Quelles sont les principales sources d’énergie sur terre ?

Pour chauffer sa maison, il faut forcément puiser dans des énergies naturelles, qu’elles soient renouvelables ou non. Il est important de connaitre ces principales sources d’énergie utilisées pour le chauffage domestique.

Il faut beaucoup d’énergie pour nourrir une espèce comme l’homo sapiens. Au cours des derniers siècles, cette espèce a émergé comme une présence mondiale interconnectée d’une manière qui, pour autant que la science le sache, n’a jamais existé auparavant sur la planète. 

Les types d’énergie dont les humains ont besoin comprennent l’électricité pour alimenter leurs maisons et leurs industries, l’énergie biochimique pour nourrir leur corps et les ressources combustibles pour la chaleur, le transport et la production industrielle.

A grande échelle, la capacité de la Terre à répondre aux besoins de l’homme dépend de cinq sources principales.

  • Le soleil : ce réacteur de fusion géant dans le ciel, fournit de l’énergie de l’ordre de yottawatts (10 puissance 24 watts) 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.
  • L’eau : qui n’est pas seulement essentiel à la vie, mais qui peut aussi être exploité pour la production d’énergie.
  • La gravité : la force mystérieuse qui crée et détruit les étoiles est responsable des marées et transforme l’eau en une source d’énergie cinétique convertible.
  • Les mouvements de la terre : qui créent des écarts de température quotidiens et saisonniers qui génèrent des vents et des courants océaniques qui peuvent être convertis en électricité.
  • La radioactivité est la décomposition naturelle d’éléments lourds en éléments plus légers, ce qui entraîne un dégagement de rayonnement. Le rayonnement crée de la chaleur qui peut être utilisée pour produire de l’électricité.

En outre, une importante source d’énergie pour l’homme provient des corps en décomposition d’organismes qui ont prospéré et sont morts au cours des éons. Toutefois, contrairement aux ressources énumérées ci-dessus, cette ressource est limitée.

Les combustibles fossiles ont alimenté la révolution industrielle

Les combustibles fossiles, qui comprennent le pétrole, le gaz naturel et le carbone, sont en fait une autre forme d’énergie. Il y a des siècles, les organismes vivants convertissaient la lumière et la chaleur du soleil en molécules à base de carbone qui formaient leur structure. Ces organismes sont morts et leur corps s’est enfoncé profondément dans le sol et au fond des océans. Aujourd’hui, l’énergie enfermée dans ces liens de carbone peut être libérée en récupérant ce en quoi leurs restes se sont transformés et en les brûlant.

Le processus de formation du pétrole et du gaz naturel

Le pétrole et le gaz naturel proviennent du plancton marin microscopique qui vivait il y a des millions d’années. Ils sont morts et ont coulé au fond des océans, où la décomposition et d’autres processus chimiques les ont transformés en kérogène cireux et en bitume goudronneux. Les fonds marins ont fini par s’assécher et ces matériaux ont été enfouis sous la roche et le sol. Ils sont devenus les matières premières pour la fabrication de l’essence, du carburant diesel, du kérosène et d’une foule d’autres produits pétroliers.

La méthode traditionnelle d’extraction du pétrole brut du sol est le forage, mais la fracturation hydraulique est devenue une alternative moderne souvent utilisée. Dans ce processus, un mélange de sable, d’eau et de produits chimiques potentiellement dangereux est mis dans le sol pour déplacer le pétrole.  La fracturation hydraulique est un processus coûteux qui a un certain nombre d’effets délétères sur le substratum rocheux, la nappe phréatique et l’air ambiant.

Le processus de formation du carbone

Le carbone provient de plantes terrestres qui se sont installées dans les tourbières et les marécages et se sont transformées en tourbe. La tourbe s’est solidifiée au fur et à mesure que le sol se desséchait et elle a fini par se recouvrir de roches et d’autres débris. La pression l’a transformé en substance noire et rocheuse brûlée dans de nombreuses installations industrielles et centrales électriques. Tout cela a commencé il y a environ 300 millions d’années, lorsque les dinosaures parcouraient la terre, mais contrairement au mythe populaire, le carbone n’est pas constitué de dinosaures décomposés. 

Les rivières et les ruisseaux sont une source majeure d’énergie 

Depuis des millénaires, l’homme exploite l’énergie hydraulique pour faire son travail, et en physique, le travail est synonyme d’énergie. Les roues hydrauliques placées près d’un ruisseau ou d’une chute d’eau ont utilisé l’énergie produite par le transport de l’eau pour moudre le grain, irriguer les cultures, scier le bois et effectuer une foule d’autres tâches.

