L’énergie

FAITES LE PLEIN !

Un dossier préparé par Julie Desriac

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pour parcourir tout notre dossier. Bonne visite !

Comment ça marche ?

Qu’est-ce que l’énergie ?

Comment produit-on de l’électricité ?

Au fil du temps

La conquête de l’énergie

Passez le curseur sur les fusées et les épingles rouges pour accéder aux contenus

Les moulins à eau utilisent la force du courant de l'eau pour faire tourner une roue. Les premiers connus sont des moulins à roue horizontale. La rotation des meules est directement entraînée par la rotation des pales. Dans le cas du moulin à roue verticale, la rotation des meules suppose la transmission de l'énergie hydraulique par un système d'engrenage (rouet et lanterne), ce qui rend la construction plus complexe.

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La technique des moulins à vent est apportée en Occident au XIIème siècle lorsque les chrétiens reviennent des premières expéditions, les croisades.
En ville ou à la campagne, le moulin à vent répond à l’accroissement continu de la population au XIIIème siècle. Le moulin à vent s’associe donc au moulin à eau dans des régions en pleine croissance !

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Le charbon a pu se former tout au long des temps géologiques ! Sa formation est possible lorsqu’une roche a accumulé plus de 50% de matière organique issue de débris de végétaux ou d'animaux. Cette accumulation dans une roche sédimentaire forme une roche mère riche en carbone qui deviendra du charbon ! Il existe différents types de charbon selon la température à laquelle la roche mère a maturé et selon l'origine de ces débris organiques (marins ou terrestres). Plus la température est élevée, plus la proportion de carbone qu'il contient augmente. Par exemple, la lignite contient 55 à 75% de carbone, la houille 75 à 90% et l’anthracite plus de 95%.

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Le pétrole et le gaz sont issus de restes de végétaux aquatiques ou terrestres qui se sont accumulés au fond des lacs ou des océans, par exemple. Pendant des dizaines de millions d'années, ces résidus organiques piégés dans les roches sont enfouis en profondeur suite à l'accumulation de sédiments dans une sorte de cuvette, et vont être transformés par le jeu de la température. Entre 2000 et 3000 mètres de profondeur, on retrouve du pétrole liquide. A plus de 3000 mètres, la roche et le pétrole

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Paris, 1937. Cette année-là, la Ville Lumière accueille l'Exposition Universelle dont le leitmotiv est le progrès et la modernité de la société. Un pavillon entier est dédié à la lumière et l'électricité ! La Compagnie parisienne de distribution d’électricité commande auprès de Raoul Dufy, artiste de l'époque, une oeuvre racontant l'histoire de l'électricité. Quelques mois plus tard, La Fée Electricité est née : une composition de 600m² déploie l'histoire de l'électricité et ses applications sur le mur du hall du Palais de la Lumière et de l'Electricité ! L'oeuvre est visible aujourd'hui au Musée d'Art Moderne de la ville de Paris.

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2 août 1939. Le scientifique Albert Einstein envoie une lettre à Franklin Roosevelt, alors président des Etats-Unis : une mise en garde à propos des recherches nucléaires menées par les nazis. Cette lettre est considérée comme l’origine du Projet Manhattan, premier programme international de recherche nucléaire. Le but : exploiter la puissance de la fission nucléaire ! Le contexte de la Seconde Guerre mondiale a conduit ces recherches à la conception de la première arme de destruction massive.

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L'uranium est naturellement présent dans certaines roches. Pour être utilisé dans les réacteurs nucléaires, le minerai est transformé en une poudre jaune constituée uniquement d'oxyde d'uranium : le yellow cake. Inconvénient : seule une toute petite partie (0,7%) de l'uranium naturel produit une réaction de fission. Il faut donc exploiter une quantité importante de minerai pour obtenir suffisamment d'uranium fissible. Dans ces conditions, on estime que les mines d'uranium seront épuisées dans une centaine d'années. Mais le développement de nouveaux réacteurs nucléaires permettant d'utiliser toute la proportion d'uranium repousserait cette durée à 10 000 ans.

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Et si l'énergie du futur venait du coeur des étoiles ? En effet, c'est ici que la fusion des noyaux d'hydrogène se produit et libère une énergie considérable : c'est la fusion thermonucléaire. Sur Terre, en France, les scientifiques du projet international ITER cherchent à reproduire et maîtriser cette énergie quasiment inépuisable. S'ils y parviennent, elle pourrait être exploitée et transformée en électricité.

