Peut-on sortir rapidement du nucléaire ?

Pourquoi il est utopique de dire que l’on peut sortir, rapidement, du nucléaire !!

 Partie 1

Lorsque l’on parle d’énergie, il est indispensable d’expliquer au préalable quelques terminologies :

• L’énergie primaire représente l’énergie nécessaire pour extraire, transformer, acheminer et produire l’énergie mise à disposition chez l’utilisateur final ;
• L’énergie finale représente l’énergie livrée au consommateur pour sa consommation finale (exemple : l’essence à la pompe, l’électricité au foyer etc.).
• Entre l’énergie primaire et l’énergie finale, il y a l’activité de la branche énergie qui se traduit par des productions, des consommations et des pertes de transformation et d’acheminement.
• La consommation corrigée des variations climatiques est une estimation de ce qu’aurait été la consommation si les températures de l’année avaient été conformes à la moyenne de la période de référence 1975-2005.

Pour permettre les comparaisons, toutes les formes d’énergie sont exprimées à l’aide d’une unité commune permettant de mesurer la quantité d'énergie contenue, émise ou transférée ; elle peut être, selon le sujet principal, le gigajoule (GJ), le mégawatt-heure (MWh), ou la Tep.

Le joule (symbole : J) est une unité internationale pour quantifier l’énergie ou la quantité de chaleur. Le joule est une très petite quantité d'énergie plutôt utilisée pour calculer les calories que pour définir l’énergie.

Comme les échantillons de pétrole ou de houille peuvent avoir des caractéristiques énergétiques légèrement différentes, on s'appuie sur des conventions pour passer facilement d'une unité à l'autre. Par convention 1 Tep égale :

• 41,855 GJ,
• 11,628 MWh
• 1 000 m3 de gaz
• 7,33 barils de pétrole

Tep = la tonne d’équivalent pétrole est une unité d’énergie utilisée dans l'industrie et l'économie.

1 tep vaut environ 42 GJ, (Giga Joule). On désigne ainsi le pouvoir calorifique ou l’énergie dégagée sous forme de chaleur par la réaction de combustion par l'oxygène (autrement dit la quantité de chaleur produite) par une tonne de pétrole.

Mtep = mégatonne d'équivalent pétrole soit 1 000 000 tep

1 tep = 11 630 kWh

L'ordre de grandeur pour les échanges internationaux et dans les bilans énergétiques nationaux est le Mtep, au niveau régional la ktep (kilotonne d'équivalent pétrole, soit 1 000 tep), et au niveau local simplement la tep.

KWh = kilowatt-heure est une unité de mesure d'énergie correspondant à l'énergie consommée par un appareil de 1 000 watts, soit 1kW de puissance pendant une durée d'une heure. Le kWh est surtout utilisé pour mesurer l'énergie électrique, aussi bien l'énergie générée que consommée. Pour l’électricité la méthode de calcul intègre les rendements des centrales. Pour les centrales nucléaires le rendement moyen est actuellement estimé à 33 %.

tWh = térawatt-heure, unité de mesure d’énergie (travail) correspondant à 10¹² wattheures.

 

1 watt-heure (W·h) = 3 600 J

1 kilowatt-heure (kW·h) = 1 000 W·h = 3,6 Méga Joule

1 mégawatt-heure (MW·h) = 1 000 kW·h = 1 000 000 W·h = 3,6 Giga Joule

1 gigawatt-heure (GW·h) = 1 000 MW·h = 1 000 000 kW·h = 1 000 000 000 W·h

1 térawatt-heure (TW·h) = 1 000 GW·h = 1 000 000 MW·h = 1 000 000 000 kW·h = 1 000 000 000 000 W·h

 

Térawatt = unité de mesure de puissance du système international, valant 10 puissance 12 watts et dont le symbole est TW.

ENRt et déchets : Énergies renouvelables thermiques (bois, déchets de bois, solaire thermique, etc.) y compris les pompes à chaleur et les déchets.

