Environnement Global & Société Quelques chroniques sur l’énergie &

1. Environnement Global & Société Quelques chroniques sur l’énergie & propositions de réflexion sur notre mode de vie D. Nerini M1 Pro, 2011

2. Détecter les arnaques…

3. Détecter les arnaques… « On ne peut pas vivre sans rejeter de CO2, tâchons déjà d’en rejeter un peu moins … » Tâchons de mettre un peu d’ordre…

4. A l’origine était l’Humanité… [esa.un.org & www.sustainableworld.com]

5. … qui découvre la chimie A quoi est due l’augmentation de la population? Sédentarisation Amélioration des conditions de vie (vêtements, construction, chauffage) Hygiène (bactéricides, savons, antiseptiques) Médecine (vaccins, médicaments) Agriculture (engrais + pesticides = gain de productivité) Elevage (domestication, reproduction contrôlée, sélection) Education (amélioration et transfert des connaissances) Une découverte d’enfer : la chimie! Transformation de matériaux primaires organiques ou inorganiques, issus de la Nature, en composés complexes, souvent inexistants à l’état naturel et destinés à fournir un bénéfice Tous les organismes vivants utilisent de la chimie pour vivre

6. Et pète la vache! Respiration CO2 + H2O O2 Digestion CH4 Meuh! Du bon gazon! ENERGIE Maintenir sa structure (fonctions vitales) Assurer sa descendance (maintenance gonadique) Stocker le surplus d’énergie (graisse, lait, autre…) Transformation de matières végétales en divers produits = bénéfice énergétique

7. Un cas particulier : les organismes photosynthétiques Les fourmis manioc utilisent des esclaves (champignons) pour transformer de la matière organique en énergie O2 CO2 Certaines bactéries utilisent un hôte pour se nourrir Le corps humain, paradis des bactéries (peau, intestin, tous orifices, milliers d’espèces) puise son énergie en se nourrissant d’espèces animales et végétales

8. O2 Ce qu’il faut retenir Biosphère : partie de la Terre où se situe l’ensemble des organismes vivants et leurs interactions (cont., atm., océan, glace) Organismes autotrophes = puits de CO2 Organismes hétérotrophes = source de CO2 O2 O2 Existe-t-il un équilibre, un contrôle entre puits et sources? CO2 CO2 O2 O2 CO2 CO2 CO2 O2 [www.cdiac.org & www.manicore.com]

9. Le passé du CO2 révélé par les glaces Ouverture de la carotte au laboratoire Continent Antarctique Les bulles d’air renseignent sur la teneur en CO2 dans l’atmosphère du passé Extraction par forage d’une carotte de glace

10. Vostok ice core CO2 records 300 280 260 CO2 concentration (ppm) 240 220 200 180 year (x 100000) -4 -3 -2 -1 0 CO2 et température à grande échelle Les variations de température et de CO2 atmosphérique sont fortement corrélées. Pourquoi? -4 -3 -2 -1 0 2 Période de dégel 0 Période de glaciation -2 temperature (°C) -4 -6 -8 [www.cdiac.org]

11. CO2 et température à grande échelle Les deux séries temporelles évoluent simultanément La température est légèrement en avance sur le CO2 (quelques milliers d’années)

12. A l’échelle de la semaine, l’atmosphère domine A l’échelle considérée de nombreux forçages entrent en jeu Quand on s’intéresse au climat… A grande échelle, la température contrôle la quantité de CO2 atmosphérique, MAIS… [E. Bard & www.manicore.com]

13. L’effet de serre -18°C [www.cdiac.org & www.manicore.com]

14. L’effet de serre CO2 CO2 CO2 +15°C CO2 CO2 CO2 L’effet de serre est nécessaire à la vie sur Terre [www.cdiac.org & www.manicore.com]

15. Effet de serre & réchauffement climatique CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 +??? °C CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 augmentation GES = hausse de température de la Terre [www.cdiac.org & www.manicore.com]

16. Que signifie une hausse de quelques degrés en moyenne? La Terre, il y a 20000 ans… Seulement 5°C de moins… En moyenne! Aout Juillet Janvier Mars Avril Mai Le niveau de la mer est 120 m plus bas On va à pied en Angleterre Le climat européen est celui du Groenland d’aujourd’hui Marseille est sous la glace

17. Que signifie une hausse de quelques degrés en moyenne? Le processus de réchauffement a duré 20000 ans pour arriver à la température d’aujourd’hui Beaucoup d’espèces ont disparu (laineux) mais certaines ont eu le temps de s’adapter à ce changement climatique (migration) Que se passerait-il si la température augmentait brutalement (1 siècle)?

