L’énergie et ses enjeux

I - Formes d’énergie

L'activité humaine dépend de l'énergie : transport, services de communication, industrie, etc. Entre 1970 et 2010, les besoins mondiaux ont augmenté de 80% (=> Ressources et consommation énergétiques mondiales)

L'énergie se présente sous différentes formes dont les principales sont :

**Tab.** - *principales formes d'énergie*.
Forme d'énergie	Provenance
Rayonnement	Onde électromagnétique, photon
Mécanique	Mouvement, position
Thermique (interne)	Agitation moléculaire (liaisons intermoléculaires)
Chimique	Liaison entre atomes
Nucléaire	Cohésion du noyau atomique
Electrique	Transfert de charges électriques

II - Énergie et puissance

⇨ L'énergie consommée par un appareil est proportionnelle à sa durée d'utilisation. Un appareil qui fonctionne deux fois plus longtemps va consommer deux fois plus d'énergie. Le coefficient de proportionnalité est la puissance de l'appareil :

\[ \bbox[yellow, 4px, border:1px solid red] { E=P \times t } \]

avec \(E\) en joule (\(J\)), \(P\) en watt (\(W\)) et \(t\) en seconde (\(s\)).

La puissance ne dépend que de l'appareil utilisé (c'est donc une caractéristique de l'appareil), alors que l'énergie consommée dépend aussi de la durée d'utilisation.

⇨ L'unité usuelle de l'énergie est le wattheure (symbole Wh) :

\[ \bbox[yellow, 4px, border:1px solid red] { 1 \text{ }Wh = 3600 \text{ }J } \]

III - Les conversions et les chaînes énergétiques. Stockage de l’énergie

⇨ On représente généralement le fonctionnement d'un convertisseur sous la forme d'un diagramme : la chaîne énergétique (ou la chaîne de puissance...)

Exemple : une pile est un convertisseur d'énergie. Elle convertit l'énergie chimique des réactifs qu'elle contient en énergie électrique. l'énergie absorbée par le convertisseur est de l'énergie chimique. La pile prend en charge le fonctionnement du circuit électrique. L'énergie utile au fonctionnement de la charge est de l'énergie électrique.

IV - Principe de la conservation de l’énergie. Rendement

⇨ L'une des propriétés très importante de l'énergie est qu'elle se conserve. L'énergie ne peut pas être créée ni détruite, elle se transforme uniquement. On peut alors réaliser le bilan d'énergie d'un convertisseur :

\[ \bbox[yellow, 4px, border:1px solid red] { E_{abs}=E_{u}+\text{Pertes} } \]

⇨ Le rendement indique le pourcentage de l'énergie absorbée qui a été convertit en énergie utile. Il est donc toujours inférieur ou égale à 100% (on dit alors que le convertisseur est parfait ou idéal) !

\[ \bbox[yellow, 4px, border:1px solid red] { η=\dfrac{E_{u}}{E_{abs}}=\dfrac{P_{u}}{P_{abs}} } \]

Remarque. Attention aux notations : E = E_reçue ; E_finale = E_initiale + E_reçue ; ΔE = E_finale - E_initiale = E_reçue = E ; ce qui conduit à écrire que ΔE = E. Si l'on perd le sens de ce qu'on écrit, on finit par se demander à quoi sert le Δ !

V - Ressource d’énergie dite « renouvelable »

⇨ Une énergie est considérée comme renouvelable si son renouvellement naturel est assez rapide à l'échelle humaine.

**Tab.** - *classification et exemples de sources d'énergie*.
Énergies non renouvelables	Énergies renouvelables (EnR)
- énergie fossiles (gaz, pétrole, charbon) - énergie nucléaire (uranium)	- énergie solaire - énergie hydraulique - énergie éolienne - énergie géothermique - énergie biomasse - énergie hydrolienne, houlomotrice, marémotrice