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Master Génie civil- Génie Urbain (M1)
Université Lille1/Polytech’LilleAnnée scolaire 2015 – 2016
Cours «Energie et développement durable»Chapitre 1 : Ressources d’énergie
Professeur Isam SHAHROUR Directeur du laboratoire Génie Civil et géo-Environnement
www.isamshahrour.com
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Les différentes formes de l’énergie
• Energie primaire• Energie secondaire • Energie finale• Energie utile
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Epuisable• Energies fossiles (charbon, pétrole, gaz)• Uranium
Renouvelable:• Hydraulique, • Eolienne, • Marine, • Géothermie, • Solaire • Biomasse
Energie primaire
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Les énergies primaires sont transformées en énergies secondaires :
• Produits pétroliers raffinés• Electricité…
Cette transformation se fait avec une perte d’énergie.
Le ratio entre l’énergie secondaire et l’énergie primaire utilisée s’appelle le «rendement ».
Par exemple, le rendement d’une centrale électrique qui fabrique de l’électricité à partir du gaz ou du charbon est de 30 à 50%.
Energie secondaire
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L'énergie « finale » est celle qui est utilisée pour la satisfaction des besoins de l’homme.
Elle peut être:• Directe, si l’énergie est consommée
directement par l’homme (chauffage, cuisine, eau chaude, véhicule..)
• Indirecte si elle est utilisée dans la production de biens ou de services
Energie finale
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Energie Secondaire = Energie primaire X rendement de conversion
Energie Finale = Energie secondaire X rendement de transport
Energie utile = Energie Finale X rendement d’utilisation
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Energieprimaire
Energie Secondaire
Moyen de reconversion
Rendement de reconversion
Energie chimiquedu Charbon
Electricité Centralethermique
30 à 50%
Energie chimiquedu Pétrole
Energie chimiquede l’essence
raffinerie 30 à 50%
Energie chimiquede la biomasse
Electricité Centralethermique
35 %
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La production d’énergie
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Unités de mesure de l’énergie
Calorie: • Energie thermique pour chauffer 1g d’eau d’un 1°• 1 cal = 4,18 J• 1 Cal = 1000 cal
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Unités de mesure de l’énergie
Unité courante kWh : • Energie consommée par un appareil d’une puissance d’1 kW pendant une heure
• 1 kWh = 3,6 MJ (860 Cal)
Tonne équivalente pétrole (tep): 1 tep = 42 GJ (11,6 MWh)
Tonne équivalente charbon (tec): 1 tec = 0,7 tep
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Production d’énergie primaire dans le monde
2012 : 12,37 Gtep
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La France produit près 1% de l’énergie primaire globale mais plus de 17% de l’énergie nucléaire dans le monde.
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En 2013 : 86,8 millions de barils / jour,
42 % des pays de l'OPEP.Arabie saoudite : 13,3% Russie 12,4%Etats-Unis 11,5%
Réserves prouvées fin 2013: 688 milliards de baril(50 ans de consommation mondiale au rythme actuel)
Pétrole
1 baril de pétrole ≈ 159 litres et 1 tep ≈ 7, 3 barils
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Le pétrole(A3)https://www.youtube.com/watch?v=8WDjB1X0fVI
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2013 : 21,4 millions de tonnes / jour
Producteurs majeurs en 2013 :• Chine : 47% • Etats Unis : 11,6 %• Inde 7,8%
Réserves prouvées fin 2013, 892 milliards de tonnes entre 110 et 120 ans de consommation mondiale
40,4% : part de l’électricité mondiale générée à partir du charbon en 2012 selon l'AIE.
Charbon
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Le charbon (A4)https://www.youtube.com/watch?v=gQ61zFcHNmc
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2013: 9,3 milliards de m3 / jourProducteurs majeurs en 2013 :
• États-Unis : 20% • Russie : 18%• Iran : 5%
Réserves prouvées fin 2013: 185 700 milliards de m3 Entre 50 et 60 ans de consommation mondiale
Gaz naturel
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Gaz se Schiste (A5)https://www.youtube.com/watch?v=OPOWHjl9flY
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2013 : production mondiale : 6 463 GWh / jour
Mars 2015, puissance installée: près de 370 GW.
Producteurs majeurs en 2014 :• États-Unis : 33,8%• France : 18%• Russie 7%
Énergie nucléaire
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Le Nucléaire : principe de fonctionnement (A6)https://www.youtube.com/watch?v=5K8ACkq7AF4
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Le Nucléaire dans le monde (A7)https://www.youtube.com/watch?v=_vPxtmjTQZw
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2013 : production = 12 875 GWh / jourProduction d'électricité d'origine renouvelable = 21%
Entre 2002 et 2012: hausse de 60% de la production d’électricité d’origine renouvelable
Énergies Renouvelables
Les sources d’énergies renouvelables par ordre d’importance : • l'hydraulique, • l'éolien, • la biomasse, • le solaire et• la géothermie.
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2012 : production mondiale = 10 037 GWh / jour• Chine: 22% • Brésil : 11%• Canada 10%
Énergie hydraulique
• 3ème source d’électricité dans le monde après le charbon et le gaz
.• 78% de la production d’électricité renouvelable
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Energie Hydraulique France (A8)https://www.youtube.com/watch?v=Rsr6h_HwJic
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Energie Hydraulique Lausanne (A9)https://www.youtube.com/watch?v=9YSSOfh8vxY
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2012 : production mondiale = 1 464 GWh / jour
11,4% de la production d’électricité renouvelable
Principaux producteurs :• États-Unis 26% • Chine 22%• Espagne : 9%
Énergie éolienne
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Energie Eolienne (A10) https://www.youtube.com/watch?v=eQNE6Irt71w
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2012 : production moyenne dans le monde = 894 GWh / jour
7% de la production de l’électricité d’origine renouvelable
Principaux producteurs:• États-Unis : 19% • Brésil : 13%• Allemane 13%
Puissance moyenne d’une centrale biomasse : 10 MW
Biomasse
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Energie à partir des déchets (A11)https://www.youtube.com/watch?v=WSqS7IVVEJA
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2012 : production mondiale moyenne = 286 GWh / jour2,2% de la production d’électricité renouvelableDont:• 100,4 TWh de solaire photovoltaïque et • 4,1 TWh de solaire thermodynamique.
Principaux producteurs :• Allemagne 27% • Italie : 18%• Etats-Unis 14%
Énergie solaire
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Energie Solaire en Chine (A12)https://www.youtube.com/watch?v=UtI6cF5OCu0
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2012: production électrique d'origine géothermique = 70,4 TWh
1,5% de la production d’électricité renouvelable
Producteurs majeurs :• États-Unis : 28%• Philippines 15%• Indonésie : 11%
Géothermie
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3 types de géothermie :• Géothermie profonde à haute énergie (150 – 250°C,
pour la production d’électricité (vapeur + turbine) ;
• Géothermie moyenne à basse énergie (30 à 150°C dans les aquifères) pour le chauffage urbain;
• Géothermie à très basse énergie (<30°C, 10 à 100 m) par pompe à chaleur (PAC).
Géothermie
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La Géothermie (A13)https://www.youtube.com/watch?v=HTxlC4ZgmPM
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Energies renouvelables -‐ Espagne