C’est quoi l’énergie ??

Cela fait quelques temps que je parle beaucoup d’énergie dans ce blog, mais ô stupeur, je n’ai jamais expliqué ce que c’était ! Damned, zut, flûte, diantre ! :roll: Il est grand temps que je me rattrape… Et, sous la clameur générale, je vais en profiter pour développer un peu, et parler des énergies. Oui, vous savez, le solaire, la géothermie, la biomasse, l’éolien… Un tas de mots qu’on entend dans les journaux, qui comme souvent, font comme si leurs lecteurs étaient déjà des pros de l’énergie. Manque de temps pour traiter les sujets, manque de place pour les développer ? En même temps, on ne peut pas leur demander d’être experts dans tous les sujets qu’ils développent, ces pauvres journalistes ! C’est pourquoi il est important d’avoir quelques bases sur l’énergie, et sur LES énergies, pour suivre leur blabla.

Tu as déjà vu de l’énergie toi ??

Si vous avez quitté le lycée depuis plus de 6 mois, vous avez certainement oublié ce qu’était l’énergie (oui, on est tous pareils 😉 ). Et pourtant, sa définition est simple ! L’énergie, c’est un indicateur que quelque chose change. C’est tout ?? Et oui, j’espère que vous n’êtes pas trop déçus ! Prenez un truc, n’importe quoi, par exemple une carrosserie de voiture. Mettez un compteur d’énergie sur cette carrosserie. Vous allumez le moteur et vous accélérez, la carrosserie se met à avancer par rapport au sol. Les physiciens disent que sa quantité de mouvement (en gros, sa vitesse) change. Que dit notre compteur d’énergie : l’énergie de la carrosserie augmente ! Boum, vous vous prenez un mur et la carrosserie se déforme : une partie de son énergie augmente, car elle a changé de forme. Par contre, une partie de son énergie baisse car elle a perdu de la vitesse. Si votre carrosserie est un peu élastique, elle va reprendre un peu sa forme d’origine après le choc. Elle perd de l’énergie lors de cette transformation.

En creusant un peu, vous vous rendez bien compte que l’énergie, ça n’existe pas en soi. Personne n’a jamais vu « de l’énergie ». Par contre, c’est une création de nos physiciens qui leur est très utile pour parler entre eux et pour faire comprendre aux autres ce qu’ils observent autour d’eux. Un peu comme nos géologues qui ont créé les longitudes et latitudes sur le globe terrestre pour mieux se comprendre entre eux quand ils parlent de différents endroits sur terre. Par contre, personne n’a jamais vu une longitude se balader sur le sol de son jardin ! Donc, l’énergie, ça sert à parler de ce qui change autour de nous. Rien que pour ça, on peut presque ressentir, ou voir l’énergie, car on ressent les changements autour de nous. Par exemple, la sensation de chaleur sur notre peau, ce n’est rien d’autre qu’un changement de vitesse des molécules de notre peau (elles se mettent à s’agiter plus !), et les physiciens traduisent ça par un transfert d’énergie. Tout simplement :) .

On parle souvent de l’énergie comme d’un flux magique, qui passerait d’un objet à un autre (par exemple la chaleur qui passe d’un objet à un autre). Ou alors d’un flux qu’on pourrait aussi stocker (comme l’énergie contenue dans une batterie). En fait, l’énergie peut être stockée, mais aussi être transférée d’un stock à un autre. Dès qu’il y a un transfert d’énergie, c’est qu’il y a un changement. Par exemple, j’ai une bouteille d’un litre de pétrole. Il ne se passe rien. L’énergie est stockée dans le litre de pétrole. J’approche une flamme, la bouteille prend feu. Il y a une transformation (le pétrole brûle), et cette transformation s’accompagne par un transfert de l’énergie stockée, qui va du pétrole vers l’extérieur de la bouteille (c’est ce qu’on perçoit avec la chaleur, la lumière de la flamme, et la transformation des molécules de pétrole en CO2 et en eau).

Ho la belle transformation, avec un transfert d'énergie bien visible ! | By André Karwath aka Aka (Own work)
Ho la belle transformation, avec un transfert d’énergie bien visible ! | By André Karwath aka Aka (Own work)

Le Red Bull, c’est une source d’énergie ?