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En 1839, le physicien français Antoine Becquerel découvre que la lumière naturelle du Soleil peut être transformée en électricité : c'est l'effet photovoltaïque ! Mais les premières applications ont lieu seulement dans les années 1960 avec l'équipement de satellites spatiaux. Puis à partir de 1970, les premières applications de production d'électricité sur Terre commencent. Les panneaux solaires permettent de transformer l'énergie lumineuse en électricité. Ces derniers sont constitués de cellules, elles-mêmes composées de silicium, un matériau semi-conducteur. Lorsque les photons, les petits éléments composant la lumière, heurtent la surface des cellules, ils mettent en mouvement les électrons du matériau, générant un courant électrique !

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La géothermie est l'exploitation de la chaleur provenant du sous-sol de la Terre. Elle permet de produire de l'électricité ou de la chaleur pour les habitations. En matière de géothermie, la France se situe au troisième rang européen, et il s'agit de la première énergie renouvelable utilisée en Ile-de-France !

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Ailleurs c’est comment ?

Les grands choix énergétiques dans le monde

Henri Waisman, chercheur à l’Iddri

Michel Repecaud, ingénieur chef de projet à l’Ifremer

Le Costa Rica a décidé de miser son développement sur la protection de l’environnement, de sa biodiversité et des ressources naturelles. Résultat ? En 2015, 99% de son électricité est produite grâce aux énergies renouvelables ! Le pays a développpé l'énergie hydraulique, éolienne, géothermique et solaire. Pionnier du développement des énergies renouvelables, le Costa Rica montre que produire toute son électricité à l'aide des énergies renouvelables est possible !

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Le Brésil fait partie des géants énergétiques. Avec une population d'environ 207 millions d’habitants, c’est le 8ème plus gros consommateur d’énergie au monde ! En termes d’énergies renouvelables, il se positionne plutôt bien : le réseau hydroélectrique brésilien est un des plus importants au monde, et c’est un champion dans la production d’agrocarburants produits à partir de la canne à sucre. Ces derniers constituent une alternative plus écologique par rapport aux carburants classiques. Mais tout n’est pas vert : la découverte d’un gisement de pétrole en mer au large du pays en 2007 a accentué la production de pétrole, qui augmente chaque année un peu plus…

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En Islande, le pays fonctionne quasi intégralement grâce aux énergies renouvelables ! Cette réussite provient de sa géographie particulière. Pays du « feu et de la glace », l’Islande possède de nombreux glaciers et volcans. Cette géologie particulière lui permet de produire une électricité 100% à base d’énergies renouvelables : 26% proviennent de la chaleur du sol, la géothermie, et le reste, des barrages hydroélectriques ! De plus, 95% du pays se chauffe à la géothermie !

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Changer d’énergies :
où, quand, comment ?

Michel Colombier, directeur scientifique à l’Institut du développement durable et des relations internationales

Qu'appelle-t-on la "transition énergétique" ?
La loi de transition énergétique remplit-elle les objectifs de l'Accord de Paris ?

La France respecte-t-elle les objectifs fixés par la loi ?
Qui est concerné par la transition énergétique ?

Comment le citoyen peut-il participer à la transition énergétique ?
Comment adapter le parc électrique français à la transition énergétique ?

Aujourd'hui, peut-on se passer d'une énergie fossile comme le pétrole ?

Et vous alors ?

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Quel pays produit aujourd'hui 100% de son électricité grâce aux énergies renouvelables ?

Bibliographie

Pour aller plus loin

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COMMENT ÇA MARCHE ?
L’énergie, c’est quoi ?		http://www.cea.fr/multimedia/Pages/videos/culture-scientifique/energies/klein-qu-est-ce-que-energie.aspx
Les multiples visages de l’énergie		http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/Energie_Balian.xml#N1006E
Turbine et alternateur		http://www.cea.fr/comprendre/jeunes/Pages/multimedia-editions/animations/energies/turbine-et-alternateur.aspx

AU FIL DU TEMPS
Chronologie de l’histoire des matériaux		http://multimedia.inrap.fr/archeologie-preventive/chronologie-generale#.WcpUpshJZPY
Idées reçues sur le Moyen-Âge		http://www.inrap.fr/magazine/Idees-recues-sur-le-Moyen-Age/Balivernes/Un-monde-sans-machines?&s=article418
Les premiers moulins à vent		http://www.persee.fr/doc/annor_0003-4134_1982_num_32_2_5480
Ailleurs dans le monde au Moyen-Âge		http://www.inrap.fr/ailleurs-dans-le-monde-au-moyen-age-10260
Energie et inventions		https://mshe.univ-fcomte.fr/documents/cahiers/12-CR-DHT-2009.pdf
L’avènement de la fée électricité		http://www.ampere.cnrs.fr/histoire/parcours-historique/faraday-expo1900/fee-electricite1
L’énergie nucléaire		http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosnucleaire/
Chiffres clés de l’énergie (2016)		http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/fileadmin/user_upload/Datalab-13-CC-de_l-energie-edition-2016-fevrier2017.pdf

