1re Enseignement scientifique BO n°25 du 22-6-2023

Une diversité de sources d'énergie utilisables par l'Humanité

Résumé de cours

Une diversité de sources d'énergie utilisables par l'Humanité Enseignement scientifique · 1re · Les Génies des Sciences · geniesdessciences.com

Ce résumé condense l’exigible du chapitre. L’idée directrice : la plupart de nos sources d’énergie viennent du Soleil, directement ou indirectement — la différence entre renouvelable et non renouvelable est une question de durées.

Le Soleil, à l’origine de presque tout

  • De nombreuses sources ou flux d’énergie sont directement ou indirectement issus de l’énergie radiative transférée par le Soleil : rayonnement solaire capté par les panneaux, vent (air chauffé inégalement), cycle de l’eau (barrages), et surtout la photosynthèse qui fabrique la matière organique.
  • On distingue les énergies disponibles sous forme de flux (rayonnement solaire, vent, marées) et sous forme de stocks (charbon, pétrole, gaz, uranium).

Renouvelable ou non : une affaire de durées

Le critère du programme

dureˊe de formationcompareˊe aˋdureˊe d’eˊpuisement\text{durée de formation} \quad \text{comparée à} \quad \text{durée d'épuisement}

Une source est renouvelable si elle se reconstitue au moins aussi vite qu’on la consomme à l’échelle des temps humains. Les combustibles fossiles se forment en dizaines à centaines de millions d’années et s’épuisent en quelques siècles : non renouvelables.

  • Les combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) se sont formés à partir de la matière organique produite par photosynthèse il y a plusieurs dizaines à centaines de millions d’années, enfouie et transformée à l’abri du dioxygène.
  • Leur combustion rejette en quelques décennies du CO₂ fixé pendant des millions d’années : c’est le cœur du déséquilibre actuel du carbone.

La biomasse, l’énergie solaire d’aujourd’hui

  • Biomasse : matière organique utilisable comme source d’énergie (bois, déchets agricoles, cultures dédiées).
  • L’énergie en est extraite principalement par combustion (chaleur) ou par fermentation (biogaz, bioéthanol).
  • Les biomasses n’ont pas toutes la même efficacité : on compare leurs pouvoirs calorifiques, c’est-à-dire l’énergie libérée par unité de masse.

Pouvoir calorifique

PC=EmPC = \frac{E}{m}

Énergie libérée par la combustion divisée par la masse brûlée, en J·kg⁻¹ (ou kWh·kg⁻¹). Ordre de grandeur : le bois sec libère environ trois fois moins d’énergie par kilogramme que le fioul.

Les pièges classiques

Trois confusions à éviter

Renouvelable ne veut pas dire inépuisable ni « propre » : une forêt surexploitée s’épuise, et la combustion de biomasse émet du CO₂ et des polluants. Les fossiles sont d’origine solaire eux aussi — c’est de la photosynthèse ancienne, pas une énergie « de la Terre ». Enfin, ne pas confondre source d’énergie (le pétrole, le vent) et forme d’énergie (thermique, électrique).

Exercices corrigés

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