Cycle de l’Énergie : définition et transformation

Pour commencer ce blog, qui va quand même causer beaucoup d’énergie, avant de parler de nucléaire, de pétrole, de gaz ou d’énergies renouvelables et autres joyeusetés, il faut commencer par une question toute simple : qu’est-ce que l’énergie ?

Prenons un exemple : entre le pétrole extrait du sous-sol et les quelques dizaines de litres que je mets dans ma voiture, il s’est écoulé un long cycle de transformations : extraction, transport, raffinage, distribution … Puis, une fois dans le réservoir, le carburant sera encore transformé par le moteur en mouvement, en chaleur et en pertes.

Autrement dit, l’énergie que nous trouvons à la source n’est pas nécessairement celle que nous utilisons finalement.

Pour comprendre cette chaîne, nous allons suivre le parcours de l’énergie de la source jusqu’au service qu’elle nous rend : de l’énergie primaire à l’énergie secondaire, puis à l’énergie finale et enfin à l’énergie utile.

I) Définir l’énergie :

1.1 L’énergie façon Larousse :

Le Larousse nous donne cette définition :

Grandeur caractérisant un système physique, gardant la même valeur au cours de toutes les transformations internes du système (loi de conservation) et exprimant sa capacité à modifier l’état d’autres systèmes avec lesquels il entre en interaction. (Unité SI le joule.)

Bon avec ça, on n’est pas trop avancé. Les concepts scientifiques abstraits ça n’a jamais été mon truc. Pour éviter une longue analyse de cette définition, je me suis intéressé à des données plus concrètes ; le cadre normatif utilisé par l’Agence internationale de l’Énergie semble convenir parfaitement.

1.2 Le concept de produits énergétiques de l’Agence Internationale de l’Énergie

L’Agence Internationale de l’Énergie(AIECycle de l’Énergie : définition et transformation) utilise le vocable produit énergétique, encore appelé porteur d’énergie ou vecteur d’énergie.

On peut définir ainsi un produit énergétique :

Un produit énergétique est une substance ou un phénomène qui peut être utilisé pour produire de la chaleur ou pour servir de matière première dans un processus de transformation énergétique.

On est un peu mieux avancé, mais ce n’est pas encore ça.

On va expliciter : l’énergie pour l’AIE englobe combustibles fossiles, électricité renouvelables et non renouvelables et chaleur. Elle classe ensuite ces produits énergétiques selon qu’ils soient des combustibles, produits primaires et produits secondaires.

Pour simplifier, voilà un beau tableau tiré de leur documentation :

En lisant ce tableau, de gauche à droite, on voit clairement un passage, un cycle de transformation de l’énergie primaire vers la secondaire, et nous verrons qu’à chaque fois que l’énergie change de forme une déperdition se produit (souvent sous forme de chaleur).

II) Les quatre niveaux de la chaîne énergétique

L’énergie ne disparaît pas au cours de la chaîne. Ce qui diminue, c’est la quantité d’énergie que nous pouvons effectivement convertir en service utile.

2.1 L’énergie primaire : l’énergie à la source :

Les énergies primaires sont des sources d’énergie que « Dame Nature » nous offrent : le bois de nos forêts, le pétrole, le charbon, le gaz. On aurait pu appeler ça l’énergie brute.

Cette énergie primaire est consommée, transformée, raffinée pour générer des énergies secondaires.

2.2 L’énergie secondaire : l’énergie transformée :

L’énergie secondaire est l’énergie primaire qu’on va transformer pour la rendre utilisable pour l’être humain, on aurait pu l’appeler « l’énergie confectionnée« .

ENERGIE SECONDAIRE = ENERGIE PRIMAIRE – COUT DE LA TRANSFORMATION

Par exemple :

• Le pétrole brut est un combustible que l’on raffine pour générer du fioul
• le charbon sorti de la mine est brulé, pyrolysé pour générer du coke, permettant de chauffer les hauts fourneaux.
• le bois de chauffage génère du charbon de bois.
• le colza récolté sera transformé en biocarburant.

Cette énergie secondaire sera ensuite acheminée pour être consommée.

2.3 L’énergie finale : l’énergie livrée à l’utilisateur

L’énergie finale est celle qui nous permet de réaliser des activités, c’est celle qui est prête à être consommée, prête à être utilisée. Elle est en bout de chaîne de distribution. C’est celle que nous payons sur nos factures.

ÉNERGIE FINALE = ÉNERGIES SECONDAIRE – COUT DE TRANSFORMATION ET TRANSPORT

Par exemple :

• Le fioul qu’on verse dans la chaudière
• L’électricité délivrée jusqu’à notre compteur.
• le biocarburant que l’on met dans le réservoir de l’autobus.
• Le sac de charbon de bois que tu déposes dans ton barbecue.

Cette énergie finale sera ensuite consommée, on la comptabilisera alors en énergie utile.

2.4 L’énergie utile : le service énergétique rendu

C’est la dernière étape de la chaîne énergétique. C’est celle qui nous rend le service attendu. L’énergie utile, c’est celle que nous recevons : l’éclairage, la chaleur, le déplacement.

ENERGIE UTILE = ENERGIE FINALE – PERTES (CHALEUR., FROTTEMENTS..)

Par exemple :

• La chaudière au fioul subit une perte de chaleur qui s’échappe par les parois de la chaudière ou par sa cheminée, l’énergie utile est la chaleur conduit dans le circuit d’eau chaude.
• L’ampoule reçoit bien l’électricité du compteur (énergie finale), la chaleur est sa perte ; la lumière l’énergie utile.
• L’énergie utile d’un bus sera principalement l’énergie mécanique transmise aux roues par le moteur pour le déplacer, une part importante de l’énergie finale sera perdue et évacuée en chaleur.
• La chaleur émanant des braises de charbon permettant la cuisson de la viande sont considérés comme l’énergie utile, les pertes seront alors les calories de chaleur qui s’envolent dans l’environnement

A noter : Une même transformation peut donc produire une forme d’énergie considérée comme utile ou comme une perte selon le service recherché. La chaleur perdue par une ampoule est inutile si notre objectif est d’éclairer ; cette même chaleur devient utile si notre objectif est de chauffer.

Conclusion : La cascade énergétique

À chacune de ces étapes, on perd en rendement, comme une cascade. Une image valant 1000 mots, je vous présente un compte rendu de ce cycle de l’Énergie.

La France est un producteur d’énergie primaire, pourtant, nous n’avons ni gaz, ni pétrole… En France, on n’a pas de pétrole, mais on a l’électricité. Et c’est ce qu’on va voir dans ce second article : le cas particulier de l’électricité.

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