vendredi 28 juillet 2017

Quels sont les principaux gaz à effet de serre ?



   
Le méthane compte pour près d'un cinquième des émissions mondiale des GES pris en compte par le protocole de Kyoto. (©photo)

Un gaz « à effet de serre » (GES) est un composant gazeux présent dans l'atmosphère terrestre qui absorbe les rayons infrarouges émis par la surface de la Terre(1). Cette absorption du rayonnement thermique par les GES contribue à réchauffer l’atmosphère, qui elle-même réchauffe la surface terrestre, créant ainsi l’effet de serre.

Il existe de nombreux gaz à effet de serre, pouvant être classés en deux catégories :

les gaz à effet de serre qui existent naturellement dans l’atmosphère et qui sont également produits par l’activité humaine, tels que la vapeur d’eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2) le méthane (CH4), le gaz naturel, le protoxyde d’azote (N2O)(2) et l’ozone (O3) ;
les gaz à effet de serre créés exclusivement par l’activité humaine, incluant les principaux gaz fluorés, à savoir les chlorofluorocarbures (CFC), le tétrafluorométhane (CF4) et l'hexafluorure de soufre (SF6).
Pour réduire les émissions de GES, le protocole de Kyoto s'est basé sur l’équivalent carbone (éq.CO2), aussi appelé « potentiel de réchauffement global » (PRG), de chaque gaz. Cet indice permet de comparer les impacts des différents GES sur le climat. Par définition, le PRG attribué au CO2 est fixé à 1. Celui des autres gaz détermine par convention le nombre de tonnes de CO2 ayant un effet de serre équivalent à 1 tonne du gaz en question. Par exemple, le PRG du méthane est fixé à 23. Dès lors, il est convenu qu'une tonne de méthane a un pouvoir de réchauffement 23 fois supérieur à celui d’une tonne de CO2. Les émissions des 6 gaz à effet de serre couverts par le protocole de Kyoto (voir ci-dessous) atteignaient 54 Gt éq.CO2 en 2013(3).

En décembre 2015, la COP21 a fixé pour objectif de stabiliser le réchauffement climatique dû aux activités humaines « nettement en dessous » de 2°C d’ici à 2100 par rapport à la température de l’ère préindustrielle (en renforçant les efforts pour atteindre une cible de 1,5°C). Cet objectif implique, selon le GIEC, de réduire les émissions mondiales de GES de 40% à 70% d’ici à 2050 (par rapport au niveau de 2010) et d'atteindre une économie quasiment neutre en carbone durant la deuxième partie du XXIe siècle.

Type de gaz à effet de serre
Origine des émissions
Poids dans le total (2013)
Facteurs de réduction
CO2
(1 éq. CO
2)
Combustion d'énergie fossile, déforestation tropicale, procédés industriels (ex. : fabrication du ciment, torchage, etc.)
Monde : 73%
France : 71%
Économies d'énergie, énergies renouvelables, nucléaire, puits de carbone
Méthane (CH4)
(28 à 30 éq. CO
2)
Agriculture, gestion des déchets, activités gazières
Monde : 22%
France : 14%
Récupération du méthane (décharges, lisiers, etc.)
Protoxyde d'azote (N2O)
(265 éq. CO
2)
Agriculture, industrie chimique et combustion
Monde : 3%
France : 10%
Agriculture raisonnée, façons culturales (labourage des terres)
Trois gaz fluorés :
SF
6 (23 500 éq. CO2)
PFC (6 630 à 11 100 éq. CO
2)
HFC (1,4 à 14 800 éq. CO
2)
Émissions industrielles spécifiques (aluminium, magnésium, semi-conducteurs)
Climatisation, aérosol
Monde : 2%
France : 5%
Changements de procédés industriels, réduction de la climatisation

Caractéristiques des 6 GES pris en compte par le Protocole de Kyoto selon le potentiel de réchauffement global à 100 ans.

source: Les connaissances de l'Energie

Télécharger: Domestiquer L'effet de Serre


La batterie solaire





Puisque le système photovoltaïque ne produit pas de l’énergie quand il n’y a pas soleil, on utilise les batteries pour stocker de l’énergie afin d’assurer la continuité de l’alimentation électrique.

