Diapositive 1

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Lénergie dans lavenir
Pascale Chelin, Johannes Orphal
2009
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Lénergie dans lavenir

• Deux parties
• introduction, énergies renouvelables J. Orphal
• radioactivité, énergie nucléaire P. Chelin

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Lénergie dans lavenir

• Contact
• Univ. Paris-12, UFR Sciences, Bât. P1, Salle 325
• orphal_at_lisa.univ-paris12.fr, 0145176555
• www.lisa.univ-paris12.fr/orphal

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Lénergie dans lavenir

• Partie I
• Chapitre 1 Lénergie
• Chapitre 2 La consommation et les ressources
• Chapitre 3 Le soleil et lénergie solaire
• Chapitre 4 Utilisations directes de lénergie
  solaire
• Chapitre 5 Utilisations indirectes de lénergie
  solaire
• Chapitre 6 Autres énergies renouvelables

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Lénergie dans lavenir

• Sources
• World Energy Outlook http//www.worldenergyoutloo
  k.org/
• International Energy Agency http//www.iea.org/
• Peak Oil Association http//www.peakoil.net/
• Institut Français du Pétrole http//www.ifp.fr/
• ADEME http//www.ademe.fr/

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Lénergie dans lavenir

• Partie I
• Chapitre 1 Lénergie

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1. Lénergie
1.1. Notion de lénergie
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1. Lénergie
1.1. Notion de lénergie Parmi les diverses
propriétés des objets matériels, lénergie est
lune des plus importantes, mais aussi lune des
plus abstraites, car elle nest pas directement
tangible. Lénergie se présente sous des formes
très diverses. Pour chacune dentre elles, les
comparaisons que lon peut effectuer, montrent
que lénergie dun système physique dépend de
létat dans lequel il se trouve.
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1. Lénergie
1.1. Notion de lénergie De plus, les diverses
formes dénergie peuvent plus ou moins
partiellement se transformer les unes en les
autres. Cest cette possibilité qui a permis
didentifier, sous des phénomènes dapparence
différente, la présence dune grandeur unique,
lénergie.
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ADEME
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Observer, comprendre, quantifier, optimiser les
transformations de lénergie autour de nous
Wachowski 1999
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1. Lénergie

• 1.2. Les formes les plus courantes de lénergie
• 1.2.1. Les énergies mécaniques
• énergie cinétique
• énergie de gravitation
• énergie élastique
• travail

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a) Lénergie cinétique
Cest lénergie associée au mouvement dun objet.
Elle est proportionnelle à la masse m et au
carré de la vitesse v de lobjet (dans les
limites de la mécanique classique,
non-relativiste). Ecin ½ m v2
Newton, Leibniz, Laplace, Helmholtz
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b) Lénergie de gravitation
Deux corps massifs sattirent cest la force de
gravitation. La pesanteur est la force exercée
par la Terre sur les objets dans son voisinage.
A cette force correspond une énergie de
gravitation, plus élevée lorsque les corps sont
éloignés lun de lautre que lorsquils sont
proches. Elle est dite potentielle, parce quelle
se manifeste à nous que lorsquelle se convertit
en une autre forme dénergie.
Epot m g z
Newton, Einstein
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c) Lénergie élastique
Cest une énergie potentielle associée aux
déformations des objets élastiques, comme la
tension dun ressort ou la compression dun gaz.
Eélast ½ k x2
Oscillateur harmonique
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d) Le travail
Ce terme désigne un transfert dénergie réalisé
en exerçant une force dont le point dapplication
se déplace, par exemple en soulevant un poids.
W ? F dr
Cours Physique L1
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1. Lénergie

• 1.2. Les formes les plus courantes de lénergie
• 1.2.1. Les énergies mécaniques
• énergie cinétique
• énergie de gravitation
• énergie élastique
• travail

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1. Lénergie

• 1.2. Les formes les plus courantes de lénergie
• 1.2.2. Les autres énergies
• énergie calorifique
• énergie électrique
• énergie radiative
• énergie chimique
• énergie nucléaire

