et son transport vers le magasin.
Cette énergie cachée, dépensée avant même de consommer ou d’utiliser un produit est ce qu’on appelle l’énergie grise.
La majeure partie de l’énergie que nous consommons est de l’énergie grise. En effet, presque toute l’énergie consommée par les secteurs de l’industrie, de l’agriculture et du transport se retrouve tôt ou tard sur notre compte énergie car elle a servi à produire des biens que nous utilisons. On estime que les deux tiers de l’énergie que nous consommons sont de l’énergie grise.
Plus d’infos ?
> Voir la fiche info (cahier 4 : Outils)
« ÉNERGIE GRISE »
Quelques exemples d’énergie grise :
• Pour fabriquer une pile alcaline, il faut 50 fois plus d’énergie que ce qu’elle fournira pendant toute sa vie !
• Un lave-vaisselle en magasin, bien que neuf, a déjà consommé environ 1 000 kWh soit plus ou moins 770 cycles de lavage !
Pour économiser de l’énergie grise, il vaut mieux se servir longtemps d’un produit (on peut, par exemple, réparer un appareil au lieu d’en acheter un nouveau), car moins on achète de biens, moins on utilise d’énergie pour les produire. C’est pourquoi la durabilité d’un produit est un facteur dont il faut tenir compte lors de l’achat. Il vaut donc mieux acheter un produit de bonne qualité qui servira plus longtemps, qu’un produit bon marché qui survivra à peine à la durée de la garantie.
3. Consommation
Au cours du 20e siècle, les besoins en énergie augmentent de manière spectaculaire. Ainsi, on constate qu’entre 1970 et 2000, la quantité d’énergie consommée au niveau mondial s’est accrue de près de 90 %. Et selon les prévisions, cette tendance va encore se renforcer dans le futur. La demande en énergie dans le futur sera accélérée par trois facteurs : l’utilisation grandissante de l’énergie par les pays émergents, l’usage croissant des transports et l’accroissement de la population.
En 2007, la consommation d’énergie mondiale était de 11 Gtep (= 11 milliards de tep) pour une population d’environ 6,5 milliards d’habitants. Ce qui équivaut à une consommation de 1,7 tep par habitant. Mais il existe des écarts importants selon les régions du globe.
La même année, en Belgique, on a consommé 55 Mtep pour une population de 10,4 millions d’habitants. Ce qui équivaut à une consommation d’énergie de 5,3 tep par personne. Le belge moyen consomme donc 3 fois plus d’énergie que la moyenne mondiale. Entre 1990 et 2004, la consommation d’énergie en Belgique a augmenté de 8 %. Un exemple qui illustre bien ce phénomène est le parc automobile. Le nombre de voitures a augmenté de 20 % et, en moyenne, chaque automobiliste a parcouru 30 % de kilomètres en plus.
Consommation énergétique en Wallonie par secteur
Le secteur qui consomme le plus d’énergie en Wallonie est l’industrie (44 %). La consommation énergétique de l’activité économique est deux fois supérieure à la moyenne européenne. Ceci s’explique par les grands besoins en énergie de l’industrie lourde (sidérurgie).
Les ménages wallons ont consommé 3 180 ktep d’énergie, ce qui fait presque un quart de la consommation totale de l’ensemble des secteurs (23,4 %).
Consommation énergétique d’un ménage belge
En une année, un ménage belge consomme en moyenne 20 000 kWh, ce qui correspond à une consommation de 2 000 litres de mazout ou 2 000 m³ de gaz naturel, et environ 3 700 kWh sous forme d’électricité. En Wallonie, dans les ménages, l’énergie est surtout utilisée pour le chauffage et le transport. Cela s’explique d’un côté par la mauvaise isolation de nos maisons et, d’un autre côté, par notre grande dépendance aux voitures individuelles.