Autonomie nécessaire 

L’autonomie d’une installation photovoltaïque est le nombre de jours pendant lesquels vos batteries contiennent l’énergie nécessaire à votre consommation, sans avoir besoin d’être rechargées. Pour trois jours d’autonomie, il vous faudra donc une batterie capable de stocker 3000Wh si votre besoin énergétique journalier est de 1000Wh. Avec une tension de 12V, la capacité sera de 250 Ah. Pour respecter la profondeur de décharge maximale de 40%, une capacité de 420 Ah environ sera nécessaire.
 Mesurer la quantité d’énergie que peut stocker une batterie solaire
La première question à se poser est celle de la capacité de stockage de l'énergie photovoltaïque nécessaire. La quantité d'électricité stockable dans une batterie s'exprime en Watt-heure (Wh) mais les fabricants indiquent souvent la capacité de leurs produits en Ampère-heure (Ah). Dans ce cas, il faut multiplier ce chiffre par la tension aux bornes des batteries (2 ; 6 ; 12 ou 24 Volts) pour obtenir l’énergie équivalente en Watt-heure. Par exemple, une batterie dont la tension est de 12V et ayant une capacité de 100Ah peut stocker jusqu’à 1200Wh.
La capacité d’une batterie est accompagnée d’une indication de type C5, C20 ou C100, correspondant respectivement à un temps de décharge de 5h, 20h et 100h. Plus le temps de décharge de la batterie est long, plus elle sera capable de fournir une grande quantité d’énergie.
Critères qui définissent une batterie adaptée à l'énergie solaire.

Critères techniques

Les batteries solaires subissent un grand nombre de cycles charge / décharge et leur état de charge évolue au fil de la journée et encore plus au cours des saisons : c'est souvent à la fin de l'hiver que les batteries sont le plus déchargées.

Les batteries solaires doivent supporter un grand nombre de cycles et doivent supporter la décharge profonde :
- On installe généralement des batteries pouvant supporter plus de 300 cycles à 80 % de décharge.
- Une batterie solaire doit résister à une profondeur de décharge pouvant dépasser les 80 % et atteindre 100 % de décharge (mauvais ensoleillement, forte consommation électrique occasionnelle, tension de coupure des convertisseurs trop faible (10,5 V !)...).

Obtenir du courant électrique à partir de panneaux solaires reste cher et une batterie solaire optimale devrait stocker l'énergie électrique avec le moins de perte possible (bon rendement de charge).

Une batterie déchargée doit accepter toute l'énergie en provenance des panneaux solaires afin de ne pas gaspiller l'énergie (chèrement) produite. L'acceptation de la charge d'une batterie solaire doit être bonne pour que les batteries se rechargent rapidement.

Une fois stockée sous forme chimique, cette énergie électrique ne doit pas être perdue : l'autodécharge de la batterie doit être la plus faible possible.

==> Une bonne acceptation de la charge et une faible auto décharge favorisent un état de charge élevé, ce qui a une influence directe sur la durée de vie des batteries.

La durée de vie d'une batterie dépend beaucoup des paramètres de charge (tensions...) qui eux-mêmes varient avec la température des batteries : une batterie "idéale" sera peu sensible à de mauvais paramètres de charge (régulateur solaire pas adapté, mal réglé, pas de compensation en température...).

Critères liés à la sécurité

L'absence de projections d'acide et de dégagement d'hydrogène peut être un critère important.


Quelle technologie de batterie Plomb choisir ?

Dans le cadre d'une utilisation en solaire, chaque type de batterie Plomb présente des avantages et des inconvénients qui sont résumés dans le tableau suivant.
Notez qu'à l'intérieur de chaque type de batterie, il y a beaucoup de disparités selon les modèles et les fabricants.
BO : Batterie ouverte

Arbitrage batterie ouverte liquide / Batterie étanche

Les batteries gel ou AGM sont environ deux fois plus chères que les batteries plomb ouvert (liquide).
Ces batteries étanches seront réservées dans les cas où :
- l'entretien des batteries est difficile à réaliser,
- le local batterie est peu ou pas aéré (hydrogène, odeur, vapeurs acides)
- le risque de gel est important
- les fuites d'acides doivent être évitées en cas de casse des batteries ou renversement

La charge par un panneau solaire est généralement lente et avec un régulateur de charge (indispensable), les dégagements d'hydrogène sont très faibles : dans la très grande majorité des cas, nous préconisons des batteries ouvertes pour des raisons de coûts, surtout si la capacité des batteries doit être importante.

