vendredi 8 décembre 2017

1 - Tableau des énergies primaires

  • Le rayonnement solaire (lumière et chaleur) dû aux réactions de fusion nucléaire dans le soleil, qui débouche sur :
    • La photosynthèse qui extrait le carbone contenu dans le gaz carbonique (dioxyde) pour en faire de la cellulose et autres composants de la biomasse dont :
      • le bois de chauffage et,
      • après fermentation, sur de très longues durées, les combustibles fossiles : lignite, charbon, pétrole, gaz naturel.
    • L’évaporation de l’eau de mer, génératrice :
      • des précipitations, notamment sur les reliefs où elles engendrent l’énergie hydraulique,
      • des différences de pressions atmosphérique.
    • De l’électricité sur des panneaux photovoltaïques au silicium
  • La rotation de la terre (énergie cinétique) sur son axe qui :
    • transforme ces différences de pression atmosphérique en vent, d’où l’énergie éolienne, et, par interaction avec la surface de la mer, (théoriquement) houlomotrice.
    • entraîne une variation locale des force gravitationnelles du soleil et de la lune, provoquant les marées utilisées par des centrales marémotrices (niveaux) ou des hydroliennes (courants).
  •  Les réactions nucléaires :
    • Naturelles dans l’écorce terrestre, qui donnent la chaleur de la géothermie profonde
    • De fusion provoquée, dans les centrales électronucléaires, qui créent de la chaleur dans l’eau primaire, utilisée directement (EBR) ou après échangeur (EPR) dans une turbine à vapeur.
    • De fission provoquée, à l’étude dans « Iter », dont on espère tirer également de la chaleur à un horizon lointain et indéterminé, et dans la fusion de l’hélium 3 importé de la lune !


Notons que toutes les énergies primaires sont issues de réactions nucléaires actuelles ou anciennes, y compris celles de la formation du système solaire et de ses planètes.

Ces énergies primaires peuvent :
  •  Soit être utilisées directement ou après une transformation minime :
    • Bois de chauffage, transformé ou non en granulés
    • Pétrole après raffinage (distillation permettant de séparer GPL, essence, gazole, fioul lourd, paraffine et divers composants aromatiques et/ou indésirables)
    • Gaz naturel après traitements divers, dont désulfuration et odorisation.
    • Autrefois, les moulins à eau (hydraulique), de même que les moulins à vent (éolien), actionnaient directement la meule du meunier ou les premières machines.
  • Soit être converties dans une autre forme d’énergie, principalement en électricité :
    • La chaleur résultant de la combustion des énergies renouvelables ou fossiles aussi bien que de la fission nucléaire, est convertie par un moteur thermique ou une turbine à vapeur ou à gaz, en énergie mécanique, elle-même immédiatement convertie en électricité par un alternateur.
    • Les énergies mécaniques hydraulique et éolienne sont systématiquement converties en électricité.
    • La lumière du soleil est convertie en électricité par des panneaux photovoltaïques (PPV).
Analyse et comparaison des énergies primaires

Nous associons chacun des tableaux ci-dessous à un message dédié qui analyse les avantages et inconvénients de chacune des énergies primaires (lignes 1 à 27) selon six critères essentiels (colonnes a à f du tableau de synthèse) :
  • a. Coût
  • b. Facilité de transport
  • c. Possibilité de stockage
  • d. Durabilité, caractère renouvelable
  • e. Emissions de CO2 résultant de leur utilisation
  • f. Disponibilité par rapport aux variations de la demande
Le titre de chaque tableau est un lien vers l'analyse détaillée.