18. 350 300 CO2 concentration (ppm) 250 200 year (x 100000) -4 -3 -2 -1 0 Le changement climatique Depuis le début du XIXème siècle, voici ce qui est observé dans l’atmosphère terrestre 30% [www.cdiac.org] Pourquoi cette hausse? Et la température?

19. L’Homme découvre les esclaves-machines Tracteur Efficacité : 1Ha / 4h Puissance : 2 HP (1.6 KW) Vitesse : 2 km/h Energie : solaire Tracteur Efficacité : 1Ha/ 5min Puissance : 500 HP Vitesse : 40 km/h Energie : Gasoil efficacité efficacité changement énergie changement énergie Thonier Capacité : x 500 Puissance : x 1000 Vitesse : x 5 Energie : Gasoil Thonier Efficacité : 10 T Puissance : 30 HP Vitesse : 5 knots Energie : Eolienne [compilation auteur]

20. Les esclaves-machines Diligence Efficacité : 4 pers. Puissance : 70 HP Vitesse : 130 km/h Energie : Essence Diligence Efficacité : 15 pers. Puissance : 4 HP Vitesse : 20 km/h Energie : solaire vitesse efficacité changement énergie changement énergie Pressoir Efficacité : 70l/h. Puissance : 5 HP Vitesse : 2000 t/min Energie : Electrique/Charbon Pressoir Efficacité : 2.5l/h. Puissance : 1/2 HP Vitesse : 2 t/min Energie : solaire [compilation auteur]

21. GES Révolution Industrielle (~1800) ENERGIE ENERGIE ENERGIE ENERGIE GES GES Pétrole, charbon & gaz = énergie fossile

22. Il est où le problème? La combustion des énergies fossiles libère dans l’atmosphère des molécules de gaz, majoritairement du H2O et du CO2 + un ensemble de produits complexes Le problème majeurn’est pas de rejeter des gaz qui favorisent l ’effet de serre, effet naturel et nécessaire à la vie sur Terre. C’est : la quantité(fourchette / ordre de grandeur) la vitesse de rejet L’origine de ces gaz qui sont le problème. la dose est en train de créer le poison

23. CO2 et température à moyenne échelle Emissions mondiales de CO2 (MTep) 8000 6000 TOTAL 4000 2000 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Variation des températures annuelles terrestres et marines autour de la moyenne 1961-1990 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 Anomalies de Température -0.4 -0.6 1850 1900 1950 2000 Années [www.cdiac.org]

24. Concentration CO2 à Mauna Loa, Hawai CO2 et température à petite échelle 380 360 CO2 (ppm) 340 320 1960 1970 1980 1990 2000 2010 35 30 25 Temperature (°C) 20 15 Temperature à Mauna Loa, Hawai 10 [www.cdiac.org]

25. CO2 et température à petite échelle Temperature à Mauna Loa, Hawai 35 30 25 20 Temperature (°C) 15 10 1960 1970 1980 1990 2000 2010 26 25 24 23 Temperature (°C) 22 21 1960 1970 1980 1990 2000 2010 15 10 5 0 -5 Temperature (°C) -10 -15 1960 1970 1980 1990 2000 2010 [www.cdiac.org & traitement auteur]

26. Qu’est ce que l ’énergie? Energie: grandeur qui caractérise le changement d’état d’un système Modification de la température = énergie thermique Modification de la vitesse = énergie cinétique Changement composition chimique, combustion = énergie chimique Changement de la distance entre 2 corps = énergie potentielle Changement composition atomique = énergie nucléaire Apparition/disparition rayonnement = énergie électro-magnétique

27. Qu’est ce que l ’énergie? Il n’existe pas d’énergie sale ou propre Problèmes = ordres de grandeur Loi de conservation de l’énergie : principe physique selon lequel l'énergie totale d'un système isolé (enceinte adiabatique) se conserve au cours du temps (1er principe de la thermodynamique) L’énergie n’est pas produite : elle existe parce qu’il y a eu processus de transformation Toutes les formes d’énergies utilisées par les êtres vivants résultent de la transformation d’énergies primaires (=énergies trouvées dans la Nature) en d’autres formes d’énergies. Il en résulte un bénéfice au passage

28. Son utilisationn’est pas récente… -500 ka : domestication du feu (énergie chimique) Antiquité : énergies renouvelables (bois, vent, traction animale, géothermie) -3 ka : Energies fossiles également (Sumériens, pétrole/bitume)

29. L’énergie n’est pas récente… -1 ka : premiers gisements exploités de charbon (Chine) Notre ère actuelle n’est donc pas caractérisée par une utilisation de formes nouvelles d’énergies (sauf nucléaire & photovoltaïque) mais par un changement d’ordre de grandeur dans leur utilisation et dans l’épuisement des stocks dont on dispose