Choix parmi les différentes batteries ouvertes

Les BO à plaques épaisses US représentent le choix le plus intéressant dans de nombreuses situations. Cette technologie est particulièrement maîtrisée par les fabricants nord-américains. Ces batteries solaires sont des batteries dérivées de batteries industrielles utilisées dans les nacelles, voitures de golf, auto-laveuses, etc, produites à des millions d'exemplaires par an. Leur prix sont donc très compétitifs et leur technologie éprouvée.
Nous avons choisi des batteries de marque CROWN pour leur fiabilité reconnue : vous pouvez aller sur des forums US consacrés aux batteries pour vous en assurer.

Pour des utilisations sous des températures ambiantes > à 25°C -30 °C (incluant la nuit !), choisir des batteries tubulaires.
ATTENTION : Les batteries monobloc tubulaires ont une tension de charge supérieure de 14,8V à 15V pour une batterie 12V. Prévoir un chargeur ou/et un régulateur solaire adapté.

Pour des capacités supérieures à 2000 Ah ou une très longue durée de vie, choisir des batteries 2V OPZS

Arbitrage batterie Gel / Batterie AGM

Les batteries GEL ne nécessitent pas d'entretien, pas d'ajout d'eau distillée. Sécurité renforcée par rapport aux batteries plomb ouvert. Elle peut supporter la décharge à 100 % et retrouver sa capacité nominale si le temps de maintien déchargé est court. Cette série a un temps de décharge plus long par rapport à d’autres batteries. Sa conception spéciale de la plaque augmente la durée de vie de la batterie et en particulier dans les températures plus chaudes. Un séparateur au sein de la batterie permet d'améliorer ses performances. Elle dispose également d’un temps de conservation plus long.

Plus que tout autre type de batteries Plomb, les batteries gel doivent être utilisées avec du matériel adapté (régulateur, chargeur). Deux points importants sont à surveiller :
- Ne pas dépasser les courants de charges Max. Dans des sites isolés, ces problèmes de limitations en courant de charge seront rencontrés surtout avec des systèmes hybrides où on utilise en appoint un groupe électrogène.
- Utiliser une compensation en fonction de la température des batteries. Nécessaire si forte fluctuation de la température ambiante et si T ambiante > 30 °C.
Si vous respectez ces points, certaines batteries gel monobloc 12 V peuvent offrir des durées de vie > à 10 ans.

Les AGM utilisent la technologie "Absorbed Glass Mat". L'électrolyte est imbibé dans de la fibre de verre et ne peut pas couler. Le transport et la manutention sont donc beaucoup plus aisés. N'ayant pas de liquide à l'intérieur, les batteries AGM sont aussi très peu sensibles aux effets dommageables du gel. Les plaques internes étant étroitement comprimées et solidement fixées, la résistance aux chocs et aux vibrations est nettement supérieure aux batteries conventionnelles.
Elles bénéficient aussi d'un taux d'auto décharge très faible (entre 1% et 3% par mois) ce qui permet un entreposage de longue durée sans recharges fréquentes.
La résistance interne des batteries AGM est très faible, il n'y a donc que très peu de dégagement de chaleur interne lorsqu’elles sont sollicitées, cela permet aussi une plus grande souplesse des taux de charge ou de décharge.
Pour nos utilisations solaires, les batteries AGM sont idéales : pas d'entretien, pas de dégagement gazeux, utilisation des taux de charge conventionnels (permet d'utiliser n'importe quel système de charge standard), entretien minimum lors de l'hivernage.
Les batteries AGM sont plus faciles d'emploi que les batteries gel mais comme pour toutes les batteries Plomb, leur durée de vie de vie sera prolongée si on respecte les paramètres de charge ( tension, température...).
Attention ! à ne pas utiliser des batteries AGM standard si vous risquez de décharger totalement vos batteries (cas fréquent avec des convertisseurs directement branchés sur les batteries avec une tension de coupure à 10,5 V).

Les batteries AGM à décharge profonde présentent beaucoup d'intérêt dans le cadre d'un projet solaire (faible autodécharge, charge rapide, accepte les décharges profondes, facilité d'emploi, durée de vie importante...) et ce sont des batteries que nous proposons de plus en plus.

