• Accueil
  • > Recherche : energie fossile

Partie III

29032008

L’énergie solaire et la nanotechnologie, l’énergie du futur 

  Nous vivons à une époque où le coût de l’énergie bat tous les records, le simple fait de vivre coûte cher. Il ne fait plus guère de doutes aujourd’hui que l’utilisation  de l’énergie fossile est devenue une menace imminente pour l’équilibre de notre biosphère.  C’est pourquoi nous cherchons des solutions pour produire une énergie propre et abondante.
  L’énergie solaire est une solution, en effet le soleil émet suffisamment d’énergie en direction de la Terre quotidiennement pour combler tous ses besoins en énergie 10 000 fois. Mais les panneaux solaires actuels sont lourds, coûteux à fabriquer et ne convertissent que 20 % de l’énergie solaire dans le meilleur des cas.
  Grâce à l’apport de la nanotechnologie, on pourrait capturer  les radiations infrarouges avec une efficacité de 80% !
Depuis quelques années, des chercheurs travaillent à mettre au point des panneaux solaires flexibles, a base de nanotechnologie, qui peuvent épouser les formes et le relief de supports divers, voire même peints sur les surfaces. 


I Expérimentation 
 
  

 Des chercheurs de l’Université de Toronto ont inventé un matériau sensible à l’infrarouge qui convertit la lumière du soleil en énergie électrique cinq fois mieux que la technologie conventionnelle. Des scientifiques ont combiné des boîtes quantiques avec un polymère afin de composer un plastique capable de détecter de l’énergie dans les rayons infrarouges. Les boîtes quantiques sont de très petites structures semi-conductrices. Invisible à l’oeil nu, la lumière infrarouge est émise en très faibles quantités par la plupart des télécommandes des appareils tels que les téléviseurs et les lecteurs de DVD. C’est une source d’énergie très peu exploitée.
  Le nouveau matériau composite agit comme une pellicule qui «capte» l’énergie solaire. La pellicule peut être appliquée à n’importe quelle surface, un peu comme la peinture sur un mur. Mais plutôt que d’appliquer une couche de peinture sur un mur, il est plus efficace de transformer le mur en appareil capteur d’infrarouge.
  Non seulement cette innovation fait oublier cette réputation d’inefficacité de l’énergie solaire, mais de plus elle règle la question si agaçante de la recharge des appareils sans fil et ouvre la voie à un monde réellement «sans fil».
   

II Des panneaux solaires révolutionnaires à base de nano particules   

La compagnie Nanosolar prévoit de produire des panneaux solaires en masse en 2008 à base de nano particules. Les nanotechnologies sont capables de fournir pour un prix très réduit de l’électricité solaire sans avoir recours au silicium

1) Des panneaux photovoltaïques classiques 

Traditionnellement, les cellules photovoltaïques sont constituées de semi-conducteurs à base de silicium , de sulfure de cadmium ou de tellurure de cadmium . Les panneaux photovoltaïques transforment l’énergie lumineuse en énergie électrique. La première génération de ces panneaux était fabriquée à base de silicium, un matériau dispendieux dont une grande partie était gaspillé lors du procédé de fabrication, entraînant un coût des panneaux de trois dollars par watt . C’est-à-dire trois fois plus que le coût de l’électricité produite avec des centrales au charbon, donc peu intéressant, entre autre, pour les pays en voie de développement. De plus, comme les panneaux au silicium sont lourds et fragiles, ils sont coûteux à expédier. Une deuxième génération de panneaux a été fabriquée avec la technologie des couches minces, pour donner des produits plus légers mais très complexes à fabriquer puisque le dépôt des couches successives de matériaux exige des chambres sous vide. 

2) Films souples de CIGS   

Le secret de la réussite du procédé Nanosolar réside dans la répartition de chacun des quatre éléments CIGS dans l’encre. Celle-ci devenant la couche sensible qui transforme l’énergie des photons en énergie électrique. Les panneaux de Nanosolar peuvent produire de 5 à 10 fois plus d’énergie électrique que les panneaux classiques et visent une baisse de 90% des prix de vente. De plus, elle permet de fabriquer des films 200 à 300 fois plus minces que ceux qui sont utilisés dans les cellules traditionnelles au silicium.
   Mais ce n’est pas tout, car la devise (déposée) de Nanosolar « Poser un panneau solaire sur chaque immeuble » pourrait se traduire par des applications révolutionnaires. En effet, la minceur et la souplesse du support permettent d’épouser toutes les formes architecturales et pourraient, à terme, servir de « peau » aux toits des grands immeubles de bureaux et des centres commerciaux pour les alimenter en énergie 
  

3) Vers des maisons indépendantes en énergies !   