30. Quelle unité pour l ’énergie? Il y en a un moulon! Joule (J) : travail d'une force d'un newton sur un solide dont le centre de gravité se déplace de un mètre dans la direction de la force : 1 J = 1N.m = 1 kg.m²/s² = 1 W.s Calorie (cal):quantité de chaleur nécessaire pour élever 1 gramme d'eau dégazée de 14,5℃ à 15,5℃ à une pression atmosphérique d’1 atm. 1 Cal = 4.18 J Grand public : 1000 kWh (3.6 109 J) 1 français consomme 170 109 J/an = 47 000 kWh/an 1 litre d’essence = 10 kWh

31. Quelle unité pour l ’énergie? Energéticien : Tonne équivalent pétrole (Tep) : quantité d’énergie thermique libérée par la combustion d’une tonne de pétrole brut (ne s’applique pas uniquement au pétrole) 1 Tep = 41.8 GJ = 11 600 kWh Physique des particules : Electron-volt (eV) : énergie cinétique d'un électron accéléré depuis le repos par une différence de potentiel d'un volt 1 eV = 1.6 10-19 J 1 réaction chimique = quelques eV 1 réaction nucléaire = quelques millions d’eV (rapport 1/1000000)

32. Pour qui l’énergie? Tout le monde n’est pas né à Marseille (ou en Indiana, ou à Doha) Les méchants! Les gentils!

33. Pour qui l’énergie? [www.youtube.com & http://radar.zhaw.ch/]

34. Accélération et énergie La découverte et l’utilisation massive des sources d’énergie dont dispose la planète ont profondément modifié notre rapport à l’espace « L’accélération technique s’accompagne très concrètement d’un anéantissement de l’espace en même temps que d’une accélération du rythme de vie. [...] Cette accélération des rythmes de vie génère beaucoup de stress et de frustration. Car nous sommes malgré tout confrontés à l’incapacité de trop accélérer la consommation elle-même. C’est là un des stress majeurs liés à l’accélération du rythme de vie : le monde entier nous est offert en une seconde ou à quelques heures d’avion, et nous n’avons jamais le temps d’en jouir. [...] Cette rapidité et cette proximité nous semblent extraordinaires, mais au même moment chaque décision prise dans le sens de l’accélération implique la réduction des options permettant la jouissance [de l’espace] traversé » [Hartmut ROSA, Accélération : une critique sociale du temps, La Découverte, 2010] On assiste à une désynchronisation de nos modes de vie relativement à notre environnement direct Pourquoi ce besoin de contraction du temps et de l’espace?

35. 1er changement d’ordre de grandeur Aujourd’hui, 80% de la consommation d ’énergie est d’origine fossile Premier puits de pétrole Titusville, USA, 1859 X 15 en 1 siècle [www.cdiac.org]

36. 2ème changement d’ordre de grandeur Les lapins Bibi Papa & Maman Multiplication par 7 (!!!) en 2 générations : Le coup est-il rejouable? Papy [www.cdiac.org]

37. 2ème changement d’ordre de grandeur 30 glorieuses = énergie x 3 en 30 ans, le coup est-il rejouable?

38. Energies primaires & finales 63%

39. Energie primaire = carbone Bilan énergétique mondial (énergies primaires) 2008 [www.iae.org, rapport 2009]

40. Energie primaire = carbone Bilan énergétique mondial (énergies primaires & secondaires) 2007 (Mtoe : Million Tons of oilequivalent) 18 % Sans carbone 340 g CO2 / kWh 200 g CO2 / kWh 250 g CO2 / kWh PRIMAIRE FINALE 68 % [www.iae.org, rapport 2009]

41. Question : nucléaire = moins de pétrole? La France est dans la moyenne Part du pétrole dans la consommation d’énergie primaire hors bois en Europe , 2007

42. Quid du renouvelable? 10% mondial 5% mondial Même avec une croissance de 100 % par an … c’est peanuts! Contribution énergies renouvelables au bilan énergétique mondial (Mtep), 2005

43. Un exemple d’effet induit par une énergie dite renouvelable : les biocarburants [www.earth.google.fr]

44. 1975 Un coin de paradis de 22000 km² quelque part au Brésil Territoire grand comme 4 départements de la région PACA 135 km 160 km [www.earth.google.fr]

45. 2008 1975 1989 2001 [www.earth.google.fr]

46. Pour quoi faire?

47. Electricité = carbone 75 % 69 % Environ 70% de l’électricité dans le monde est générée avec du carbone fossile

48. Le cas unique : la France La France est le 2ème producteur d’énergie nucléaire du monde

49. Et pourtant… Forte dépendance aux hydrocarbures

50. Les usages de l’énergie Utilisation d’énergie finale par secteurs dans le monde, 2007 TOTAL : 8300 MTep MTep [www.iea.org]