Source : Batterie-solaire.com
              Ecolodis Solaire

jeudi 13 juillet 2017

LE RÉGULATEUR MPPT

Un MPPT, en anglais Maximum Power Point Tracking est un principe permettant de suivre, comme son nom l'indique, le point de puissance maximale d'un générateur électrique non linéaire. Les systèmes MPPT sont généralement associés avec les générateurs photovoltaïques ou encore avec les générateurs éoliens. Il ne permet pas de recharger la batterie au-delà de 100%, mais il peut la recharger beaucoup plus vite en optimisant les caractéristiques de tension et de courant du module et de la batterie. En effet, pour diverses raisons liées à la température, aux chutes de tensions dans les câbles électriques, ...
Les modules photovoltaïques sont toujours conçus avec une tension supérieure à ce qui serait nécessaire. Autrement dit, un module sensé produire du 12V produira en réalité 17V voir plus. De même, la tension d'une batterie n'est pas constante. Elle oscille entre 11,4V quand la batterie est déchargée, et monte à 13,2V une fois rechargée. La tension des deux appareils n'est jamais identique, et c'est la batterie qui impose la sienne au reste du système. Quand elle déchargée, le module est donc « obligé » de produire 11,4V et dans tous les cas, il ne dépassera pas 13,2V. Malheureusement, pour qu'un module de 100Wc produise 100W, la tension du courant qu'il produit doit être de 17V.
Prenons pour exemple un module photovoltaïque 12V 100W VICTRON Blue Solar dont la fiche technique nous indique que le courant de service est de 5.56 A avec une tension de 18 Volts. Pour vérifier la puissance du module, il suffit de multiplier la tension par le courant : 5,56A x 18 V = 100,08W. Le module va recharger une batterie dont la tension ne dépassera pas 13,2V. Étant donné que leur tension doive être identique, le module va réduire sa tension de fonctionnement, ce qui va réduire également sa puissance ; 5,56A x 13,2V = 73,39W. Il y a donc une différence de 26.61W entre la réalité et les données du constructeur.
Un régulateur conventionnel se contente de connecter directement le module à la batterie, sans se soucier des pertes dues à la différence de tension. En revanche, le régulateur MPPT va transformer les caractéristiques du courant pour que le module puisse produire un maximum de puissance, tout en respectant les contraintes de la batterie. C’est en quelque sorte un convertisseur qui va absorber le maximum du module (c'est à dire 100W avec 18V) et qui fournira en sortie la même puissance mais sous une tension réduite et un courant plus élevé. Il va « convertir » la tension en intensité afin de maintenir le maximum de puissance.
Dans notre exemple précédent, le régulateur MPPT va donc absorber les 100W du module avec une tension de 18V mais il va la réduire pour que le courant de sortie ne soit plus qu'à 13,2V. En contrepartie, l'intensité va passer de 5,56 à 7,57A afin que l'on ait toujours nos 100W (7,57A x 13,2V = 100W). Si la batterie est déchargée, le courant augmentera même jusqu'à 8,77A (8,77A x 11,4V = 100W). En conclusion, même si le régulateur MPPT ne permet pas d'obtenir les 100W car son rendement est d'environ 95%, il permet malgré tout d'augmenter la vitesse de la recharge d'environ 30%, dans n'importe quelle condition climatique.

Le régulateur MPPT coûte en général beaucoup plus cher qu'un régulateur standard. C'est pour cette raison que son utilisation n'est pas généralisée, et qu'il n'est pas recommandé pour les petites installations (les pertes ne sont pas assez importantes).

mercredi 5 juillet 2017

LE CHARBON

Le charbon permet de satisfaire près de 29% des besoins énergétiques mondiaux. (©photo)