Avec l’avènement de l’électricité, les roues hydrauliques ont été transformées en centrales électriques. La turbine hydraulique est le cœur d’une centrale hydroélectrique et fonctionne grâce au phénomène d’induction électromagnétique découvert par le physicien Michael Faraday en 1831. Faraday a découvert qu’un aimant qui tourne à l’intérieur d’une bobine ou d’un fil conducteur génère un courant électrique dans la bobine. Et moins de 100 ans plus tard, le premier générateur à induction est entré en service aux chutes du Niagara.

Aujourd’hui, les centrales hydroélectriques fournissent environ 6 % de l’électricité consommée dans le monde. La combustion de combustibles fossiles pour produire de la vapeur et des turbines à filer, d’autre part, produit près de 60 % de l’électricité mondiale. 

La majeure partie de l’énergie hydroélectrique est produite par des barrages et non par des chutes d’eau. Un barrage, comme un ruisseau ou une chute d’eau, dépend de la gravité. L’eau entre dans un passage au sommet du barrage, coule à travers un tuyau qui amplifie son énergie et fait tourner une turbine avant de sortir près de la base du barrage. Deux des plus grands barrages hydroélectriques du monde sont le barrage des Trois Gorges en Chine, qui produit 22,5 gigawatts d’énergie, et le barrage d’Itaipu, à la frontière du Brésil et du Paraguay, qui produit 14 gigawatts.

Les océans sont également d’importantes ressources énergétiques

Les océans sont l’une des ressources énergétiques les plus importantes du monde pour deux raisons. 

La première est qu’ils disposent de courants qui, avec les vents, forment des vagues. Les vagues peuvent être transformées en électricité. Parce qu’elles sont le résultat des écarts de température causés par la chaleur du soleil, les vagues et les courants qui les forment sont techniquement une forme d’énergie solaire.

L’autre ressource énergétique des océans est la marée, qui est causée par les influences gravitationnelles de la lune et du soleil, ainsi que par les mouvements de la terre elle-même. Il existe également des technologies pour convertir l’énergie des marées en électricité. 

Les centrales houlomotrices ne sont pas encore généralisées et le prototype, qui a été déployé au large des côtes de l’Ecosse, ne produit que 0,5 MW. Vous trouverez ci-après les technologies des vagues disponibles.

  • Les flotteurs et bouées qui s’élèvent et tombent sur les vagues et produisent de l’énergie à l’aide de dispositifs hydrauliques.
  • Les colonnes d’eau oscillantes, qui permettent à l’eau d’entrer dans une chambre et de comprimer l’air enfermé, qui fait tourner une turbine.
  • Les systèmes de chenaux coniques, qui sont reliés au rivage. Ils canalisent l’eau vers des réservoirs surélevés et, lorsqu’on la laisse tomber, elle fait tourner une turbine.

Les centrales marémotrices peuvent utiliser l’énergie des marées entrantes et sortantes pour faire tourner directement des turbines. L’eau est environ 800 fois plus dense que l’air, donc si une turbine est placée au fond de l’océan, les mouvements de marée génèrent une puissance significative pour les faire tourner. Les systèmes de barrage à marée sont toutefois plus courants.

Un barrage de marée est une barrière érigée à travers un bassin de marée qui permet à l’eau de la marée montante d’entrer, puis de se fermer et de contrôler le débit sortant à la marée descendante. La centrale marémotrice de Sihwa Lake, en Corée du Sud, est la plus grande de ces centrales. Elle produit environ 254 MW.

La technologie exploite l’énergie solaire et éolienne

Deux des moyens les plus connus de produire de l’électricité d’une manière qui ne dépend pas de la disparition des combustibles fossiles et qui ne crée pas de pollution sont de déployer des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques. Parce que le soleil est responsable des différences de température qui créent le vent, les deux sont, à proprement parler, des formes d’énergie solaire.

Les éoliennes fonctionnent comme des génératrices hydroélectriques ou des génératrices alimentées par les vagues. Lorsque le vent souffle, il fait tourner un arbre qui est relié par engrenages à une turbine à induction de type générateur de puissance. Les turbines modernes sont calibrées pour fournir du courant alternatif à la même fréquence que le courant alternatif conventionnel, ce qui le rend disponible pour une utilisation immédiate. Les parcs éoliens du monde entier fournissent près de 5 % de l’électricité mondiale.