Nanosolar a construit à San José en Californie une usine dont l’objectif est de produire 200 Millions de cellule solaire par an, pour une puissance cumulée de 430 mégawatts (qui pourrait alimenter 300 000 habitations), soit plus que a capacité de toutes les autre usines américaines de panneaux solaires réunies. La société a été retenue par le Secrétariat à l’énergie américain, qui lui a alloué 20 des 168 millions de dollars investis par le Gouvernement dans le solaire d’ici 2009. Le 18 décembre 2007, Nanosolar a livré ses premiers panneaux photovoltaïques en Allemagne.
  L’entreprise mise sur la baisse des prix des panneaux solaires qui devraient susciter une forte croissance de la demande en cette période de hausse des prix des énergies fossiles. Dans les pays africains, mais aussi en Chine, en Inde, et dans la plupart des pays au climat très ensoleillé, il sera désormais beaucoup plus économique de produire l’électricité avec des panneaux solaires plutôt qu’en brûlant du charbon. A la limite, chaque maison pourrait même être quasi-indépendante et ne plus être reliée au réseau électrique ! 


III La nanotechnologie sauvera-t-elle la planète ?     

La compagnie Nanosolar, a mis en place un procédé novateur issu de la nanotechnologie qui a permis de fortement rentabiliser la production, une rentabilité qui aura pour conséquence de faire baisser le prix du kWh solaire. Cette percée est un signe révélateur du potentiel industriel des nanotechnologies dans le domaine énergétique, il préfigure probablement une nouvelle ère pour notre gestion de l’énergie.  1) Des énergies encombrantes      

On a beaucoup parlé ces derniers temps d’améliorer puis de multiplier les centrales nucléaires classiques, mais leurs coûts en terme de maintenance, de gestion des déchets, de démantèlement et de risques limite fortement leur prolifération. Plus accessibles sont les petites unités de productions d’énergie renouvelable comme les parcs éoliens ou les fours solaires, mais le nombre considérable de ces petites unités qu’il serait nécessaire de construire est exorbitant (sans doute plus de dix mille, rien qu’en France), ce qui est difficilement gérable et fort coûteux en espace et en matériaux de fabrication.  2) Une révolution technologique  

En fait, la révolution technologique la plus prometteuse dans un futur proche n’appartient pas au domaine des grosses ou moyennes structures mais plus probablement à celui des nano structures. La nanotechnologie connaît en effet une telle progression qu’elle pourrait bien aboutir prochainement à des microcomposants (utilisables en quantités astronomiques) capables de produire et de stocker l’énergie solaire aussi efficacement que des cellules biologiques spécialisées. L’utilisation des nano structures permettrait ainsi une grande flexibilité et une grande économie de matériaux car une simple couche d’un micromètre d’éléments actifs est en principe suffisante. Avec son projet d’usine, la compagnie Nanosolar montre qu’il est désormais tout à fait possible de trouver, dans ce domaine, des solutions technologiques associant performance et coût de production, dès lors le marché des cellules photovoltaïques pourrait bien connaître prochainement une explosion semblable à celle qui secoua en son temps la micro-informatique.
  Vers quoi pourrait nous mener cette révolution ? Si le nombre d’unités individuelles de production d’électricité solaire parvient un jour à égaler ou à dépasser celui des micro-ordinateurs, et si nous trouvons des solutions viables pour le stockage de cette énergie, on pourrait s’acheminer vers une transformation complète de notre gestion énergétique : d’une part notre consommation sera à 100% électrique, et d’autre part notre réseau passera d’un système centralisé vers un système décentralisé, c’est-à-dire qu’à l’instar de l’information aujourd’hui, l’électricité pourra s’échanger et se réguler via un réseau électrique de type Internet. 
Mais avant d’en arriver là, de nombreux progrès restent encore à faire. Pour y parvenir, rien de tel qu’une recherche dynamique et inventive comme celle qui anime actuellement le petit monde de la nanotechnologie.
3) Consommation énergétique en France    

Prenons les chiffres de la consommation énergétique totale d’un pays développé comme la France : 
-
Energie primaire totale utilisée (secteur énergétique compris) : 135 kWh/jour par habitant
-Consommation finale énergétique (hors secteur énergétique) : 80 kWh/jour par habitant   
 
La différence vient essentiellement du très faible rendement des centrales électriques. Avec une énergie renouvelable comme le soleil, des véhicules électriques et une meilleure isolation des bâtiments, il serait théoriquement possible de diviser par deux l’énergie totale consommée en France, passant de 80 kWh/jour par habitant à seulement 40 kWh/jour par habitant.              
  