Assez de théorie, passons au concret, je sens que vous voulez des exemples ! Vous avez tous entendu parler de l’énergie éolienne. C’est l’énergie du vent, qui vient des molécules d’air qui se déplacent. On dit que c’est une source d’énergie, car on est capable de récupérer une partie du déplacement des molécules d’air, pour en faire quelque chose d’utile pour nous. Par exemple, les premières éoliennes s’appelaient des moulins à vent, et permettaient de transformer le déplacement des molécules d’air en mouvement de rotation d’une pierre sur une autre pour pouvoir moudre du grain ! J’insiste sur le fait qu’on parle de source d’énergie uniquement si on sait comment la récupérer. Prenez par exemple la fameuse formule E = mc², qui fait croire à certains qu’on peut récupérer autant d’énergie qu’on veut de n’importe quel objet 😎 . Ba oui, me disent-ils, ton stylo pèse 20 grammes, donc tu peux récupérer… [bruits de calculette]… l’énergie qui permet d’éclairer Nice pendant un an [sourire victorieux] ! Désolé pour les doux rêveurs, mais cette fameuse formule permet seulement de calculer l’énergie « E » qui a été émise lors d’une transformation d’un atome en un autre atome moins lourd que l’atome de départ (autrement dit, une transformation d’une matière en une autre matière moins lourde). Par exemple, elle permet de calculer l’énergie transférée pendant les réactions dans les centrales nucléaires. Par contre, une canette posée sur la table de la cuisine n’est pas une source d’énergie (sauf peut-être si elle contient du RedBull ? 😛 )

L'éolien, une nouvelle technologie qui date de plusieurs siècles... | Campo_de_Criptana_Molinos_de_Viento_1
L’éolien, une nouvelle technologie… qui date de plusieurs siècles 😛 | Campo_de_Criptana_Molinos_de_Viento_1

Justement, parlons de l’énergie du RedBull (la quantité d’énergie qu’il contient est même inscrite en calories sur la canette). Le RedBull est en quelques sortes une source d’énergie, car notre système digestif est capable de transformer les molécules contenues dans la boisson (les sucres notamment) en molécules qui vont pouvoir faire bouger nos muscles en se retransformant. Donc notre corps est capable d’utiliser cette source d’énergie pour faire des choses utiles (par exemple, danser longtemps sur le dance floor en boîte de nuit). C’est donc bien une source d’énergie ! Et c’est la même chose pour tous nos aliments.

LES énergies

Juste en bavardant un peu, on a déjà mis le doigt sur plusieurs types de sources d’énergie : l’éolien, le nucléaire, l’alimentation… Voici une liste de sources d’énergie dont on parle régulièrement dans les médias :

  • L’énergie géothermique : c’est l’énergie qu’on peut récupérer sous forme de chaleur et qui provient des rayonnements des roches dans les profondeurs de la Terre.
  • L’énergie solaire : c’est l’énergie transportée dans les rayons qui proviennent du soleil (et d’autres étoiles autour de la Terre).
  • L’énergie fossile : c’est l’énergie du charbon, du pétrole, et du gaz. On dit qu’elle est fossile, car il s’agit d’êtres vivants qui se sont décomposés il y a plus de 10 millions d’années.
  • L’énergie nucléaire : c’est l’énergie qu’on est capable de récupérer de la transformation des atomes autour de nous (il y a la fission nucléaire, quand les atomes se cassent en plusieurs parties, comme dans les phénomènes de radioactivité ; il y a aussi la fusion nucléaire, lorsque plusieurs atomes se regroupent pour en former un, comme les réactions qui se passent dans les étoiles, et donc dans notre Soleil).
  • L’énergie des vagues : c’est l’énergie contenue dans le mouvement d’ondulation des océans, j’ai nommé : les vagues ! 😛
  • L’énergie marémotrice : c’est l’énergie due au fait que la mer présente des marées, et donc que l’eau monte et descend naturellement.
  • L’énergie hydraulique : c’est l’énergie de l’eau qui tombe depuis une certaine hauteur.
  • L’énergie de la biomasse : c’est l’énergie contenue dans ce qui provient d’êtres vivants « non fossiles » (par exemple, le bois, les algues, le biocarburant, les bouses de vache du Larzac).
  • L’énergie éolienne : on en a déjà parlé, c’est celle du vent.
  • L’énergie des aliments : c’est celle de tous nos aliments, qu’on transforme en mouvements de nos muscles.
  • L’énergie maréthermique : c’est l’énergie qu’on peut récupérer car l’océan est plus ou moins chaud à différents endroits. Et je ne parle pas du petit pipi dans l’eau !
  • L’énergie osmotique : l’eau des océans contient du sel, alors que l’eau des rivières n’en contient pas. Et bien il se crée une force « d’harmonisation » entre les 2 (les deux eaux « veulent » se mélanger) à l’embouchure des rivières. Il est donc possible d’utiliser cette force pour produire de l’énergie.
  • L’énergie hydrolienne : c’est l’énergie des courants marins (c’est comme l’énergie éolienne, sauf que ce sont des molécules d’eau qui se déplacent, pas des molécules d’air).
L'énergie géothermique... Ca donne envie d'en avoir à la maison hein ? |Wikimedia commons
L’énergie géothermique… Ca donne envie d’en avoir à la maison hein ? |Wikimedia commons