Les panneaux solaires reposent sur l’effet photovoltaïque, par lequel le rayonnement solaire crée une tension dans un matériau semi-conducteur. La tension crée un courant continu qui doit être converti en courant alternatif en le faisant passer par un onduleur. Les panneaux solaires ne produisent de l’électricité que lorsque le soleil est éteint, ils sont donc souvent utilisés pour charger les batteries, qui stockent l’énergie pour une utilisation ultérieure.

Les panneaux solaires représentent peut-être l’une des méthodes les plus accessibles pour produire de l’électricité, mais ils ne fournissent qu’une petite fraction de l’électricité mondiale soit moins de 1 %.

La production d’énergie nucléaire alternative aux combustibles fossiles

Strictement parlant, le processus de fission nucléaire n’est pas un phénomène naturel, mais il provient de la nature. La fission nucléaire a été inventée peu après que les scientifiques aient pu comprendre l’atome et le phénomène naturel de la radioactivité. Bien que la fission ait été utilisée à l’origine pour fabriquer des bombes, la première centrale nucléaire est entrée en service trois ans seulement après l’explosion de la première bombe sur le site de Trinity dans le désert du Nouveau Mexique.

Des réactions de fission contrôlées se produisent dans toutes les centrales nucléaires du monde. Il génère de la chaleur pour faire bouillir l’eau, ce qui produit la vapeur nécessaire à l’entraînement des turbines électriques. Une fois qu’une réaction de fission commence, elle a besoin de peu de combustible pour se poursuivre indéfiniment.

Près de 20 % des besoins mondiaux en électricité sont satisfaits par des centrales nucléaires. Considéré à l’origine comme une source d’énergie bon marché et pratiquement illimitée, la fission nucléaire présente de sérieux inconvénients, dont le moindre n’est pas la possibilité d’une fusion et d’un rejet incontrôlé de rayonnements dangereux. Deux accidents bien connus, l’un à la centrale russe de Tchernobyl et l’autre à l’installation japonaise de Fukushima, ont permis de prévenir ces dangers et de rendre la production d’énergie nucléaire moins attrayante qu’auparavant.

L’énergie géothermique

Au plus profond de la croûte terrestre, les pressions et les températures sont si élevées qu’elles liquident la roche en lave fondue. Ce matériau surchauffé s’écoule à travers des veines de la croûte qui le dirigent parfois près de la surface. Les collectivités des régions où cela se produit peuvent utiliser la chaleur pour produire de l’électricité et fournir de la chaleur à leurs maisons. C’est ce qu’on appelle l’énergie géothermique et, dans certains cas, elle est complétée par des matières radioactives dans le sol, qui produisent également de la chaleur.

Pour utiliser l’énergie géothermique, les promoteurs creusent un tunnel dans le sol à un endroit approprié et font circuler l’eau dans le tunnel. L’eau chauffée arrive à la surface sous forme de vapeur, où elle peut être utilisée directement pour le chauffage ou pour faire tourner une turbine. Dans certains cas, la chaleur est transférée de l’eau à une autre substance ayant un point d’ébullition inférieur, comme l’isobutane et la vapeur qui en résulte fait tourner les turbines.

Dans sa forme la plus simple, l’énergie géothermique a procuré guérison et confort aux spas naturels et aux sources thermales depuis aussi longtemps que les gens les fréquentent. Le Japon est l’un des pays les plus actifs au monde sur le plan géologique, avec un vaste réseau de sources thermales naturelles et une longue histoire dans l’utilisation de la géothermie comme source d’énergie. Les experts estiment qu’elle dispose de ressources géothermiques suffisantes pour couvrir jusqu’à 10 % de ses besoins en électricité, ce qui fait de son potentiel géothermique le troisième au monde, derrière les Etats-Unis et l’Indonésie seulement.

Les humains doivent faire un choix

Certaines ressources sont fragiles et disparaissent et leur conversion en énergie utilisable crée des polluants qui modifient l’environnement planétaire. Les autres ressources sont renouvelables et ne dépendent que de la dynamique solaire et planétaire qui devrait rester inchangée pendant les prochains milliards d’années. Dans le moment présent, l’humanité a un choix urgent à faire. Sa survie même peut dépendre de sa capacité à passer de la première à la seconde dans un court laps de temps.