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sources d'énergie

Ensemble des matières premières ou des phénomènes naturels utilisés pour la production d'énergie.

GÉOGRAPHIE

L'énergie a des sources et des formes variées, donc sa mesure globale nécessite des conversions. L'équivalence calorifique de 1 t de pétrole (tep) se situe à 1,5 t pour la houille, à près de 4 t pour le lignite, à 1 100 m3 pour le gaz naturel, à 4 500 kWh pour l'électricité primaire. La production mondiale s'élevait à 500 Mtep vers 1900, environ 1 500 Mtep à la veille de la Seconde Guerre mondiale, s'accroissant rapidement après celle-ci, jusqu'en 1974 (6 000 Mtep). La progression s'est ralentie, avec l'extension de la crise, et la production se situe à 8 000 Mtep en 1994. Le charbon (houille et, accessoirement, lignite) a été longtemps prépondérant, et représente encore 75 % de la production énergétique mondiale en 1937. Il a été supplanté dans les années 1960 par le pétrole : 48 % de la production totale en 1973. La part du pétrole (encore dominant) a diminué depuis : environ 40 % aujourd'hui, celle du charbon s'est un peu redressée : 27 % en 1973, 29 % actuellement. Le poids du gaz naturel continue à s'accroître lentement : il satisfait aujourd'hui plus de 20 % des besoins énergétiques. La part de l'électricité primaire s'est récemment fortement accrue (6 % en 1970, environ 10 % maintenant), essentiellement grâce à l'essor du nucléaire.

Une grande partie de la production provient d'un petit nombre de pays ou régions. En tête, viennent les États-Unis (18 %) dont le poids relatif a diminué, comme celui du Moyen-Orient pétrolier (18 % de la production mondiale en 1973, à peine 12 % aujourd'hui, apport devenu inférieur à celui, croissant, de la Chine). L'ensemble de l'Europe occidentale fournit moins de 12 % de la production mondiale dont elle consomme en revanche le sixième. La Russie est le dernier grand producteur (charbon et surtout hydrocarbures). Les États-Unis et le Japon sont aussi de gros importateurs d'énergie. Le Moyen-Orient demeure la principale région exportatrice (450 Mtep) mais les livraisons russes (pétrole aussi, mais également gaz naturel) demeurent importantes.

TECHNIQUE

L’énergie se manifeste par la production de chaleur, de travail ou de rayonnement. Depuis qu’il a domestiqué le feu, l’homme utilise des matières premières (bois, puis charbon, pétrole, uranium, etc.) et des phénomènes naturels (vent, rayonnement solaire, marées, etc.) pour en tirer de l’énergie. Mise en jeu dans l’ensemble des activités humaines contemporaines, cette énergie extraite du milieu naturel pose actuellement deux problèmes fondamentaux : celui de l’épuisement de ses sources principales et celui de l’impact croissant de la consommation humaine sur l’environnement.

Les différentes formes d’énergie

L’énergie est disponible dans la nature sous différentes formes, qui sont convertibles. On l’utilise sous forme mécanique (liée au mouvement : énergie cinétique, énergie potentielle), thermique (chaleur), électrique (engendrée par des différences de charges électriques), chimique (stockée sous la forme de liaisons chimiques, exploitée par les êtres vivants lors de la respiration et des fermentations, ou par combustion dans les moteurs thermiques), nucléaire (libérée par fission ou fusion de noyaux d’atomes) ou lumineuse (rayonnement).

On peut extraire l’énergie par combustion, du bois, du charbon, du pétrole ou du gaz. Ainsi, un moteur à explosion transforme par combustion l'énergie chimique de l'essence, tirée du pétrole, en chaleur, puis cette chaleur en mouvement.

Les sources d’énergie

On distingue deux types de sources d’énergie :
– le premier rassemble des matières premières, d’une part les combustibles fossiles, provenant de la sédimentation et de la fossilisation de plantes, d’animaux et de micro-organismes (charbon, pétrole, gaz) et, d’autre part, l’uranium et toute autre matière première à la base de la production d’énergie nucléaire ;
– le second est celui des énergies dites « renouvelables », principalement des phénomènes naturels (rayonnement solaire, vent, géothermie, énergies hydraulique et marémotrice), mais aussi des matières premières comme le bois et, plus généralement, la biomasse (matière vivante, principalement végétale).

Les matières premières fossiles et des sources d’énergie nucléaire comme l’uranium se trouvent stockées dans le sous-sol en quantités importantes, mais limitées. Leurs réserves ne se reconstituent pas à mesure qu’on les exploite, à la différence de celles de la biomasse, source d’énergie « renouvelable » car en constante régénération. Les autres énergies renouvelables, issues de phénomènes naturels comme le vent et l’ensoleillement, apparaissent inépuisables à l’échelle des civilisations humaines. Ainsi, le problème de l’épuisement des ressources ne se pose que pour les énergies fossiles, actuellement largement dominantes.