Energies mécaniques renouvelables, non directement utilisables
Hydraulique d’eau douce
Fil de l’eau
1
Eclusées
2
Haute chute
3
STEPs
4
Hydraulique maritime
Marémotrice
5
Hydrolienne
6
Houlomotrice
7
Eolien
Terrestre
8
Maritime
9

   
    Barrage de Bort-Les-Orgues (Corrèze)

    Champ d'éoliennes

Energie solaire renouvelable, non directement utilisable
Panneaux photovoltaïq.
Diffus sur toit
10
Fermes PPV
11

     Ferme solaire de Cestas (Gironde)
                                   
Energies thermiques non renouvelables,
directement utilisables
Fossile solide
Charbon
12
Lignite
13
Fossile liquide
Fiouls lourds
14
Gazole, Fioul
15
Cogénération
16
Essence
17
GPL
18
Fossile gaz
Gaz naturel
19
Fission nucléaire
20

     Puits de pétrole

Thermique renouvelable, directement utilisable
Solaire
Naturel
21
Capteurs therm.
22
Biomasse et bio- carburants
Biomasse brute
23
Granulés
24
Bioéthanol
25
Biodiesel
26
Géothermie profonde
27

      Chauffe-eau solaire


2 – Tableau des vecteurs d’énergie




Un « vecteur », synonyme de véhicule, ou de déplacement en mathématiques, est ce qui transporte ou déplace quelque chose. En matière énergétique, il y a trois vecteurs usuels :

·  L’électricité (28), qui résulte de la conversion d’énergies primaires, et qui sera  finalement reconvertie en énergie mécanique, thermique, lumineuse ou électrochimique.

·      L’hydrogène (29) , qui peut être obtenu à partir des hydrocarbures (énergie fossile non renouvelable) ou à partir de l’eau par électrolyse, est également un vecteur, considéré à titre expérimental.

·   L’air, comprimé par absorption d’énergie mécanique, dont la détente peut ensuite restituer une partie de l’énergie absorbée. Il est connu depuis fort longtemps, mais son mauvais rendement et sa faible puissance massique le limitent à des applications spécifiques, notamment dans l’outillage portatif et les vérins pneumatiques. Il ne sera pas considéré ici, mais il a été traité dans ce blog.

L’électricité et l’hydrogène sont appréciés au même titre que les énergies primaires selon les critères a à f en colonnes La conversion des énergies primaires vers ces vecteurs, et des vecteurs entre eux, est analysée dans les colonnes g et h du tableau de synthèse.

Les vecteurs pouvant être utilisés directement, sont donc aussi des énergies secondaires. Un message dédié leur est consacré.



3 – Tableau des utilisations




Nous associons chacun des tableaux ci-dessous à un message dédié qui analyse les avantages et inconvénients de chacune des énergies secondaires, et aux évolutions et substitutions à apporter pour réduire les émissions de CO2. Le titre de chacun des tableaux est un lien vers un message dédié détaillé.


Bâtiment
i
j
k
l
m
Code couleurs efficacité énergétque
Chauffage domestique
Pompes à chaleur et climatisatisation
Eau chaude sanitaire
Eclairage bâtiments et public
Electroménager et Numérique

Transports
n
o
p
q
r
s
Code couleurs efficacité énergétique
Tourisme et utilitaires
Poids lourds et autocars
Bus et taxis urbains
Ferroviaire
Maritime
Aérien

  
Agriculture
t
u
v
Code couleur efficacité énergétique
Chauffage
Eclairage
Tracteurs et machines


Industrie
w
x
y
z
Code couleur efficacité énergétique
Chauffage process
Electricité process
Energie mécanique
Hauts-fourneaux

Pour chaque utilisation (colonnes i à z du tableau de synthèse), figurent :
  • En haut, ligne 0, le potentiel d’amélioration de l’efficacité énergétique envisageable à moyen terme, telles que :
    • Isolation thermique des bâtiments
    • Pompes à chaleur,
    • LEDs se substituant à l’incandescence
    • Amélioration du rendement des moteurs, réduction du SCx des véhicules, hybridation… Ce potentiel est classé de « considérable » à « insignifiant », voire « impossible » par un code couleur intuitif.
  • Pour chaque ligne de 12 à 29 (vecteurs inclus) :
    • L’adaptation, de l’énergie à l’application, évaluée de « excellente » à « difficile », voire « impossible », par un code couleur analogue.
    • L’évolution souhaitable par substitution des moins émettrices de CO2 aux plus émettrices, par superposition d’un signe pouvant varier de 0 à - -, -, =, +, ++, d’interprétation évidente.