AILLEURS C’EST COMMENT ?
Afrique du Sud		https://www.diplomatie.gouv.fr/fr/dossiers-pays/afrique-du-sud/presentation-de-l-afrique-du-sud/
Inde		https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites/default/files/16100-3-FR_alliance-solaire_12p_DEF_BD_page_a_page.pdf
Chine		https://vertigo.revues.org/15540
Etats-Unis		http://www.oise.gouv.fr/content/download/13650/85141/file/Feuillet%20n%C2%B0293%20-%20Le%20gaz%20de%20schiste.pdf
Allemagne		http://www.strategie.gouv.fr/publications/transition-energetique-allemande-fin-ambitions
France		https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/energies-marines-renouvelables-0
Brésil		https://www.eia.gov/beta/international/analysis.cfm?iso=BRA
Islande		https://www.iea.org/statistics/statisticssearch/report/?year=2015&country=ICELAND&product=ElectricityandHeat
Costa Rica		https://www.iea.org/statistics/statisticssearch/report/?year=2015&country=COSTARICA&product=ElectricityandHeat

OUVRAGES
		Pierre-Louis Viollet : Histoire de l’énergie hydraulique: moulins, pompes, roues et turbines
		Une histoire des techniques, Bruno Jacomy, Edition du Seuil, 1990
		Or noir, la grande histoire du pétrole de Matthieu AUZANNEAU

Un dossier préparé par
Julie Desriac

Rédacteur en chef
Frédéric Courant

Chef d’édition
Jean Fauquet

Directeur artistique et technique
Pascal Léonard

Administratrice de production
Déborah Goua

Assistant de production
Patrick Berger

Stagiaires production
Carla Chiappero
Iliana Robert

Prise de vue et montage
Bertrand Groc
Arthur Francius

Voix
Valérie Guerlain
Jean-Baptiste Puech

Mixage
Pascal Stevens

Relation presse et partenariat
Josselin Aubrée

Graphisme et animations
Christophe Pernoud – BROTHERMAN Productions
Adrien Neto

Web design
Olivier Hamon – VO Productions
Antoine Chérel – ATALANTA

Gestion réseaux sociaux et intégration
Florent Chevallier

Remerciements

Pascal Anzieu – Enseignant-chercheur au CEA
Henri Waisman – Chercheur à l’Institut du développement durable et des relations internationales, l’Iddri
Michel Colombier – Directeur scientifique à l’Institut du développement durable et des relations internationales, l’Iddri
Michel Repecaud – Ingénieur chef de projet à l’Ifremer
Francesca Sanna – Doctorante en Histoire à l’université Paris Diderot (Lab. LIED) Bénédicte Ménez – Chercheuse en Géomicrobiologie à l’Institut de Physique du Globe de Paris
Céline Lipari – Responsable éditoriale du site Internet www.cea.fr
Oriane Joubé – Chargée de communication web en alternance au CEA
Coline Verneau – Responsable communication à l’Institut national des sciences et techniques du nucléaire (CEA-INSTN)
Et l’ensemble des équipes du CEA

Crédits images

Atelier des fraiseuses de la Manufacture Française d’armes et de cycles de
Saint-Etienne. Carte postale, vers 1900

Adultes, enfants et mulets, au fond, en 1908. Image disponible issue de la Library of Congress Prints and Photographs Division, Records of the National Child Labor

Certaines images sont fournies par : Lt. Brent Phillips, U.S. Navy / U.S. DefenseImagery, Army Signal Corps Collection in the U.S. National Archives National Archives and Records Administration, US Army Corps of Engineers, U.S. Library of Congress, Prints and Photographs Division-« Built in America » Collection, NOAA, Exxaro, Stefanutti Stocks, Eskom Holdings, CleanTech Business Club, Ministère de la Transition écologique et Solidaire, Anyu Xu, 2016 China International Marine Containers (Group) Ltd, Patriot Royalties, Inc., Marathon Oil Corporation, Pietro Pecco, Germany Trade & Invest (GTAI), Bundesverband Solarwirtschaft e.V.

Le site de la science et de la découverte

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