La consommation d’énergie

Depuis le xixe siècle, l’accélération de la croissance démographique de l’humanité et le développement industriel se traduisent par une formidable progression de la production et de la consommation d’énergie fossile. Or, cette augmentation de la demande et de l’utilisation provoque une crise sans précédent. Aux problèmes de la gestion des ressources et de l’approvisionnement énergétique s’ajoutent ceux de l’impact de la consommation mondiale sur l’environnement et le climat.

En constante augmentation, la consommation mondiale d’énergie s’accélère sous l’effet de la mutation économique des grands pays asiatiques, notamment la Chine et l’Inde, tandis que les pays d’Europe et d’Amérique du Nord demeurent les plus gros consommateurs. La consommation mondiale annuelle d’énergie primaire, de l’ordre de 11 milliards de tonnes d’équivalent pétrole (tep) en 2007, s'accroît d'un peu plus de 2 % par an . Le pétrole vient en tête, avec 35 % de la fourniture, devant le charbon, 28 %, le gaz naturel , 20 %, l'hydroélectricité et les énergies renouvelables, 11 %, le nucléaire, 5 %.

Énergie et environnement

Les énergies fossiles sont des énergies polluantes. La combustion du charbon, du pétrole et, dans une moindre mesure, du gaz naturel, libère dans l’environnement des substances toxiques, polluantes, et des gaz à effet de serre, notamment du gaz carbonique (ou dioxyde de carbone) et du méthane. Parmi les sources d’énergies renouvelables, le bois et les biocarburants libèrent les mêmes types de substances lors de leur combustion.

L’énergie nucléaire représente une alternative aux autres énergies fossiles, tout en assurant une certaine indépendance énergétique à des pays pauvres en ressources pétrolières, tels que la France. Toutefois, la production d’énergie dans les centrales nucléaires n’est pas sans risques (catastrophe de Tchernobyl en 1986). En outre, le combustible nucléaire n’est qu’en partie recyclable : les déchets radioactifs doivent être isolés pour limiter la contamination de l’environnement.

Si elles représentent un modèle d’énergies « propres », les énergies renouvelables d’origine solaire, éolienne, hydraulique, géothermique ou marémotrice, sont encore marginales à l’échelle des consommations nationales. Toutefois, quelques pays, comme la Finlande, atteignent un niveau important de production avec les énergies renouvelables, qui représentent plus du quart de leur production totale d’énergie finale.

Par ailleurs, l’exploitation des énergies renouvelables n’est pas sans effet sur l’environnement (construction d’infrastructures comme les barrages, fabrication des matériaux, mise en œuvre entraînant des nuisances…), bien qu’elles soient beaucoup moins polluantes que les énergies fossiles. Les pays et les institutions internationales déterminent les normes à respecter pour toute installation énergétique.

Les choix énergétiques

L’épuisement des ressources d’énergies fossiles, qui semble inévitable au cours du xxie siècle, rend nécessaire le développement d’autres formes d’énergie, mais aussi la maîtrise de la consommation à l’échelle mondiale. L’usage massif du pétrole et du charbon provoque le rejet dans l’environnement de nombreuses substances polluantes, notamment du CO2 (dioxyde de carbone, ou gaz carbonique), l’un des principaux responsables de l’accroissement de l’effet de serre.

La prise de conscience du problème au niveau international s’est manifestée lors du Sommet de la Terre, à Rio, en 1992. Elle a permis la mise au point d’une Convention sur les changements climatiques et a abouti à la signature du protocole de Kyoto, pour la réduction par les pays industrialisés des émissions de gaz à effet de serre entre 2008 et 2012, par rapport à celles de 1990. Entré en vigueur en 2005, le protocole de Kyoto a été ratifié par 175 États (2007), mais pas par les États-Unis, plus gros émetteurs de CO2 avec la Chine (pays qui a ratifié le protocole et dont les taux par habitant demeurent bien inférieurs à ceux des États-Unis). Toutefois, le 44e président américain, Barack Obama, a annoncé au lendemain de son élection en novembre 2008, un changement radical d'attitude des États-Unis face au réchauffement climatique, après huit ans de déni de l'administration Bush ; il s'est notamment engagé à faire revenir les émissions de gaz à effet de serre à leur niveau de 1990 d'ici 2020.

De leur côté, en 2007, les États membres de l’Union européenne se sont fixé l’objectif global de 20 % d’énergies renouvelables à l’horizon 2020, parallèlement à une réduction de 20 % des gaz à effet de serre.

À l’échelle mondiale, l’hydroélectricité est la première énergie renouvelable : elle représente les neuf dixièmes de toutes les énergies renouvelables. Toutefois la biomasse (biocarburants), l’énergie éolienne et l’énergie solaire ont un fort potentiel de développement.

En France, en 2006, 78,1 % de la production totale d’électricité était d’origine nucléaire, 10,4 % provenaient des centrales thermiques, 11,1 % de l'hydraulique et 0,4 % de l’éolien et du solaire.

→ biomasse, charbon, énergie solaire, éolien, gaz, géothermie, hydroélectricité, marée, nucléaire, pétrole, .