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e) Lénergie calorifique
A léchelle atomique, la chaleur se traduit par
un mouvement désordonné, mais suivant des lois
statistiques, plus ou moins rapide des atomes et
molécules. A notre échelle, la chaleur constitue
la forme dénergie mise en jeu lorsque la
température varie ou lorsquun matériau change
détat (fusion de la glace, évaporation de
leau). La chaleur peut se transférer de proche
en proche, sans se transformer en une autre forme
dénergie (conduction calorifique).
Fourier, Carnot, Joule, Kelvin, Clausius
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f) Lénergie électrique
Les particules électriques exercent les unes sur
les autres des forces électriques,
proportionnelles à leurs charges électriques.
Contrairement à la gravitation, ces forces
peuvent être aussi répulsives. Une énergie
potentielle est associée aux forces électriques
entre charges. Lénergie électrique peut être
transportée (sous forme de charges séparées) sur
des très grandes distances dans des câbles
conducteurs (métaux),
Coulomb, Gauss
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g) Lénergie radiative
Le rayonnement (ondes électromagnétiques,
photons) transporte de lénergie même dans le
vide sur des très grandes distances (cas de
lénergie solaire). Cette énergie est inversement
proportionnelle à la longueur donde du
rayonnement électromagnétique.
Erad h n h c / l
Newton, Maxwell, Kirchhoff, Planck, Einstein
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h) Lénergie chimique
Lénergie chimique est associée à la liaison des
atomes en molécules. Puisquelle modifie la
composition et donc lénergie chimique des corps,
une réaction chimique saccompagne dune
transformation de cette énergie en une autre
forme dénergie, le plus souvent en chaleur.
example CH4 2O2 ? 2 H2O CO2 891 kJ/mol
Berthelot, Hess, Pauling
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1. Lénergie

• 1.2. Les formes les plus courantes de lénergie
• 1.2.2. Les autres énergies
• énergie calorifique
• énergie électrique
• énergie radiative
• énergie chimique
• énergie nucléaire

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1. Lénergie
1.3. Transfomation de lénergie La
transformation de lénergie concerne les
possibilités de passage de la forme primaire
(délivrée directement par la source) en une forme
secondaire (cible). Cette conversion est
associée à un rendement.
source
cible
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1. Lénergie
1.3. Transformation de lénergie
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Transformations ? Rendements ?
Wachowski 1999
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1. Lénergie
1.4. Conservation de lénergie La
caracteristique la plus remarquable de lénergie
est quelle se conserve toujours. Lorsquelle est
transférée dun système à un autre, ou
lorsquelle change de forme, il ny a jamais ni
création ni déstruction dénergie. Si un objet a
perdu de lénergie, la même quantité a été gagnée
par un autre objet communiquant avec le premier.
De même, lorsque lénergie change de forme, le
bilan est toujours équilibré.
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1. Lénergie
1.4. Conservation de lénergie Cest par abus de
langage que lon entend parler par les journaux,
les économistes, les hommes politiques de
 production dénergie  et de  perte
dénergie , puisque lénergie ne peut être ni
créée ni perdue. Si lénérgie se conserve
toujours, ses diverses formes ne sont pas du tout
équivalentes car toutes les transformations
concevables ne sont pas réalisables.
lentropie
Clausius, Nernst
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1. Lénergie
1.5. Mesure de lénergie Il nest pas possible
de mesurer lénergie directement. Pour chaque
forme dénergie il y a des possibilités de la
quantifier par des transformations adaptées. Il
existe beaucoup dunités différentes pour
lénergie. Les facteurs de conversion sont bien
définis. Pour la plupart des énergies on peut
les calculer à partir des paramètres pertinents
(comme par exemple la masse et la vitesse pour
lénergie cinétique).
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1. Lénergie
1.5. Mesure de lénergie
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1. Lénergie
1.5. Mesure de lénergie
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1. Lénergie
1.5. Mesure de lénergie Quelques facteurs de
conversion 1 cal (calorie) 4.1868 J (Joule) 1
kWh (kilo-Watt-heure) 3.6 106 J 3.6 MJ 860
kcal 1 BTU (British Thermal Unit) 1055 J 1
baril de pétrole 159 litres 136 kg 1 tep
(tonne équivalent de pétrole) 42 GJ 11.7
MWh
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World Energy Council
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1. Lénergie
1.6. Energies diluées ou concentrées Bien que
lénergie soit une seule et même grandeur
physique, ses diverses formes présentent des
caractéristiques très différentes. Dans la
pratique le choix de tel ou tel type dénergie
dépendra du type dapplication et du but
poursuivi.
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1. Lénergie
1.6. Les énergies diluées ou concentrées Les
énergies diluées Lénergie de gravitation Il
faut faire chuter 3.67 tonnes deau de 100 m
pour obtenir seulement 1 kWh. Lénergie
cinétique Lénergie cinétique dune voiture de 1
tonne roulant à 100 km/h nest que 0.1 kWh.
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1. Lénergie
1.6. Les énergies diluées ou concentrées Les
énergies moyennement concentrées Les énergies
calorifique, électrique, radiative, chimique 0.1
kWh pour faire fondre 1 kg de glace 0.7 kWh
pour vaporiser 1 kg deau à 100C 0.1-5.0 kW
pour les appareils électroménagers 12 kWh par
combustion de 1 kg de pétrole
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1. Lénergie
1.6. Les énergies diluées ou concentrées Lénergi
e concentrée Lénergie nucléaire 100 000 kWh à
partir de 1 kg duranium Une centrale nucléaire
de 1 MW consomme 27 tonnes duranium par an,
alors quune centrale thermique de même
puissance consomme par an 1 500 000 tonnes de
pétrole.