Biomasse : Dans le domaine des énergies, le terme de biomasse (bioénergies) désigne l'ensemble des matières organiques d'origine végétale (algues incluses), animale ou fongique pouvant devenir source d'énergie par combustion (ex : bois énergie), après méthanisation (biogaz) ou après de nouvelles transformations chimiques  (biocarburant).

PCI =  pouvoir calorifique inférieur (en anglais, lower heating value : LHV)

C’est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d'une unité de  combustible, (la vapeur d'eau étant supposée non condensée et la chaleur non récupérée.) Cette mesure est pratique lorsqu'il s'agit de comparer des combustibles.

Différentes matières (gaz, essence, mazout, bois, charbon, etc.) sont utilisées comme producteurs énergétiques. Elles ont toutes des PCI spécifiques.

Une tonne de charbon ne produit pas la même quantité d'énergie qu'une tonne de pétrole, qu’une tonne de mazout, etc. 

Energie	Unité	TEP mesuré
Charbon	1 Tonne	0.66
Bois	1 Tonne	0.3215
Gaz naturel	1000 m3	0.86
Uranium	1Tonne	10 000 – 16 000
Tourbe	1 Tonne	0.2275
Houille	1 Tonne	0.619
Pétrole brut	1Tonne	1.00
GPL	1 Tonne	1.095
Essence	1 Tonne	1.048
Fioul lourd	1 Tonne	0.952

DGEC : la Direction Générale de l’Energie et du Climat.

Elle dépend du Ministère de l’Ecologie et entreprend tous les 3 à 5 ans, une étude et une analyse des coûts de la production d’électricité selon les moyens de production.

Un agent énergétique désigne une substance ou un flux dont on peut extraire de l'énergie directement ou après transformation. Cette expression est typiquement suisse. Elle n'est pas utilisée dans les autres pays francophones où l'on parle plutôt de ressource énergétique ou de forme d'énergie.

Les agents énergétiques primaires = énergie utilisée directement sans transformation, ils  sont présents à l’état naturel. Ex : le charbon, le pétrole brut, le bois, le vent, le rayonnement solaire.

Les agents énergétiques secondaires : cette énergie est produite à partir de la transformation d'un agent énergétique primaire. Ex : les dérivés du pétrole (Carburants automobiles, kérosène, etc.), le charbon de bois, l’électricité

Une source d’énergie primaire est une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation. Si elle n’est pas utilisable directement, elle doit être transformée en une source d’énergie secondaire pour être mise en œuvre. Dans l'industrie de l'énergie, on distingue la production d'énergie primaire, de son stockage et son transport sous la forme d'énergie secondaire, et de la consommation d'énergie finale.

L’énergie secondaire est elle-même transformée en énergie finale au stade de l’utilisation. Ainsi l’énergie mécanique d’une chute d’eau, transformée en électricité puis transportée sous cette forme peut-elle produire chez l’utilisateur final de l’énergie électrique pour différentes utilisations (éclairage, froid, chauffage, ...). Au niveau de l’utilisateur, les formes d’énergie sont plus ou moins substituables.

Cette série de transformations forme une chaîne énergétique, par exemple la chaîne pétrolière : extraction, transport, raffinage, distribution, utilisation. Les transformations sont caractérisées par un rendement, toujours inférieur à 1 par suite des pertes.

Dans les statistiques de comparaison de la production et de l’utilisation de l’énergie, on a l’habitude de considérer comme énergie primaire, l’énergie qui résulte de la première transformation (ainsi la chaleur nucléaire, l'électricité éolienne ou l'électricité hydraulique est-elle considérée comme électricité primaire) et comme énergie finale la forme sous laquelle elle arrive chez l’utilisateur final (ainsi l’électricité mesurée au compteur de l’abonné quelle qu’en soit l’utilisation finale : éclairage, chauffage, machines...), parce que ce sont celles pour lesquelles on dispose de données chiffrées.