  
L’ensoleillement moyen en France est de 4 kWh/m2 par jour (de 2 à 7 kWh/m2 dans le monde), il suffit donc, toujours en théorie, que chaque être humain réserve une surface d’au moins 10 m2 pour collecter l’énergie solaire. Dans la pratique la rentabilité des futurs panneaux solaires n’excédera probablement pas les 50% (il est actuellement de 36% dans les laboratoires), ce qui implique une surface d’au moins 20m2 par personne. Il se trouve que cette surface est du même ordre de grandeur que la surface de toiture par habitant (l’inverse de la densité d’une ville comme Paris donne 50m2 par habitant, soit environ 20m2 de toiture en tenant compte de la voirie). Quantitativement parlant, cette perspective n’est donc pas une utopie.    

4) Un profond changement    

Reste que pour qu’une telle entreprise réussisse, il sera nécessaire de moderniser profondément l’industrie du bâtiment : elle devra notamment s’adapter pour intégrer complètement les nouveaux matériaux dans ses structures, que ce soit dans le domaine de la production d’électricité photovoltaïque (tuiles, vitrage, peinture…) ou dans celui du stockage (pile à combustible ou super condensateurs intégrés dans les murs et les planchers des bâtiments).   Si la quantité d’énergie ainsi collectée n’est toujours pas suffisante, et dans l’hypothèse qu’on aboutisse effectivement un jour à des matériaux photovoltaïques aussi malléables qu’une peinture, il faudrait étendre cette initiative à toutes les infrastructures de la voirie et, à la limite, pourquoi ne pas imaginer l’asphalte photovoltaïque ? Les routes de France représentent une surface de l’ordre de 4 milliards de m2, en termes d’énergie solaire cela représente en pratique plus de 150kWh/jour et par habitant, soit plus de trois fois nos besoins énergétiques… De plus un tel système ferait d’une pierre deux coups puisque le réseau électrique et le réseau routier se confondraient.




Partie II

2032008

 Le solaire, une énergie prometteuse

 

