Énergie et changement climatique - Cours aux mines

apropos: https://medias-dl.buron.coffee/medias/5ec43aed98eed7de4966bca1

C'est un cours donné par Jean-Marc Jancovici sur l'énergie.

Énergie

C'est quoi l'énergie ?

  1. L'énergie dans le monde est très souvent attachée directement à son prix, donc c'est une donnée économique. Et ça compte pas cher, genre 5%, voilà la raison pour laquelle on s'en occupe pas.
  2. L'énergie, c'est celle que l'on économise
  3. L'énergie, c'est quelque chose que l'on doit rendre renouvelable
  4. L'énergie du poète, comme dans l'expression être plein d'énergie. C'est la capacité à maîtriser son environnement.

Mais avant tout c'est un grandeur physique.

Les humains ont maîtrisé différentes énergies:

  • le feu (-500K an)
  • toutes les renouvelables à l'antiquité (bois, vent, soleil hydraulique, traction animale)
  • le pétrole est connu depuis les sumériens (-3000 av. J.C.)
  • le charbon est en premier utilisé en Chine (-1000 av J.C.)

L'ère industrielle est seulement un changement d'ordre de grandeur de notre consommation d'énergie.

Comment ça marche

Avec la loi de conservation de l'énergie, les humains ne sont que capables d'extraire et d'utiliser une énergie déjà présentes, pas de la créer. L'énergie primaire est l'énergie telle qu'on la trouve dans l'environnement. L'énergie finale est l'énergie qui passe le compteur du consommateur. Entre ces deux énergies, se trouve le système énergétique.

Aujourd'hui, on ne consomme pas d'énergie en dehors de la nourriture, on fait fonctionner des machines. Tout autour de nous provient des machines. Il n'y a pas de monde moderne sans l'énergie.

Les unités

En science, on utilise plutôt le Joule. Mais pour être plus commode et aussi plus proche du quotidient, on utilisera les kWh. Un français moyen utilise en une année (importation comprise) 60 000 kWh par an (soit 164 kWh par jour). Une autre unité est la tonne de pétrole, environ 11 000 kWh. Et l'équivalent esclave est environ 100 kWh d'énergie mécanique i.e. l'énergie nécessaire pour marcher 2000m de dénivelé par jour pendant un an. Un litre d'essence brûlé fournit 10kWh d'énergie brut, mais 2 à 4 kWh disponible pour une voiture (pertes obliges). C'est pour des raisons économiques et énergétiques que les esclavages ont été remplacés par des machines.

Toutes les énergies sont sales si elles sont surexploitées même les renouvelables. Toutes les énergies sont gratuites, le prix de l'énergie, c'est le prix que les humains, qui la possèdent, acceptent pour s'en séparer. Le coût d'utilisation de l'énergie est d'autant plus élevé qu'elle est peu concentré et que la source est éloignée de nous.

La répartition des énergie primaires par humain (~ 20 000 kWh ou 200 esclaves)

tendances depuis l'ère indus ?

  • le bois était d'environ 5kWh par pers/an (en diminution)
  • le charbon est en augmentation, dont 66% est utilisé par les centrales électriques
  • le pétrole est l'énergie du transport, car très dense, donc ne remplace pas le charbon, mais s'additionne à lui. On observe que les chocs pétroliers correspondent aux moments où l'augmentation du pétrole disponible par personne s'est arrêtée.
  • le gaz s'ajoute au pétrole
  • l'hydro-électricité
  • le nucléaire
  • les nouvelles énergies renouvelables

Le charbon, le pétrole, le gaz sont des énergies fossiles, des restes de vie ancienne, qui domine de très loin l'approvisionnement mondiale.

Évolution de l'énergie mondialement utilisée

La population mondiale a explosé et l'énergie par personne a aussi explosé, à la fin la transformation du monde a explosé au carré.

En France, 80% des terres cultivées servent à alimenter des animaux pour leur viande.

Les économies d'énergie

La formule de Kaya dit que le CO2 émit est égale au produit du contenu en CO2 de l'énergie, de l'intensité énergétique de l'économie, de la productivité par personne et de la population:

\[CO_{2} = \frac{CO_{2}}{TEP} \frac{TEP}{PIB} \frac{PIB}{POP} POP\]

Donc étant dans un monde où la population est en croissance (et que l'on ne souhaite que personne ne meurt –> pauvreté), il y a trois choix qui s'offrent à nous:

  1. produire autant d'énergie en émettant moins de CO2 (10% d'optimisation sur 50 ans et pas d'optimisation au niveau mondial depuis dix ans),
  2. produire autant de richesse avec moins d'énergie (optimisation de 30% sur 50 ans, 0.5% par an ces 10 dernières années),
  3. se contenter individuellement de moins de richesse

Et il faudrait diviser par 3 la production de CO2.

Les deux premiers sont de l'optimisation technique et le dernier est de la sobriété.

Les seules pays qui ont ratifié la COP21, sont ceux qui n'ont pas de ressources fossiles chez eux.

Optimisation de la production énergétique

Pour le choix 1., il y a deux possibilités soit produire de l'énergie décarbonée ou optimiser la production d'énergie à partir des ressources fossiles. La production d'électricité est la principale cause de perte d'énergie lors du passage de l'énergie primaire (ressource brut) à l'énergie final et donc de production de CO2 inutile.

Une manière transitoire est d'utiliser du gaz à la place du charbon.

On peut aussi enfouir le CO2 en le pompant dans les fumée de combustion.

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