LES FORMES D’ENERGIES PRIMAIRES :

• Énergie humaine et animale : énergie mécanique de traction animale

• Énergie mécanique des éléments naturels :

  • Energie Hydraulique (cours d’eau et chutes d’eau) transformée en énergie mécanique (moulins à eau) ou électrique (centrale hydroélectrique).

  • Energie Marémotrice (marées) transformée en énergie électrique dans des centrales marémotrices.

  • Energie éolienne (vent) transformée en énergie mécanique (moulins à vent, voiliers, char à voile) ou électrique (génératrice éolienne ).

  • Energie chimique : transformée en chaleur (énergie thermique) par combustion, puis en électricité.

La cogénération consiste à produire simultanément chaleur et électricité. Les combustibles peuvent aussi actionner des moteurs. La combustion dégage du gaz carbonique (CO₂).

• Combustibles minéraux :

• Combustibles minéraux solides (CMS) : charbon, lignite, à base de carbone plus ou moins pur.

• Hydrocarbures : gaz naturel, pétrole,(molécules formées de carbone et d’hydrogène).

• Biomasse : bois, produits et déchets végétaux, formés de matière organique (essentiellement carbone, hydrogène et oxygène), transformés en combustibles divers : bois et dérivés, diester, méthane, (biogaz), méthanol, éthanol...

• Energie nucléaire :

• Fission : radioactivité de l’uranium et du plutonium transformée en chaleur, puis en électricité ; une partie de la chaleur est perdue et rejetée dans l’air et dans l’eau. C'est la chaleur directement générée par la fission des atomes qui est considérée comme énergie primaire, ce qui explique que l'énergie électrique issue du nucléaire montre généralement un rendement de 33% dès la production.

• Fusion : encore au stade expérimental.

• Energie Solaire : rayonnement solaire, transformé en chaleur (chauffe eau solaire, pompe à chaleur, …) ou en électricité (cellules photo-voltaïques).

• Énergie thermique terrestre :

• Géothermie : exploitation de la chaleur naturelle des couches profondes de l’écorce terrestre.

LES FORMES D’ENERGIES FINALES :

On utilise le terme d'énergie finale pour parler de l'ensemble des énergies se situant en fin de chaîne de transformation de l'énergie.

L'énergie utilisée concrètement par l'utilisateur final est le produit d'une chaîne de transformation d'énergie primaire. Par exemple, une voiture à hydrogène utilise l'hydrogène comme énergie finale, mais cet hydrogène est le plus souvent produit à l'aide d'électricité, elle-même produite à partir de chaleur issue de différents types de "combustibles" (charbon, gaz nature, pétrole, uranium enrichi). Dans ce cas, l'hydrogène est la source d'énergie finale pour le véhicule, et le charbon ou le pétrole l'énergie primaire.

La transformation des énergies primaires en énergie finale produit elle aussi de la pollution. Par exemple, produire de l'électricité à partir de charbon est une forte source de gaz à effet de serre. Ainsi, une voiture à hydrogène utilisant du carburant transformé à partir d'électricité hydraulique ou nucléaire est effectivement peu polluante en termes de gaz à effet de serre, alors que dans l'écrasante majorité des cas où l'électricité est produite à partir de charbon, un tel véhicule émet plus de gaz à effet de serre, et ce du fait de la transformation des énergies primaires.

Les formes d’énergie finale sont variées :

• Energie mécanique : utilisée pour l'industrie, l'agriculture, les transports, divers usages domestiques

• Energie électrique : utilisée pour l'éclairage, la réfrigération, divers équipements domestiques...

• Energie thermique : utilisée dans l'industrie, l'agriculture, pour le chauffage, la réfrigération, la climatisation...

Dans un bilan énergétique relatif à un pays, l'énergie finale regroupe toutes les énergies commercialisées (carburant de transport, électricité) mais aussi les énergies auto-produites comme le solaire thermique.

(sources ASN, AREVA, Wikipédia, MEEDDL, MEEDDTL, docs de travail RA, divers sites internet, ...)