  Le Soleil est une étoile parmi les milliards de notre galaxie.il mesure 1 392 000 km de diamètre soit 109 fois le diamètre de
la Terre.
Il est la principale source d’énergie, de lumière et de chaleur dans le Système solaire, ce qui a permis la vie sur Terre. C’est aussi la seule étoile dont il est possible d’observer la composition de près. Le Soleil ne tourne pas aussi rond partout : alors que sa surface effectue une révolution tous les 25,40 jours à l’équateur, il ne lui faut pas moins de 36 jours aux pôles. Cette rotation est responsable de l’attractivité. En tournant sur lui-même il crée un champ magnétique 5 000 fois plus intense que celui de la Terre. L’énergie solaire se crée profondément dans le noyau du Soleil. C’est là où la température (15 000 000 °C) et la pression (340 milliards de fois la pression terrestre au niveau de la mer) est si intense que des réactions nucléaires ont lieu. Ces réactions provoquent la fusion de quatre protons (noyaux d’hydrogène) pour former une particule alpha (noyau d’hélium). La particule alpha est environ 0,70 % moins massive que les quatre protons. La différence de masse est transformée en énergie et transportée vers la surface du Soleil, par un processus de convection, où elle est libérée sous forme de lumière et de chaleur. L’énergie générée dans le noyau met un million d’années pour atteindre la surface. Chaque seconde, 700 millions de tonnes d’hydrogène sont converties en hélium. Dans le processus, 5 millions de tonnes d’énergie pure sont libérées. La chromosphère est située au-dessus de la photosphère. L’énergie solaire passe à travers cette région sur son chemin depuis le centre du Soleil.  Le soleil fournit u ne énergie lumineuse colossale à la Terre ( 10.000 fois l’énergie nécessaire selon le cerdecam). Une abondance qui reste toutefois difficile à maîtriser. Si le solaire offre des conditions efficaces de production à l’échelle domestique, les coûts de transformation des flux solaires en énergie directement utile sont enco re trop élevé s pour en fair e une alterna tive véritable ment crédible au « pétrole ». Sans parler des questions liées à son stockage et à sa répartition spatiale et temporelle (jour et nuit). Une situation qui évolue toutefois rapidement. Plusieurs facteurs convergent en effet pour rendre la mariée plus belle aux yeux de tous. L’opinion publique des grands pays industrialisés (USA compris suite aux terribles ouragans qui ont touché la Floride) est tout d’abord de plus en plus sensibilisée et concernée par les questions environnementales, créant ainsi un contexte favorable au développement des énergies alternatives. Une véritable demande est en train de naître pour des énergies dîtes sûres ou fiables et ne demandant pas d’entretien, au premier rand desquelles se trouve le solaire.  L’évolution des ventes mondiales des cellules solaires et des modules associés ont excédé 3 Md$ en 2004, soit une croissance de plus de 25% sur un an. Conscients de leur impuissance face à la flambée des prix de l’or noir, les pouvoirs publics commencent à se mobiliser et lancer des projets d’ampleur autour du solaire. La plus grande centrale solaire du monde, d’une superficie de plus de 30 terrains de football, a été inaugurée aux abords de Leipzig. Elle alimente 5000 foyers. Le Portugal construit depuis 2006 dans le sud du pays, à Moura, la plus grande centrale solaire photovoltaïque du monde qui sera achevé dans le meilleur des cas en 2009. C’est BP Solar l’une des plus grande entreprise spécialisée dans le solaire qui assurera le projet.   Plus généralement, les programmes de systèmes photovoltaïques s’initient en Californie, au Japon et en Allemagne. Pour le moment, le défi mondial est de produire une cellule coûtant moins d’un dollar par watt, avec une simple chaîne de production. L’inconvénient des systèmes photovoltaïques est le coût du silicium, matériau le plus fréquemment utilisé pour les fabriquer. C’est principalement cette raison qui explique que l’énergie solaire est généralement plus coûteuse que l’électricité générée par combustion de charbon, d’huile ou d’autres combustibles fossiles. Une des façons de réduire ce coût consiste à équiper les panneaux de loupes permettant de concentrer le soleil sur une plus petite surface de composants et ainsi améliorer le rendement. Le système le plus moderne le plus efficace jusqu’à aujourd’hui était le système photovoltaïque d’écrit ici : 

I Le système photovoltaïque

MAQUETTE D’UN PANNEAU SOLAIRE 

Image de prévisualisation YouTube

(nous avons remplacer l’énergie issue du soleil par une lampe) 

Un panneau photovoltaïque se compose de petites cellules qui produisent une très faible puissance électrique ( 1 à 3 W ) avec une tension continue de moins d’1 V. Ces cellules sont disposées en série pour former un module ou panneau permettant de produire une puissance plus élevée. Les panneaux sont finalement interconnectés entre eux (en série et/ou en parallèle) pour obtenir un champ photovoltaïque. Il existe 2 types de systèmes photovoltaïques. 

1) Systèmes photovoltaïques indépendants 

C’est un système photovoltaïque qui alimente l’utilisateur en électricité (sans être connecté au réseau électrique). En effet, ces systèmes appelés aussi  » autonomes  » sont des systèmes qui ne dépendent pas de l’existence d’un réseau d’électricité. C’est bien souvent le seul moyen de s’électrifier lorsque le courant du réseau n’est pas disponible : les maisons en site isolé, sur des îles, en montagne… A titre d’exemple, il est intéressant de savoir qu’en Europe du Sud, 1.200.000 personnes vivent sans électricité, que si l’on construit une maison en dehors d’une région desservie par le réseau, le particulier doit souvent payer très cher le raccordement à celui-ci (en France entre 100.000 et 250.000 FF le km). On voit alors que dans certains cas l’énergie photovoltaïque est de loin la solution la moins chère.                                                                        shma1.jpg
 