Définition et catégories
Le charbon est un combustible fossile d’origine organique. Il est le résultat de la transformation de biomasse (résidus de forêts notamment) enfouie dans le sol au cours des temps géologiques.
Par enfouissement, sous l’effet des pressions et des températures croissantes avec la profondeur (gravité, gradient thermique), les végétaux ensevelis sont en effet décomposés puis transformés en une matière solide et combustible à haute teneur en carbone : le charbon. 
Les plus anciens et les plus recherchés des charbons datent de près de 300 millions d’années (ère carbonifère). Mais on trouve aussi des charbons plus récents, déposés jusque dans l’ère tertiaire (lignite) ou quaternaire (tourbe).
Les gisements de charbon se situent sous terre et sous les planchers continentaux des océans. Ils peuvent être enfouis à plusieurs kilomètres de profondeur ou affleurer à la surface du sol.
Les charbons de hauts rangs sont composés à plus de 70% de carbone.
Le charbon est composé d’hydrogène, de soufre, d’oxygène et surtout de carbone. Selon la teneur en carbone, la profondeur et la température du gisement, il en existe plusieurs catégories :
  • Les charbons de rangs inférieurs ont une faible teneur en carbone :
  • Le lignite est composé de 50 à 60% de carbone ;
  • Les sous-bitumineux sont constitués entre 60 et 70% de carbone.
  • Les charbons de hauts rangs sont composés à plus de 70% de carbone et sont souvent désignés par le terme de « houille » :
  • Les bitumineux sont composés de 70 à 90% de carbone. Ils peuvent être utilisés comme « charbon-vapeur », c'est-à-dire comme combustible pour produire de la vapeur, ou comme « charbon à coke »que l’on carbonise dans un four chauffé à 1 000°C à l’abri de l’air pour produire du coke ;
  • L’anthracite a encore une qualité supérieure puisqu’il est composé à plus de 90% de carbone.
Chaque type de charbon correspond à un stade de maturité. Dans les tourbières, les végétaux se décomposent pour devenir de la tourbe (constituée à 50% de carbone) ; les zones boisées produisent du lignite. Puis, par enfouissement, ces dépôts carbonés se transforment progressivement en houille.
Les charbons de haut rang se forment à plus de 10 km de profondeur. A la suite des mouvements tectoniques et de l’érosion, la houille peut affleurer à la surface. Compte tenu du gradient géothermique moyen (3°C par 100 m), les mines de charbon actuellement exploitées ne se trouvent pas à plus de trois kilomètres de profondeur.

Fonctionnement technique ou scientifique
L’exploitation du charbon se décline en deux phases.
En amont : prospection et extraction
Les techniques d’exploitation sont déterminées par les connaissances géologiques du sous-sol qui permettent de préciser l’existence, la nature et la forme des gisements.
Les gisements peuvent s’étendre sur des milliers de km2, à plusieurs kilomètres sous la surface.
Outre les forages de reconnaissance, les techniques géophysiques permettent de préciser l’extension des couches et de localiser les failles. La bonne connaissance de la géologie des gisements est essentielle avant d’entreprendre une exploitation.
  • Les mines souterraines : les gisements peuvent s’étendre sur des milliers de km2, à plusieurs kilomètres sous la surface. Il s’agit d’abord de déterminer la qualité et la forme du gisement, puis de définir les techniques à utiliser pour l’abattage (l’extraction). Des puits d’extraction et d’aération et des galeries sont creusés pour atteindre le gîte, là où se trouve le charbon. Un site industriel (le carreau) est créé en surface pour trier le charbon.
  • Les mines à ciel ouvert : cette forme d’exploitation n’est possible que lorsque les gisements ne sont qu’à quelques dizaines de mètres de profondeur. L’exploitation s’effectue en couches successives. Les mines à ciel ouvert sont structurées en étages et ressemblent à de grands amphithéâtres ou à des carrières. Au fur et à mesure de l’exploitation, les déblais du front de taille sont utilisés pour combler les espaces exploités.
En aval : traitement et consommation
Le charbon extrait est lavé et trié selon sa teneur en carbone. Les lignites et les sous-bitumineux sont principalement utilisés pour produire de l’électricité. Les bitumineux répondent à des usages industriels (ex : génération électrique, cimenterie). Le charbon à coke est par exemple utilisé pour la sidérurgie. L’anthracite répond aux besoins industriels et domestiques (ex : caoutchouc synthétique, sidérurgie, filtration d’eau, chauffage, etc.)

