Qu’est-ce que l’énergie ?

Pas si facile de définir l’énergie.

On l’utilise tous les jours mais ce n’est pas si évident de définir l’énergie quand on y réfléchit. En tout cas pour le terme lié à la physique. C’est pour cette raison que nous allons décrire et délimiter les contours de cette notion. Pour faire concis, c’est une unité de mesure permettant de quantifier le changement d’état d’un système. Par exemple, ce qui est nécessaire pour que de l’eau liquide s’évapore.

L’énergie s’exprime en Joule, cela équivaut à la puissance d’un watt pendant une seconde. Nous reviendrons plus en détail sur ces unités et comment définir la valeur de l’énergie dans un futur article.

  La création d’énergie, un « mythe »

Un des pères de la chimie, Antoine Lavoisier a dit un jour « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ». Dans la réalité, c’est exactement ce qui se passe pour l’énergie, il est impossible d’en créer. C’est pour cette raison que nos ressources sur Terre ne font que diminuer.  Quand nous parlons de « générateur » d’énergie, le terme n’est pas correct, il faudrait le définir différemment, en transformateur d’énergie. On ne génère rien mais on transforme une source d’énergie en une autre. Dans notre cas l’énergie cinétique du vent en énergie électrique.

Les sources d’énergie les plus exploitées sur Terre

Consommation de l’énergie en France, données du ministère de l’Environnement (2015)

• Les énergies fossiles

Les énergies fossiles sont par nature non renouvelables (dans des échelles de temps humaines). On oxyde du gaz, du charbon ou encore du pétrole avec de l’oxygène pour former du CO2. À noter, le pétrole est la source majeure d’énergie, dans le monde mais aussi en France avec 45 % de ses besoins énergétiques (cf. graphe ci-dessous).

• L’énergie nucléaire

L’énergie nucléaire est extraite de l’instabilité de noyaux atomiques d’uranium (235) et de plutonium ( il s’agit de cette instabilité qui les rend radioactifs). Une centrale thermonucléaire fonctionne en bombardant les noyaux instables avec des neutrons. Lorsqu’un neutron fissionne un noyau, il libère énormément d’énergie et plusieurs autres neutrons qui vont entrer en collision avec d’autres atomes. Cette réaction en chaîne vient faire chauffer un circuit d’eau secondaire, qui vient entraîner des turbines à vapeur. Ensuite un circuit tertiaire vient refroidir le circuit d’eau secondaire. En dehors des centrales proches de la mer pour cela, les centrales thermiques doivent être équipées de tour de refroidissement. Les panaches de fumée qui en sortent sont composés à 100% d’eau.  

• La géothermie

La géothermie est exploitable uniquement dans certaines régions du globe. L’Islande étant un des exemples les plus parlants. Le principe est simple, l’objectif est d’extraire la température du manteau terrestre via un système de pompe à chaleur. Cependant dans des zones faiblement actives, il peut être très difficile d’aller chercher cette chaleur pour rendre cette technologie viable économiquement (prix du forage, entretiens des puits, des pompes.. ). À noter, la chaleur de la croûte terrestre provient de réaction de fission nucléaire en son noyau, remontant en surface via des forces de convection dans le manteau.

• L’énergie hydraulique

L’énergie hydraulique est l’une des plus anciennes sources d’énergie exploitées par l’homme. Elle utilise l’énergie cinétique de l’eau dans le but d’entraîner une turbine. Les premiers transformateurs utilisant la force mécanique de l’eau permettaient d’entraîner des roues écrasant du grain. Actuellement les stations de pompage, ont l’une des capacités de régulation la plus efficace dans le marché de l’énergie.

• L’énergie solaire

L’énergie solaire est plus ou moins la source de toutes les autres formes d’énergies disponibles sur terre en dehors des énergies issues de réactions nucléaires. Nous parlerons dans ce paragraphe uniquement de l’exploitation solaire directe. Par exemple, le panneau photovoltaïque transforme les photons qui percutent les cellules photovoltaïques en mouvement et donc en électricité. Il existe aussi des concentrateurs solaires qui utilisent l’énergie thermique pour faire chauffer ou fondre des matériaux (chaudière ou four solaire) ou alimenter une centrale thermique pour générer du mouvement ou de l’électricité.

• L’énergie éolienne

L’énergie éolienne transforme l’énergie cinétique du vent en mouvement (moulin), en pompe (éolienne américaine) ou en génératrice électrique (éolienne moderne). Ces aérogénérateurs fonctionnent via deux phénomènes physiques, la portance et la traînée. Nous ne détaillerons pas plus les éoliennes. Si vous voulez mieux définir ce système de production d’énergie, vous avez toutes les informations sur notre site et sur les autres articles.

    Et l’électricité dans tout ça ?

L’électricité, c’est un vecteur d’énergie. Elle a permis à l’humanité de décentraliser ses moyens de production afin d’apporter l’énergie à l’intérieur même de nos lieux d’habitations autrement qu’avec des poêles et des stères de bois. Elle nous permet l’exploitation de porte logique et de transistor qui sont à la base même de l’outil que vous êtes en train d’utiliser. Bien qu’omniprésentes, son stockage est très complexe mais nous le détaillerons dans un prochain article.