Le nucléaire, c’est la vie ?

Le nucléaire… Beurk, me direz-vous, c’est sale !! 😝 Pas de bol, quasiment toutes les énergies que nous utilisons proviennent de près ou de loin du nucléaire !

Râ, le Dieu Soleil

Reprenons l’éolien. Si je vous disais maintenant que l’éolien, c’est juste du solaire sous une autre forme, est-ce que vous trouveriez pourquoi ?

L’éolien, c’est le mouvement des molécules d’air dans l’atmosphère, et ce mouvement est dû aux différences de pressions atmosphériques en différents endroits du globe (s’il y a moins de pression à un endroit, l’air veut y aller, il se déplace, et… c’est du vent !). Ces différences de pression sont simplement dues au fait que le soleil chauffe plus ou moins à certains endroits. Si j’arrête le Soleil pendant plusieurs années, progressivement l’atmosphère s’arrêterait de s’agiter. Le Soleil qui chauffe la Terre, c’est un peu comme le feu sous la casserole pleine d’eau : c’est cela qui met tout en mouvement, et qui fait bouger notre atmosphère et nos océans. Au final, vous vous rendez-compte qu’on peut dire la même chose pour l’énergie éolienne, que pour l’énergie maréthermique, l’énergie des vagues et l’énergie hydrolienne : elles proviennent de l’énergie solaire qui agite notre atmosphère et les océans.

Au passage, l’énergie hydraulique (celle récupérée par les barrages sur les rivières) est basée sur le fait que le Soleil chauffe l’eau et la fait monter dans l’atmosphère sous forme de vapeur, jusqu’à ce qu’il pleuve, et qu’on vienne récupérer cette eau gracieusement remontée par notre gentil Soleil. L’énergie hydraulique est donc aussi issue de l’énergie solaire ! L’énergie osmotique vient aussi du fait que le Soleil évapore l’eau des océans, en y laissant le sel.

Voilà un schéma qui a le mérite de montrer que le soleil fait un peu tout bouger sur notre planète !| www.e-education.psu.edu
Voilà un schéma qui a le mérite de montrer que le soleil fait un peu tout bouger sur notre planète !| www.e-education.psu.edu

Passons à l’énergie de notre nourriture. Par exemple l’énergie contenue dans le blanc de poulet du McChicken® que vous avez dans les mains. Cette énergie vient-elle du solaire aussi ? Non me direz-vous, on peut très bien élever les poulets dans le noir et quand même obtenir de la viande 😕 . Oui, c’est vrai… Par contre, il faut nourrir notre poulet avec du maïs, ou d’autres bons grains, comme le fait certainement McDo®. Les grains, vous le savez déjà certainement, se construisent grâce à la photosynthèse, c’est-à-dire l’utilisation de l’énergie solaire pour fixer le carbone par les plantes. Le maïs est par exemple très fort en photosynthèse, en tout cas plus fort que moi…. Une plante, c’est finalement une sorte de batterie solaire qui récupère de l’énergie solaire et la stocke sous forme de biomasse. Notre poulet se constitue en mangeant cette énergie solaire stockée. Et oui, mon McChicken®, c’est de l’énergie solaire ! 😮

Vous en conclurez facilement que l’énergie des aliments et l’énergie de la biomasse proviennent de l’énergie solaire. On peut aussi dire que les énergies fossiles sont des stocks d’énergie solaire constitués il y a fort longtemps grâce à la vie de l’époque (mais pour être précis sur les énergies fossiles, l’énergie de la Terre a aussi joué, en venant compacter, chauffer, et transformer nos êtres vivants fossiles).