Enjeux par rapport à l'énergie
Souvent décrié et considéré comme une énergie du passé, le charbon joue et jouera un rôle majeur dans le bouquet énergétique mondial.
Une ressource énergétique encore prépondérante
A l’origine de la révolution industrielle, le charbon demeure au XXIe siècle une énergie privilégiée dans le monde. Il permet d’assurer les besoins énergétiques de l'équivalent de presque un homme sur trois (le charbon satisfait 29% de la consommation d'énergie finale en 2012 selon l'AIE(1)). Il est la première source d’énergie utilisée pour produire de l’électricité (environ 40% de l’électricité mondiale est produite à partir de charbon).
Un combustible accessible
Grâce à une répartition géographique abondante et équilibrée, le charbon peut être importé à un prix compétitif partout dans le monde. Facile à transporter et à stocker, il est le combustible fossile le moins cher à exploiter.
Une source sûre
Avec de gros gisements en Chine, en Inde, en Australie, en Afrique du Sud, en Russie et en Amérique du Nord, la diversité des sources permet d’assurer un approvisionnement sûr sans forte dépendance énergétique vis-à-vis d’un pays producteur.
Des incidences environnementales et de sécurité
Les mines peuvent dénaturer localement les paysages. De plus, la combustion du charbon dégageant à l’échelle mondiale du CO2, du soufre et des oxydes d’azote, pollue davantage que les autres énergies fossiles. Enfin, l’exploitation du charbon présente des risques humains élevés : en Chine par exemple, l’extraction du charbon provoque la mort de plusieurs milliers de personnes par an.
Acteurs majeurs
Les leaders mondiaux de l’industrie minière sont souvent aussi les principaux producteurs de charbon. Ils exploitent également le cuivre, les diamants, l’aluminium ou bien d’autres énergies fossiles. Ainsi Rio Tinto (Australie) et Glencore Xstrata (Suisse/Royaume-Uni) sont d’importants producteurs de charbon.
Créé en 1985, le World Coal Institute regroupe une vingtaine d’entreprises et d’associations rattachées à l’industrie du charbon, telles que Eurocoal (l’association européenne du charbon et du lignite), qui répond aux enjeux soulevés par l’exploitation future du charbon.
Mis en place en 2005, le partenariat Asie-Pacifique pour le Développement Propre et le Climat réunit la Chine, les États-Unis, l’Inde, l’Australie, le Japon, la Corée du Sud et le Canada. Ces pays comptent pour plus de 70% de la production mondiale de charbon. Ce partenariat souhaite développer l’industrie du charbon grâce à des échanges de technologies et de procédés.
Unités de mesure et chiffres clés
La tonne équivalent pétrole (tep) est une unité de mesure permettant de comparer les rendements énergétiques des différentes sources d’énergie. Une tep est l’énergie produite par la combustion d’une tonne de pétrole.
L’énergie dégagée par la combustion d’une tonne de charbon de haut rang équivaut à 0,619 tep. Avec l’essor du pétrole, la tep s’est substituée à une ancienne unité, la tonne équivalent charbon (tec). En 2014, la production mondiale de charbon s’est élevée à 3,93 milliards de tep(2).
Les réserves prouvées sont les ressources disponibles jugées exploitables et rentables selon les techniques actuelles utilisées. Elles sont estimées à 891 milliards de tonnes (Gt) et peuvent subvenir à nos besoins pendant approximativement 110 ans, selon le rythme de consommation et les prix actuels.
Zone de présence ou d'application
Les réserves de charbon sont localisées dans plus de 70 pays. Fin 2014, les trois plus grandes réserves prouvées se situent :
  • aux États-Unis (237 Gt, soit 26,6% des réserves mondiales) ;
  • en Russie (157 Gt, 17,6%) ;
  • en Chine (115 Gt, 12,8%)(3).
D’importantes réserves existent également en Australie, en Inde, en Afrique du Sud, en Allemagne et en Europe centrale.
Le charbon est généralement consommé à une relative proximité des mines compte tenu de l’importance du transport dans le coût énergétique. Pour optimiser les coûts, le marché mondial du charbon est divisé en deux zones géographiques : la zone atlantique (Amérique, Europe) et la zone pacifique (Asie, Océanie).
