Enjeux planétaires contemporains : les énergies

Le charbon est une source d'énergie importante, tant pour le chauffage individuel que collectif, que pour la production d'électricité dans les centrales à charbon. La combustion du charbon dans l'air libère du dioxyde de carbone, puissant gaz à effet de serre.

# Le pétrole

Prérequis

Le pétrole est utilisé dans de nombreux domaines énergétiques. Il est principalement (à 48%) consommé dans le secteur des transports (avions, bateaux, voitures, camions, tracteurs), et dans une moindre mesure pour la production d'électricité (moins de 8% en 2006). Enfin de nombreux dérivés chimiques du pétrole sont utilisés pour la fabrication des sacs plastiques, des produits cosmétiques (shampoing par exemple), entre autres. Or comme toute énergie fossile, les ressources pétrolières sont épuisables. Trouver du pétrole est donc un enjeu majeur du XXe et du XXIe siècle !

# Le gaz

Prérequis

Tout comme le pétrole, le gaz est également un hydrocarbure utilisé dans des moteurs, dans des centrales pour la production d'électricité. Bien que très controversée pour des raisons écologiques, l'exploitation du gaz de schiste, gaz contenu dans des roches de type schistes, riches en matière organique, est un atout énergétique non négligeable. Face à la pénurie du pétrole, et devant les innovations techniques tardant à proposer une alternative aux hydrocarbures comme source d'énergie, le gaz de schiste attire de plus en plus de pays.

# Bilan partiel de l'activité

L'activité qui suit traite des énergies directement liées au Soleil, qualifiées de renouvelables car notre étoile produit constamment, par réactions thermonucléaires, de l'énergie.

# L'énergie solaire

Prérequis

Le Soleil, étoile de notre système solaire, est une source d'énergie essentielle. Cette énergie lumineuse peut être captée par des panneaux photovoltaïques et convertie en électricité. La vidéo sélectionnée vous présente les caractéristiques d'une centrale solaire.

# L'énergie éolienne

Prérequis

L'énergie solaire réchauffe les masses d'air qui se déplacent alors verticalement : l'air chaud monte, et l'air froid descend. Or notre Terre étant ronde, l'énergie solaire reçue à la surface du globe terrestre est inégalement répartie (la puissance solaire reçue est forte à l'équateur et faible aux pôles). De plus, la présence de reliefs à la surface de notre globe contribue également à engendrer des mouvements dans notre atmosphère. Ces mouvements ou vents peuvent être convertis en énergie électrique grâce aux éoliennes. L'énergie éolienne est donc une énergie renouvelable liée à l'inégale répartition de l'énergie solaire.

La vidéo qui suit révèle les atouts mais également les inconvénients écologiques de l'énergie éolienne.

# L'énergie hydraulique

Prérequis

L'Homme sait également convertir l'énergie mécanique due au mouvement de l'eau en énergie électrique. La construction de barrages hydroélectriques permet de produire de l'électricité. Cette énergie renouvelable est-telle pour autant écologiquement durable ?

Dans cette partie, il s'agit d'étudier le texte suivant illustré par une carte de l'hydro-électricité mondiale :

Les avantages et inconvénients des barrages hydroélectriques

Les avantages

Par ses capacités cinétiques en cas de forte et rapide augmentation de la demande d'électricité, ce qu'on appelle les brusques variations de la demande, la grande hydroélectricité permet de limiter le recours aux turbines à combustion et aux centrales thermiques classiques, et contribue ainsi à la limitation des émissions de gaz à effet de serre.

L'hydraulique est la première des énergies renouvelables au monde. Energie propre par excellence, l'énergie hydraulique a de plus des qualités économiques (notamment un coût de production très bas). C'est le meilleur investissement comparativement à toutes les autres sources d'énergie. L'énergie hydraulique n'exporte pas ses impacts, ne les dilue pas dans l'atmosphère, ne les externalise pas. Ses avantages sont globaux, alors que ses impacts sont locaux.

Les inconvénients

La planète compte aujourd'hui 45 000 grands barrages, construits pour plus de 50 % d'entre eux durant les 35 dernières années, pour moitié à des fins de production d'électricité et pour moitié à des fins d'irrigation. Selon la Commission mondiale des grands barrages, « les grands barrages conçus à des fins d'irrigation n'ont pas, dans l'ensemble, atteint les objectifs fixés et ont été économiquement moins rentables que prévus ». Les grands barrages permettent d'approvisionner en eau 30 à 40 % des 271 milliards d'hectares irrigués de la planète, mais ont cependant entraîné le déplacement et l'appauvrissement de 40 à 80 millions de personnes dans le monde, majoritairement en Inde et en Chine (qui, avec 22 000 barrages, est le pays qui en compte le plus). Ainsi, la réalisation du barrage des Trois Gorges (Chine), long de 700 km et actuellement le plus grand du monde, implique le déplacement de près de 2 millions de personnes, la destruction de 13 villes, 4 500 villages et 108 sites archéologiques comptant parmi les plus beaux du pays, ainsi que l'inondation de milliers d'hectares de terres agricoles. Il doit être achevé en 2009. En plus de conduire à des pertes importantes et irréversibles d'écosystèmes (disparition de forêts et d'habitats naturels) et de centaines d'espèces vivantes, à la fragmentation et à la transformation de cours d'eau, les grands barrages sont confrontés à des phénomènes d'envasement, ce qui réduit la capacité de stockage, engendre un risque de pollution accru du fait de la stagnation des produits chimiques dans la vase. Leurs impacts sur l'environnement et la biodiversité étant plus négatifs que positifs, ils sont maintenant controversés et ne figurent pas parmi les facteurs de développement durable de la planète.

Face aux problèmes liés aux barrages, les experts préconisent aujourd'hui d'exclure le gigantisme et conseillent des barrages réservoirs de taille moyenne, dont l'insertion et les conséquences feraient l'objet d'études d'impact d'une grande précision, afin de limiter les bouleversements de l'écosystème et les effets néfastes pour l'homme.

En France, les projets de grands barrages ont été abandonnés et des dispositions légales et techniques existent pour limiter les impacts des ouvrages :

• pour préserver la vie dans le cours d'eau, le Code rural français impose de conserver un débit réservé (minimal) à l'aval immédiat des barrages ;
• d'autre part, des ascenseurs ou passes à poissons permettent la remontée des poissons migrateurs.

EDF, en association avec des organismes de recherche nationaux et internationaux travaille depuis plusieurs dizaines d'années sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, et sur les moyens à mettre en place pour concilier production électrique et préservation des cours d'eau.

# Bilan partiel de l'activité

Prérequis

Les radio-isotopes d'Uranium 235 (noté 235U) et de Plutonium 239 (239Pu), subissent une réaction de fission nucléaire lorsqu'ils sont bombardés de neutrons. Cette réaction de fission libère une énergie thermique importante. Cette énergie est alors convertie en électricité au sein des centrales thermonucléaires. Mais l'exploitation de cette énergie n'est pas sans risques, en témoignent les catastrophes de Tchernobyl en 1986 et de Fukushima en 2011.

# Bilan partiel de l'activité

Note : la géothermie est également une ressource énergétique pour les régions au contexte géologique favorable (zones de subduction, points chauds, fossés d'effondrement notamment), mais elle n'a pas été traitée dans ce parcours.