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Comparaison énergies renouvelables et pétrole/nucléaire

par Ludovic Darlet, le 15/12/2017 à 11:35 - 1346 visites

Bonjour,

L'uranium a été fabriqué il y a quelques millions ou milliards d'années et n'est plus fabriqué aujourd'hui, il est donc fossile et contient une énergie fabuleuse qui n'a aucune relation avec ce que les énergies renouvelables peuvent produire, avec probablement plusieurs facteurs d'échelle.
Le pétrole a été fabriqué par la nature sur des durées énormes (millions voir centaines de millions d'années) et j'en conclus que l'énergie accumulée correspond à ce que la nature a pu produire sur toute cette période.
Sachant qu'on consomme toute cette énergie en quelques centaines d'années, le ratio me semble si fort que j'en conclus qu'on dispose avec les énergies fossiles d'une quantité d'énergie qu'on ne pourra jamais produire sur la même durée avec des énergies renouvelables.

Je vais poser ma question en résumant :
Est-il juste de dire que les énergies fossiles utilisées en un an par l'humanité sont largement supérieures à ce que les énergies renouvelables peuvent produire pendant cette même année ?

Merci
Ludovic

Réponse du Guichet du savoir

par bml_sci, le 16/12/2017 à 14:43

Bonjour,

Commençons par rappeler quelques éléments pour bien définir énergie fossile, nucléaire, renouvelable, non renouvelable.

Les énergies fossiles sont considérées comme épuisables à l’échelle humaine, Ces ressources sont limitées, Alors qu’une énergie renouvelable est une source d’énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l’échelle de l’homme.

Les énergies fossiles (Charbon, pétrole, gaz naturel - y compris gaz de schiste -, tourbe etc… ) résultent de la méthanisation de matière vivante - celle de forêts, par exemple - morte et ensevelie dans le sol depuis plusieurs dizaines de millions. L’industrie nucléaire, quant à elle, utilise des matières fissiles (Uranium, thorium). La nucléosynthèse de ces éléments a lieu au cours d’explosions des supernovae. Ils s’agrégèrent aux autres matériaux intergalactiques lors de la formation de la Terre.
Source Agoravox

Les principales sources d’énergies non renouvelables sont des produits possédant des propriétés énergétiques intrinsèques (comme les matières fissiles utilisées dans le nucléaire) ou celles créées à partir de biomasse fossile que le temps a transformé en charbon ou en hydrocarbures (pétrole, gaz et huiles naturelles).
Il existe deux familles d'énergie non-renouvelable :


Les énergies fossiles
Elles sont tirées principalement du charbon, du pétrole et du gaz naturel.
Elles sont appelées fossiles car elles proviennent de la décomposition très lente d'éléments organiques (provenant de la décomposition d'animaux ou de plantes) il y a plusieurs millions d'années.
Leur quantité est limitée sur Terre et leur extraction rapide provoque leur épuisement. Il est plus ou moins facile d'extraire cette énergie, en fonction des conditions géologiques et de l'évolution des techniques.
Si ces énergies sont à base de carbone, elles produisent du dioxyde de carbone (CO2), lors de leur combustion, qui est une des causes du réchauffement climatique.

L’énergie nucléaire
L'utilisation de cette énergie non fossile ne produit pas de CO2. Par contre elle produit des déchets radioactifs difficiles à recycler et à stocker (à cause de la chaleur et des émissions radioactives qu'ils génèrent) et dont la durée de vie peut être très longue (plusieurs milliers d'années) ce qui rend leur stockage, à long terme et de manière sûr, impossible. Par ailleurs le rendement des centrales étant relativement faible elles nécessitent beaucoup d'eau pour être maintenues en fonctionnement ce qui a pour effet de réchauffer le cours d'eau utilisé avec des effets sur la faune et la flore.


Il sera délicat de comparer une consommation (énergies fossiles) à une production d'énergies (à priori celle que l'on est capacité de produire aujourd'hui), malgré leur liens étroits (encore une fois, il est question de stockage) : les technologies "smart grids" travaillent à une réduction du parc de centrales électriques vétustes en maitrisant les pics de consommation. Les réseaux "smart homes" coalisés avec les nouvelles performances des bâtiments croiseront le fer avec le marché du watt pour réduire les factures domestiques.
(Smart grid : système d'optimisation de la rentabilité des moyens de production d'électricité et Smart homes : techniques d'optimisation des consommations d'électricité)

Source : La guerre des Watts

Les énergies renouvelables sont par définition inépuisables (avec toutefois des limites, par exemple pour la géothermie ou la biomasse). L'évaluation de leur potentiel se fait, non en termes de réserves, mais en considérant le flux énergétique potentiel que peut fournir chacune de ces sources d'énergies. Comme pour toutes les sources d'énergie, on obtient la quantité d'énergie produite en multipliant le temps de production par la puissance moyenne disponible (puissance maximale pondérée par le facteur de charge). Il est assez difficile de connaitre le potentiel de chaque énergie car celui-ci varie selon les sources. Cependant le potentiel théorique de l'énergie solaire peut être évalué assez facilement puisque l'on considère que la puissance maximale reçue par la terre - après passage dans l'atmosphère - est d'environ 1 kW / m2. On arrive alors à un potentiel énergétique solaire théorique sur un an de 1 070 000 PWh. Bien entendu, la grande majorité de la surface terrestre est inutilisable pour la production d'énergie solaire, car celle-ci ne doit pas entrer en concurrence avec la photosynthèse nécessaire à la production alimentaire, depuis les échelons les plus modestes des chaines alimentaires (phytoplancton, végétaux en général) jusqu'à l'agriculture. Les surfaces utilisables pour le solaire se limitent aux déserts, aux toits de bâtiments et autres surfaces déjà stérilisées par l'activité humaine (routes, etc). Mais il suffirait de couvrir 0,3 % des 40 millions de km2 de déserts de la planète de centrales solaires thermiques pour assurer les besoins électriques de la planète en 2009 (environ 18 000 TWh/an).
(Wikipédia)

Le comité de prospective en énergie de l'Académie des Sciences propose une étude prospective qui porte non seulement sur les sources d'énergie, mais aussi sur le stockage de ces matières ou de l'énergie produite, sur l'élimination des atteintes les plus graves à l'environnement, sur les vecteurs et les modes de distribution au consommateur.

En 2015, la répartition de la production d'énergie dans le monde est la suivante :
Energies renouvelables 13.3%
Energie nucléaire 4.9%
Energies fossiles 81.4%

On retrouve ces chiffres dans une page Wikipédia très détaillée sur les ressources énergétiques et leur consommation à l'échelle de la planète.

La production brute d'électricité renouvelable a augmenté de 1739 TWh entre 2002 et 2012, soit une croissance annuelle de 4.7%. Son rythme de croissance est supérieur à celui des combustibles fossiles (+3.9% par an en moyenne). Il est également nettement plus rapide que celui de l'électricité conventionnelle (+3.1% par an en moyenne) du fait d'une diminution de la production d'électricité nucléaire sur la période. (energiesrenouvelables.org)

Autres sources :
La recherche scientifique face aux défis de l'énergie
Atlas mondial des énergies
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