 2) Le système de régulation de charge 

Les systèmes de régulation de charge sont des éléments d’un système photovoltaïque qui ont pour but de contrôler la charge et la décharge d’une batterie afin d’en maximiser la durée de vie. Son rôle principal est de réduire le courant lorsque la batterie est presque entièrement chargée. Lorsqu’une batterie se rapproche d’un état de charge complète, de petites bulles commencent à se former sur les électrodes positives. A partir de ce moment, il vaut mieux réduire le courant de charge non seulement pour éviter des dégâts mais aussi afin de mieux atteindre l’état de charge complète. Un courant trop élevé peut provoquer une déformation des électrodes à l’intérieur, ce qui pourrait créer un court-circuit. La durée de vie d’une batterie sera considérablement allongée si l’on évite autant que possible des surcharges importantes et des décharges profondes. Pour ce faire, on sera bien avisé de maintenir la tension par élément de batterie entre 11 V et 14,4 V pour une batterie de 12 V. Les différents types de régulateurs se distinguent essentiellement par la manière dont ils empêchent la surcharge…  On peut citer à titre d’exemple : 

  • système autorégulant avec diode de blocage 
  • régulateur parallèle 
  • régulateur série 
  • régulateur séquentiel (pour courant fort) 

shma2.jpg

Schéma général d’un système de régulation de charge 

Parmi les applications les plus courantes de systèmes de ce genre, on peut citer les applications d’éclairage (bouées marines, éclairage public), capteurs d’environnement, applications de télécommunications (stations relais), navigation électrique, habitations isolées. Dans les pays en développement, de tels systèmes sont souvent la seule possibilité d’amener un minimum d’approvisionnement en énergie à des régions isolées.   

3) Les batteries 

Il existe très peu d’installations autonomes qui n’ont pas besoin de stocker de l’énergie, cependant, elles existent. 

  • L’énergie photovoltaïque peut faire fonctionner une pompe pour les besoins en eau dans une région isolée sans forcément avoir recours à une batterie de stockage. 
  • Une autre utilisation serait pour pomper l’eau d’une piscine. 
  • On peut aussi relier des ventilateurs directement sur les panneaux PV si on se contente des heures de soleil pour leur fonctionnement. 

Une batterie s’impose, cependant dans la majorité des cas. Cette batterie aura pour rôle de maintenir en service une charge en période de faible ensoleillement ou en l’absence d’ensoleillement. Dans les systèmes nécessitant un stockage de l’énergie électrique, la batterie électrochimique à accumulateur constituera souvent l’option la plus simple et la plus adéquate. En effet, une batterie peut se connecter directement à un module photovoltaïque sans la moindre conversion ni transformation La capacité nominale, C, d’une batterie s’exprime en ampère-heure (Ah) au régime de C/10, c’est-à-dire la capacité pour un temps de décharge de 10 heures. Ainsi une batterie de 100 Ah fournira idéalement un courant de 10 A pendant 10 heures. Cependant, la capacité réellement disponible est en général inférieure à 80 % de la capacité nominale.  Le rendement énergétique d’une batterie se calcule en watt-heure (Wh) et se définit comme le rapport de l’énergie de décharge complète à l’énergie de charge complète. Il est de 73 % pour les batteries plomb-acide. Le rendement en Ah est le rapport des Ah déchargés sur les Ah chargés. Il atteint des valeurs de 80 à 85 % pour une charge complète. 

shma3.jpg

 Modélisation d’un système utilisant les batteries 

4) Système connecté à un réseau local 

Dans certains cas, on alimentera un grand utilisateur à partir de cellules photovoltaïques. L’exemple le plus courant est celui d’une petite île où le réseau local servant à l’approvisionnement d’énergie des habitants sera alimenté par l’énergie solaire. De tels systèmes ont souvent une puissance de 10 à 100 kWc (puissance de crête) ou plus. 

