ÉNERGIE La notion
Conversion des énergies
Sources d'énergie
Sur la Terre, les principales sources d'énergie utilisées sont les sources chimiques, mais celles-ci sont en quantité limitée et non renouvelables. Elles diminuent donc régulièrement, même si les réserves en sont considérables (cf. énergie - Les ressources).
La seule source d'énergie qui soit extérieure à la Terre et utilisable actuellement est le Soleil (on pourra peut-être un jour exploiter des gisements sur la Lune ou sur d'autres planètes).
Le Soleil rayonne 1,81 × 1015 W sur la Terre, soit 16 × 1015 kWh par an. L'apport d'énergie solaire suffirait donc largement à alimenter la consommation terrestre, le seul problème est de convertir l'énergie solaire en énergie utilisable.
L'énergie potentielle de l'eau emmagasinée dans les barrages est aussi d'origine solaire, puisqu'elle provient de l'évaporation de l'eau des océans sous l'action du rayonnement solaire. Cette énergie est reconstituée au fur et à mesure de son utilisation, mais elle ne suffit pas aux besoins.
L'énergie chimique du charbon et des hydrocarbures provient également de réactions photochimiques produites par le rayonnement solaire. Mais là, on utilise en quelques siècles des réserves qui ont mis des millions d'années à s'accumuler.
Transport de l'énergie
On demande à un système de transport de l'énergie de déplacer le minimum de matière, d'être facile à distribuer (un fluide est préférable à un solide), et d'avoir un rendement maximal, c'est-à-dire de consommer le minimum d'énergie pour une quantité donnée à transporter.
Différents systèmes ont été proposés, on ne saurait tous les énumérer. Les deux solutions actuellement retenues sont essentiellement le transport, après transformation, d'énergie électromagnétique pour les installations fixes et le transport de combustible chimique : fioul, essence, gaz naturel, etc., en particulier pour les installations mobiles (moteurs de véhicules).
Utilisation de l'énergie
Le travail mécanique d'une force peut remplacer la force musculaire ou propulser un véhicule. Un dispositif qui fournit du travail mécanique est appelé moteur (moteurs électriques, thermiques, à réaction, etc.).
En chauffage et en réfrigération, il s'agit de maintenir à température fixe l'intérieur d'une enceinte plongée dans une ambiance à température différente et variable. Lorsqu'il s'agit de chauffage, il suffit de transformer de l'énergie chimique, électrique ou autre en chaleur. Dans tous les cas, on peut faire fonctionner une machine ditherme entre la température de l'enceinte et la température ambiante ; cette machine reçoit du travail et donc, en vertu du second principe de la thermodynamique, prend de la chaleur à la source froide et en restitue une quantité plus grande à la source chaude. Il s'agit là d'une « pompe à chaleur ». Lorsque l'enceinte est la source froide, on a un réfrigérateur ; lorsque l'enceinte est la source chaude, la pompe à chaleur fonctionne comme un système de chauffage.
Pour l'éclairage, on transforme de l'énergie électrique, chimique ou autre en énergie électromagnétique dans la gamme des fréquences visibles.
Le traitement de l'information est une branche en plein développement et qui consomme de plus en plus d'énergie. Pour le transport de l'information (télécommunications), on utilise surtout les ondes électromagnétiques dans la gamme radio-électrique et centimétrique.
Systèmes de conversion d'énergie
On peut soit transformer l'énergie « primaire » disponible en électricité facile à transporter (problème le plus important), soit transporter directement la source d'énergie (combustible) à l'endroit où elle est utilisée.[...]
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Écrit par
- Julien BOK : ancien directeur du laboratoire de physique de l'École normale supérieure
Classification
Médias
Énergie potentielle
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Barrage
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Max Planck
Hulton Archive/ Getty Images
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