Une technologie de récupération et de stockage conçue par dame nature il y a fort longemps : la photosynthèse ! | "Alnus incana rugosa leaves" by Quadell - inmygarden.
Une technologie de récupération et de stockage de l’énergie solaire conçue par dame nature il y a fort longtemps : la photosynthèse ! | « Alnus incana rugosa leaves » by Quadell – inmygarden.

Geb, le Dieu Terre

Venons-en à l’énergie de la Terre : la géothermie. Cette énergie provient du rayonnement nucléaire des roches radiocatives de la Terre, qui réchauffe les roches alentours. La géothermie, l’énergie des volcans, et l’énergie de la tectonique des plaques, ce sont donc des dérivées de l’énergie nucléaire.

Maintenant, dernière révélation : l’énergie solaire provient en fait de l’énergie nucléaire dégagée par les réactions qui se passent dans le Soleil, où de petits atomes fusionnent en plus gros atomes, en dégageant de l’énergie. Et là, bingo me direz-vous : toutes les énergies proviennent, à l’origine, de l’énergie nucléaire ! Toutes, vraiment ? Non, on n’a pas encore parlé de l’énergie marémotrice… C’est la seule qui n’a pas d’origine nucléaire. Mais d’où vient donc son énergie ? Pourquoi les marées ont-elles lieu ? Parce que le Soleil et la Lune attirent l’eau sur Terre, si bien que l’eau est plus ou moins haute en fonction du placement de la Lune et du Soleil dans la journée. On dit que c’est l’énergie gravitationnelle qui produit les marées. Petit détail amusant : plus on récupère cette énergie vite, plus les distances Terre-Lune et Terre-Soleil vont se réduire vite, puisqu’on vient utiliser de l’énergie gravitationnelle ! :roll:

C’est quoi une énergie renouvelable ?

Je sens que le détail amusant dont je viens de parler vous fait tiquer : si la Lune se rapproche de la Terre quand on prélève l’énergie marémotrice, cela veut dire qu’il arrivera un jour où il faudra arrêter d’utiliser cette énergie, pour ne pas courir à la catastrophe d’une collision entre la Terre et la Lune ! 😕

On dit qu’une énergie est renouvelable quand son stock se renouvelle plus vite que ce qu’on en prélève, ou de manière plus générale quand une source d’énergie est « inépuisable » par une quantité de gens donnée et une durée donnée.

Petit exemple : une forêt est une source de bois (biomasse) renouvelable si pendant qu’on prélève 100 kg de bois, au moins 100 kg de bois ont réussi à pousser ailleurs dans la forêt. Cela veut dire que la population utilise suffisamment peu de bois pour que la forêt lui paraisse inépuisable. Au contraire, les énergies fossiles ne sont pas renouvelables, car on est en train de tout utiliser en quelques siècles, alors qu’il faut au moins 10 millions d’années pour les reformer.

L’éolien, le solaire, l’énergie des vagues, et toutes les énergies qui proviennent du chauffage par le Soleil sont inépuisables dans le temps, car le Soleil va continuer à nous chauffer pendant encore un peu plus de 5 milliards d’années 😎 . Par contre, certaines énergies peuvent être intermittentes…

C’est quoi une énermie intergittente énergie intermittente?

Le solaire et l’éolien sont des flux d’énergie qu’il faut attraper au vol, sinon, dommage ! Ces flux nous parviennent, parfois non, et parfois partiellement. Par exemple, l’énergie solaire nous parvient la journée et d’autant plus s’il fait beau. La nuit, rien. L’éolien est intermittent aussi, mais en plus, l’arrivée du flux (le vent) est difficile à prévoir. L’hydrolien, par contre, n’est pas intermittent, car on connait des courants marins qui circulent en permanence.

C’est qui les cracks maintenant ?

Ce petit tour d’horizon sur les énergies qu’on peut trouver dans la nature, ses sources, ses stocks, et quelques unes de ses caractéristiques, devraient vous permettre de mieux comprendre ce que les journaux vous racontent à ce sujet. C’est aussi une bonne base pour sentir les limitations de chacune de ces sources d’énergie, et pour parler des technologies qui nous permettent d’utiliser ces sources d’énergie. Rendez-vous pour cela dans un prochain article ! :)

Pour les courageux qui veulent aller plus loin, voici un schéma qui résume tout ce que j’ai raconté dans cet article (comme quoi un schéma vaut bien des discours !). Il est issu d’une présentation qui en dit encore plus.

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