shma4.jpg 

Schéma général d’un système connecté à un réseau local 

On remarque que les utilisateurs n’utilisent pas seulement des appareils à courant continu, et c’est pourquoi un convertisseur CC/CA alimentera un réseau à courant alternatif à partir d’un groupe de batteries. Pour obtenir un meilleur rendement global du système, on n’utilisera pas de système autorégulant comme celui discuté au paragraphe 4.1.1., mais on établira la connexion entre le champ photovoltaïque et la batterie à l’aide d’un convertisseur CC/CC. Ce convertisseur doit faire en sorte que le champ photovoltaïque soit toujours à son point de fonctionnement optimal.  Tous ces schémas nous montrent bien que l’utilisation du solaire n’est pas un fait nouveau et que ce dernier peut déjà répondre à des consommations énergétiques de faibles ou de moyennes ampleur. Nous insisterons bien sur le fait que ces utilisations de l’énergie solaire ne représentent qu’une infime partie de l’énergie dégager par le soleil durant la journée. Ce gaspillage énergétique sera résolut par la dernière partie du dossier qui est l’amélioration du système photovoltaïque grâce à la nanotechnologie. En effet, les nanotechnologies apportent ici des éléments de réponse. Le solaire pourrait en effet finir par tenir ses promesses grâce à la mise au point de panneaux solaires flexibles ou de revêtements à base de nanomatériaux. Si de nombreuses questions subsistent sur ces technologies (fragilité en particulier), l’objectif est bien de réduire drastiquement le ratio (coût/performance) des panneaux. En réalisant de simples manipulations au niveau des cellules photovoltaïque comme intégré de minuscules cristaux de dioxyde de titane on augmente leurs capacités à capter l’énergie délivrée par le soleil. Si cette manipulation permet d’amélioré le rendement des cellules solaire, imaginons les possibilités que nous ouvre la nanotechnologie. Ces ainsi que des PME américaines telles que Nanosys, Nanosolar, Konarka et l’israëlien Orionsolar ont créé de fines pellicules plastiques très efficaces pour capter la lumière et la transformer en énergie. Ces panneaux solaires souples peuvent se dérouler sur les toits, s’intégrer dans les matériaux plastiques ou textiles… et sont à même de produire de l’électricité à un coût inférieur d’un tiers à celui d’un panneau classique. Les innovations permises par les nanotechnologies semblent très larges. Le Professeur Ted Sargent de Toronto explique ainsi que son équipe a créé « à partir de cristaux semi-conducteurs d’une taille de 3 ou 4 nanomètres, des nanoparticules pouvant être dispersées dans n’importe quel solvant de base « Si l’énergie solaire est encore loin d’être véritablement maîtrisée, le niveau de performance de cette solution ne cesse de s’accroître. A côté du mythe hydrogène, le solaire apparaît dès lors comme véritablement complémentaire et porteur d’espoirs concrets. 

La Partie III traitant principalement de la nanotechnologie, nous vous conseillons de lire cette article qui définit cette notion afin de mieux comprendre la suite.




Partie I

2032008

Les Energies fossiles, une ressource en voie de disparition

 

I Définition

1) Qu’est-ce qu’une énergie fossile ?

On appelle énergie fossile, l’énergie qui a été issue de la fossilisation des êtres vivants. Se sont des résidus de la transformation organique. On tire cette énergie de l’exploitation du pétrole, du gaz et du charbon. Ces hydrocarbures sont issues de la décomposition au cour du temps d’organismes vivants. Malheureusement, contrairement aux énergies renouvelables, la production des énergies fossiles s’épuise à mesure que les réserves de la planète se tarissent. De plus, leurs combustions sont néfastes pour l’environnement et entraînent la production de gaz à effet de serre.

2) Histoire

Tout au long du XX ème et XXI ème siècle, c’est nottement, grâce aux énergies fossiles que s’est développé l’industrie dans certaines régions du monde. Elle a non seulement remplacé l’énergie des moulins à eau et l’énergie thermique, mais a permit également un développement sans précédent du transport routier et aérien.

II Inconvénients

1) Quantités limités

Le pétrole, le gaz et le charbon représentent à eux seul, près de 83% de l’énergie consommée dans le monde. Etant donnée que les ressources naturelles de la planète dates de plusieurs centaines de millions d’années, il est donc normal que leurs réserves soient estimées en quantités limitées. On peut noter qu’en matière de pétrole, 1ere source d’énergie au monde, sa réserve principale se situe au Moyen-Orient, une zone où la stabilité politique n’est pas réellement assurée. Les réserves d’énergies fossiles étant plus ou moins limitées, ainsi qu’au rythme de la consommation mondiale, leurs épuisements doivent être envisagés. Dans le cadre du pétrole, on peut se permettre de parler de pic pétrolier. On peut constater que les réserves de combustibles fossiles s’épuisent environ un million de fois plus vite que la nature a prise pour la créer.