Le charbon est largement utilisé dans les pays d’Europe centrale et d’Asie où les ressources en gaz et en pétrole sont rares.
En Chine, près de 80% de l’électricité est produite à partir du charbon. Ce pays compte pour quasiment la moitié de la consommation mondiale de charbon.
Passé et présent
Devenu à la fin du XVIIIe siècle la principale source d’énergie, le charbon est à l’origine de la révolution industrielle. La Grande-Bretagne, la France et l’Allemagne ont ainsi bénéficié de gisements qu’ils ont pu exploiter à proximité des zones de consommation. En France, l’extraction du charbon remonte au Moyen Âge, mais se développe surtout à la fin du XVIIIe siècle jusqu’à la moitié du XIXe, notamment dans les bassins du Nord-Pas-de-Calais, de la Lorraine et de la Loire.
En 1762, la machine à vapeur créée par James Watt utilise le charbon comme combustible. Le charbon participe également au développement du transport grâce aux bateaux et aux chemins de fer (locomotives à vapeur).
L’exploitation du charbon a causé la mort de plus d’un million d’hommes au cours des deux derniers siècles.
Pour satisfaire les besoins en charbon, les techniques d’exploitation des mines se modernisent et des progrès sont réalisés dans la sûreté de l’extraction améliorant la sécurité des mineurs. L’exploitation du charbon a requis au cours de l’histoire d’importants efforts humains mettant parfois en jeu l’intégrité physique des mineurs.
L’exploitation du charbon a causé la mort de plus d’un million d’hommes au cours des XIXe et XXe siècle : les causes principales en ont été le grisou, un gaz naturel se dégageant des couches de charbon causant des explosions meurtrières appelées « coups de grisou » (ex : catastrophe de Courrières en 1906, 1 099 morts), les incendies (ex : incendie de 1956 à Marcinelle, 262 morts), la silicose (une maladie pulmonaire mortelle provoquée par l’inhalation de particules de poussières de silice dans les mines), les effondrements, etc.
Malgré le danger, ces conditions extrêmes ont souvent créé une forte solidarité entre les mineurs. Aussi, cette cohésion et ce soutien ont marqué l’histoire du charbon.
Au cours du XXe siècle, le charbon est progressivement délaissé en Europe au profit du pétrole et du gaz du fait de leur pouvoir calorifique plus élevé et de l’épuisement des mines locales. Au moment où la France ferme ses dernières mines de charbon, depuis une trentaine d’année, la demande mondiale de charbon est repartie à la hausse pour plus que doubler. Cela s’explique principalement par le développement économique des pays d’Asie (Chine, Inde, Indonésie) qui possèdent d’importantes réserves de charbon.
Futur
Le pic mondial du charbon désigne le moment où plus de la moitié des réserves seront consommées et où la production de charbon déclinera du fait de l’épuisement des réserves. En Europe, ce pic a eu lieu en 1982. En Chine, la production de charbon aurait baissé en 2014 pour la première fois depuis 14 ans.
L’avenir de la production mondiale de charbon repose à la fois sur l’amélioration des techniques d’exploration et de transformation du charbon pour produire davantage d’énergie à partir d’une même quantité de charbon. La gestion de l’impact climatique de l’utilisation du charbon devient un véritable enjeu.
L’amélioration de l’efficacité énergétique des centrales à charbon et l’intégration des technologies de « captage et stockage géologique du CO2 » (CSC) participent au développement du « charbon propre ». Avec les méthodes de CSC, le CO2 rejeté dans l’atmosphère est récupéré puis séquestré sous terre dans des couches profondes. Toutefois, ces techniques ne permettent pas pour le moment - faute de politiques climatiques conséquentes - de stocker à des conditions financières et techniques acceptables des quantités suffisantes de CO2.
Si les moyens mis en œuvre sur le plan des recherches et développements technologiques laissent entrevoir d’importants progrès des méthodes de CSC, la diffusion de ces pratiques ne verra le jour que lorsque de réelles politiques de réduction des émissions de gaz à effet de serre auront été décidées, notamment dans le cadre de la COP21 de décembre 2015.


