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EDT 1.1: Unité et conversion des énergies

Problématique :

Etude et connaissance des notions relatives à l’énergie

I. Quelques prérequis : unités et définitions :

L’unité officielle SI (système internationale) utilisée pour l’énergie est le JOULE .

Cette unité étant trop petite pour mesurer les productions d’énergie à l’échelle mondiale, elle est souvent utilisée avec des multiples :

1 kilojoule (kJ) = 1.000 J (103J)
1 mégajoule (MJ) = 1.000 kJ (106J) 
1 gigajoule (GJ) = 1.000 MJ (109J)
1 térajoule (TJ) = 1.000 GJ (1012J)
1 petajoule (PJ) = 1.000 TJ (1015J)
1 exajoule (EJ) = 1.000 PJ (1018J)

Il y a d’autres unités utilisées pour comparer les énergies.

Le kilowattheure (kWh) est l'unité d'énergie ou de travail, équivalant au travail exécuté pendant une heure par une machine dont la puissance est de 1 kilowatt (1000 W).

1kWh = 3,6 MJ
1 mégawattheure (MWh) = 1.000 kWh

La calorie (cal) est l'unité de mesure de quantité de chaleur, équivalant à la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 °C la température de 1 gramme d'eau. (Cette unité n'est plus légale en France).

1 cal = 4.187 J

La thermie (th) est l'unité de mesure de quantité de chaleur, valant un million de calories. (Cette unité n'est plus légale en France).

1 th = 1.16 kWh = 4.187 MJ

Le B.T.U. (British Thermal Unit) est l'unité de mesure calorifique utilisée encore aux États-Unis, équivalant à 1.055 joules.

                         1 BTU = 1,055 joules                      

Un met est l'unité d'énergie métabolique: 1 met = 58 W/m2 (où la surface du corps humain est d'environ 1,8 m2).

                                   1 met = 58 W/m2

 

Les énergéticiens utilisent la tonne d'équivalent pétrole (tep) ou quelquefois la tonne d'équivalent charbon (tec)

1 TEP = 11630 kWh

le Mtep : Million de tonnes équivalent pétrole est l’unité de mesure permettant de comparer les différentes énergies.

 

Il existe aussi le bep ( baril équivalent pétrole ) ou bl.

 

Les coefficients d'équivalence permettent conventionnellement de comparer dans une unité commune (tep : tonne équivalent pétrole), des quantités d'énergie de natures diverses. Vous trouverez un tableau de conversion sur la page suivante.

    Table de conversion des énergies:

       

Exemple d’utilisation du tableau :

Il se lit horizontalement, de gauche à droite

Par exemple, on consomme 6 Mtep (mega Tep). A combien de GWh (giga Watt heure) cela correspond-il ?

Dans le tableau on lit :

              

On utilise la règle du produit en croix (règle de 3) :

 

1 Mtep correspond à 11630 GWh :      1 MTep    à   11630 GWh

Donc                                                     6 Mtep     à    x

 

 

La différence entre énergie primaire et énergie secondaire

L'énergie primaire est l'énergie nécessaire pour fournir l'énergie secondaire qui peut alors être transformée en énergie finale que nous consommons.

L'énergie primaire correspond à des produits énergétiques dans l’état (ou proches de l’état) dans lequel ils sont fournis par la nature : charbon, pétrole, gaz naturel ou bois.

L’énergie secondaire est une énergie issue de l’énergie primaire et que l’on va utiliser. Par exemple l’électricité est une énergie secondaire. La comptabilité de l’électricité primaire est complexe car elle est issue de différentes énergies primaires (soleil, gaz, uranium, …). La production d’électricité par l’hydraulique (ainsi que l’éolien et le photovoltaïque), est comptabilisée en kWh, et exprimée en tep en utilisant la conversion des unités physiques (comme pour la consommation finale)

Pour la production d’électricité par des centrales nucléaires, on comptabilise la chaleur produite par le réacteur nucléaire en énergie primaire. Cependant, lorsqu'une centrale nucléaire produit 1 kWh d’électricité en énergie finale, le réacteur nucléaire qui l’équipe produit 3 kWh de chaleur dont 2 représentent les pertes calorifiques liées à la transformation de chaleur en électricité.

 L’énergie secondaire est enfin transformée en énergie finale au stade de l’utilisation. Ce terme permet de parler de l’ensemble des énergies se situant en fin de la chaine de transformation (énergie mécanique, électrique ou thermique).

 

II. Questions

Entrainement à la conversion d’unité :

La France comptait 64,3 millions d’habitants en 2009. D’après l’Agence Internationale de l’Energie, la consommation française d’énergie était répartie ainsi :

641 millions de barils de pétrole, 1444 TBtu de gaz naturel, 14,42 millions de tonnes de charbon, 1080 TWh d’énergie nucléaire et 152,35 TWh d’hydroélectricité.

2.1  Transformer les différentes consommations en Mtep :  

- 641 millions de barils de pétrole

- 1444 TBtu de gaz naturel:

- 14,42 millions de tonnes de charbon:

- 1080 TWh d’énergie nucléaire:

- 152,35 TWh d’hydroélectricité

2.2  Calculer l’énergie totale consommée en 2009 par la France en Mtep

2.3 En déduire l’énergie consommée par habitant (en Mtep/hab et en MWh/hab)

L’Afrique a consommée en 2009 :

- 1056,3 Mbl de pétrole, 3357 TBtu de gaz naturel, 153 Mtec de charbon, 31,4 TWh d’énergie nucléaire et 255 TWh d’hydro-électricité pour une population estimée à 1 milliard d’habitants.

 

2.4  Transformer les différentes consommations en Mtep :  

- 1056,3 millions de barils de pétrole

- 3357 TBtu de gaz naturel:

- 153 Mtec de charbon

- 31,4 TWh d’énergie nucléaire

- 255 TWh d’hydroélectricité

2.5  Calculer l’énergie totale consommée en 2009 par l’Afrique en Mtep

2.6  En déduire l’énergie consommée par habitant (en Mtep/hab et en MWh/hab)

 

III. Nature et répartition de l’énergie à travers le monde :

A partir de l’animation « Energie dans le monde.pps », du document « Ressource EDT nrj.pdf » et de vos connaissances (voire d’internet):

3.1  Listez les différentes sources d’énergies primaires disponibles. Vous détaillerez les énergies primaires fossiles disponibles. Vous soulignerez les sources d’énergie dites renouvelables.

3.2  Complétez le tableau ci-dessous.

                 

Travail à faire en fin de séance si l’EDT est terminée.

 Commentez la répartition des ressources énergétiques en fonction des pays puis la répartition de ces ressources dans les différents pays. Vous pourrez vous aider d’internet pour vos analyses.