2) La pollution

La combustion des énergies fossiles produit du gaz à effet de serre, ainsi que des rejets polluants dans l’atmosphère.

globalcarbonemissionbytypefr.png

De nos jours, l’utilisation des combustibles fossiles provoque un déséquilibre au niveau du cycle du carbone, ce qui entraîne une augmentation considérable de gaz à effet de serre dans l’atmosphère provoquant ainsi, de nombreux bouleversements climatiques.

Le Cas du Charbon : Il existe deux familles de charbon : le charbon de bois et le charbon de terre. -le charbon de bois n’est en rien une énergie fossile, puisse qu’il s’agit de la transformation de bois en charbon. -le charbon de terre, au contraire, n’est rien d’autre que le charbon fossile. Il excite plusieurs types de charbon de terre, différenciés grâce à leur teneur en carbone et leur pouvoir calorique.

Forme

Pouvoir Calorique (kJ/kg) Teneur en Carbone (%)
La Tourbe 12500 Moins de 50
La Lignite 25000 Entre 50 et 60
La Houille 32000 à 36000 Entre 70 et 93
L’Anthracite 33500 à 34900 Entre 93 et 97

L’inconvénient, est comme pour tout les carburants fossiles, leurs combustions libèrent du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, un phénomène qui est à l’origine de l’accroissement de l’effet de serre atmosphérique.

Le Cas du Pétrole : Le pétrole est un liquide visqueux, qui tire son nom de l’huile de roche. Sa couleur lui a valu le nom d’or noir. Au début du XXI ème siècle, il représentait 40% de la consommation énergétique dans le monde. L’inconvénient, c’est que son transport est à l’origine de nombreuse pollution, tels que les marées noirs ou des incendies. De plus, tout comme le charbon, sa combustion libère du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Le Cas du Gaz Naturel : On appelle gaz naturel, le gaz hydrocarboné provenant du sous-sol terrestre. Elle représentait seulement 20 à 25% de la consommation énergétique mondiale au début du XXI ème siècle, en raison de son transport qui était techniquement et économiquement, moins intéressent que celui du pétrole. L’inconvénient, c’est qu’il est composé en majorité de méthane, et que sa combustion libère des substances relativement polluantes.

3) Effets de la pollution

Les pluies acides sont des pluies dont le PH de l’eau est inférieur 5,6. Cela est dù à des transformations chimiques dans l’atmosphère. Par conséquent, elles détruisent les forêts, la vie dans les lacs, et peuvent même fragilisés les constructions. - Les responsabilités humaines sont très importantes en ce qui concerne l’effet de serre. La concentration en dioxyde de carbone et en méthane a beaucoup augmenté depuis le début de l’age industriel. La principale source d’émission de gaz à effet de serre provient de la combustion des énergies fossiles dans le but de produire de l’électricité, faire fonctionner les usines ainsi que pour les usages domestiques. Les conséquences de l’effet de serre peuvent être environnementaux, alimentaires, sanitaires ou même géopolitiques. La première conséquence conserne la terre puisse qu’elle subit des réchauffements climatiques. - La couche d’ozone est comme un filtre naturel qui nous protège des rayons nocifs émient par le soleil. Elle est en fait, considérée comme le pare-soleil de notre planète. Cependant, à la surface de la Terre, les émissions polluantes des véhicules par exemple, détériorent cette couche d’ozone. La meilleure solution à ce problème reste quand même, de diminuer les gaz responsables de ce phénomène.

III Solution

En France, les gouvernements successifs ont longtemps considéré avoir réglé le problème énergétique, à la fois en terme d’indépendance et en terme de pollution, avec le lancement en 1973 d’un programme nucléaire ambitieux. On s’est très vite rendu compte que ce choix posait autant de problèmes qu’il n’était susceptible d’en résoudre.

1energiesfossilespollutionhtml53b92094.gif

L’accumulation des tempêtes de décembre 1999, l’ensemble des manifestations suscitées par la hausse du pétrole en septembre 2000 et des négociations qui se sont déroulées fin novembre 2000 à la Haye autour du protocole de Kyoto change profondément, et sans doute durablement, la donne. En effet, il va falloir apprendre à se passer des énergies fossiles, qui représentent encore 83 % de la demande d’énergie dans le monde, et développer les énergies renouvelables.