À RETENIR

Le charbon est créé à partir de biomasse enfouie dans le sol, généralement à plusieurs kilomètres de profondeur.
Il est composé d'hydrogène, de souffre d'oxygène et surtout de carbone. Chaque type de charbon (lignite, sous-bitumineux et bitumineux, anthracite) est classé en fonction de sa teneur en carbone.
Le charbon compte pour environ 40% de la production mondiale d'électricité.
Plus d'un quart des réserves mondiales de charbon sont situées aux États-Unis. La Chine extrait et consomme à elle seule près de la moitié du charbon dans le monde.


lundi 3 juillet 2017

PÉTROLE

Unités de mesure et chiffres clés
La valeur d’un pétrole brut dépend de son origine géographique et de ses caractéristiques physico-chimiques propres. En simplifiant, plus le brut est léger (c’est-à-dire apte à fournir une plus grande proportion de produits à forte valeur marchande) et moins il contient de soufre, plus il vaut cher.
L’unité couramment utilisée pour quantifier les volumes de pétrole est le baril (bbl ou b). Un baril équivaut à 42 gallons, soit près de 159 litres (158,9873 litres exactement). L’unité du baril n’est pas une unité légale : elle est utilisée depuis l’origine de son extraction aux États-Unis au XIXe siècle car le pétrole était stocké et transporté dans des tonneaux en bois de 159 litres, appelés barils.
  • Un très bon puits peut produire 10 kb/jour ou plus pendant 20 ans.
  • Un grand gisement peut contenir 1 milliard de barils de réserves ou plus.
Zone de présence ou d'application
La production mondiale a atteint 86,8 millions de barils/jour en 2013(2). Près de 42,1% de cette production est issu des pays membres de l’OPEP (Organisation des Pays Exportateurs de Pétrole) :
  • en Afrique : Algérie, Angola, Libye, Nigeria ;
  • au Moyen-Orient : Arabie Saoudite, Émirats arabes unis, Irak, Iran, Koweït, Qatar ;
  • en Amérique : Équateur, Venezuela.
Origine du pétrole
Origine du pétrole
Hors OPEP, les principaux pays producteurs/exportateurs de pétrole sont la Russie, les États-Unis, la Chine, le Canada, le Mexique, le Brésil, la Norvège et le Kazakhstan.
Passé et présent
Le pétrole est utilisé pour des applications variées depuis des siècles (ex : calfatage des bateaux, source de chauffage, d'éclairage, produit pharmaceutique).
C’est au tout début du XXe siècle qu’il devient une donnée essentielle de l’économie en raison de son utilisation pour l’éclairage d’abord puis comme carburant pour les moteurs à explosion (automobile).                                        
La période 1920-1970 est marquée par une série de grandes découvertes de gisements, en particulier au Moyen-Orient. En parallèle, les marchés liés au pétrole se développent : les carburants (essence, gazole, fioul lourd) pour les transports, les filières industrielles du pétrole (pétrochimie), les produits dérivés (matières plastiques, caoutchouc, etc.).
Après une période de stabilité avec un baril à 2 dollars, la période 1973-1980 marque l'histoire du monde avec les deux chocs pétroliers (augmentation brutale du prix du pétrole). A partir de 1985, le contre-choc pétrolier voit le prix du baril diminuer. En 2003, le prix du baril remonte pour atteindre un sommet de 147 dollars en juillet 2008. Depuis, son prix a baissé avant de fortement remonter en 2011 et début 2012 (atteignant 125 dollars le baril en mars 2012). Au mois de juillet 2014, le prix du baril de pétrole atteignait près de 108 dollars en moyenne.
Notons que la dépendance des pays développés vis-à-vis du pétrole est telle que sa convoitise a déclenché ou influé sur le cours de plusieurs guerres (notamment de la Seconde Guerre mondiale).
Futur
L'avenir de la production pétrolière mondiale dépend de la prospection de territoires encore inaccessibles (raisons politiques ou climatiques) et de l’évolution des technologies (profondeur des forages offshore, exploration en zone arctique). Ces points convergent pour aboutir à un pétrole plus rare et plus cher.
Par ailleurs, des découvertes exceptionnelles peuvent avoir lieu à l’instar du gisement géant du Tupi identifié fin 2007 dans la baie de Santos au Brésil, enfoui à 6 000 m de profondeur.
Le pic pétrolier est aujourd’hui matière à débat. Il désigne le moment où la production mondiale de pétrole plafonnera puis commencera à décliner du fait de l'épuisement des réserves de pétrole exploitables. Si les optimistes l’estiment à 2030 grâce au développement des techniques d’extraction, les pessimistes pensent que nous avons déjà atteint le point culminant. L'exploitation de pétroles non conventionnels pourrait encore fortement influer sur le niveau de la production mondiale dans les années à venir.
Selon l’AIE, la croissance de la demande de pétrole (103 Mb/j à l'horizon 2030) continuera à être satisfaite au-delà de 2030.

SOURCE: CONNAISSANCE DES ENERGIES

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