1energiesfossilespollutionhtml1543242d.gif

Il est devenu clair que les réserves d’énergies fossiles ne sont pas infinies et que leur combustion engendre petit à petit, des problèmes écologiques insurmontables et de plus en plus graves. La concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère a augmentée de 50 % en un siècle et la situation deviendra rapidement insoutenable. L’époque où une minorité de la population mondiale pouvait accaparer l’essentiel des ressources énergétiques est pratiquement terminée : il n’y a plus de raison pour qu’un Américain consomme chaque année 8,1 tonnes d’équivalent de pétrole alors que pendant ce temps un Chinois n’en consommerait que 0,9.

Dans une seconde partie, nous tâcherons de vous présenter les bienfaits de l’énergie solaire.




Introduction

2032008

   De nos jours, les hommes sont dépendants des énergies fossiles. Ces énergies non renouvelables ont malheureusement un impact très violent sur notre environnement. En effet, elles se sont révélées très polluantes donc dangereuses pour les hommes mais aussi pour notre écosystème tout entier. Nous remarquons les conséquences de cette pollution atmosphérique tout les jours a travers le réchauffement climatique, les hivers beaucoup plus froids et les étés beaucoup plus chauds, la fonte de la banquise et plus grave encore la disparition de certaines espèces animales. Le danger est encore plus présent depuis que les hommes sont dans l’incapacité de se substituer de ces combustibles. De plus, les combustibles fossiles fournissent la plus part des grandes villes en énergies. La recherche d’une source d’énergie de remplacement est d’autant plus importante car ces éléments fossiles sont amenés à disparaître. De nombreuses formes d’énergies ont été développée mais aucune d’entre elles ne remplissaient les conditions optimales recherchées soient: un coût pas très élevé pour un rendement important, une facilité de fonctionnement  et surtout la préservation de l’environnement.

  Afin de pouvoir étudier un nouveau procédé en profondeur, nous avons décidé de retenir celui qui nous paraissait le plus en relation avec notre époque: L’énergie solaire associée à une avancée technologique la nanotechnologie. Afin d’expliquer notre choix nous vous proposons de nous tourner vers la planète Mars où se trouve peut être la solution aux problèmes énergétiques de notre planète. Actuellement,se trouve sur cette planète deux véhicules robotisés qui exploitent sa surface depuis plus de trois ans alors que leur espérance de vie initiale était estimée à seulement trois mois. La raison de cette survie prolongée réside dans deux innovations issues de la nanotechnologie :
-La première est la grande efficacité des panneaux solaires
-L
a seconde un matériau isolant aérogel qui permet aux robots de ne rien gaspiller de cette énergie.
  Il était même prévu que les robots de la seconde génération embarquent un petit réacteur nucléaire mais devant le succès de la solution solaire les ingénieurs de
la NASA hésitent. On peut donc se demander si ces robots martiens ne seraient-ils pas en train de nous dicter la marche
à suivre pour la gestion énergétique de notre planète? 

Ceci nous montre que ce procédé énergétique est loin d’être une utopie hors de la portée des scientifiques de notre temps. A travers ce dossier nous verrons donc : 
En quoi l’énergie solaire associée à la nanotechnologie pourraient-elles pallier la disparition des énergies fossiles et ainsi limiter la pollution?




ENVIRONNEMENT ET PROGRES Associtation énergétique du futur

19012008

Dans le cadre des TPE (travaux personnels encadrés) de l’année scolaire 2007-2008 nous avons choisit de se tourner sur le thème Environnement et progrès, précisément sur le sujet de L’association énergétique du futur.
Notre écosystème dépérissant de jour en jour en raison du comportement insoucieux et pollueur de milliard d’êtres humains, notre groupe composé d’élèves de première S :D e CHADIRAC Adrien, HAUSS Michaël et de TOLEDE Grégory a choisi de façon unanime de traiter ce sujet.
C’est pourquoi nous avons décidé d’accomplir notre devoir de citoyen en recherchant une solution efficace pour palier la disparition des énergies fossiles sans porter atteinte à notre environnement.

Vidéo d’accueil

Image de prévisualisation YouTube Plan du TPE:

Introduction
I Les énergies fossiles, une ressource en voie de disparition
II Le solaire, une énergie prometteuse
III L’énergie solaire et la nanotechnologie, l’association du futur







mysterestotalbe |
Domain3Wname |
babalysall |
Unblog.fr | Créer un blog | Annuaire | Signaler un abus | tpe2008 ogm
| Etude et conservation des c...
| Les chats