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Module 1-2 : Concept de chaîne énergétique

Les usages et la conversion finale

Avec ces différents exemples, nous avons déjà évoqué un grand nombre de sources et de vecteurs énergétiques. Avant de les récapituler, regardons d'un peu plus près la nature des besoins d'énergie et comment ils sont satisfaits.

Les grands secteurs consommateurs

Si les besoins énergétiques de base de l'humanité sont inchangés depuis des millénaires, ils se sont néanmoins très fortement accrus et complexifiés :

Les consommations d'énergie ont lieu principalement dans trois grands secteurs d'importance comparable :

  • Les transports de personnes ou de marchandises.

  • L'industrie.

  • Le résidentiel et le tertiaire qui incluent nos consommations individuelles dans les logements et celles des bureaux, commerces et activités de services.

Quels sont les principaux usages dans ces trois secteurs ? Quelles formes d'énergie utile sont mises en œuvre ?

Les transports

Dans les transports, l'usage principal correspond à la force motrice mobile, énergie mécanique actionnant les différents types de véhicules. La conversion finale est assurée principalement par des moteurs thermiques utilisant différents carburants liquides.

Le résidentiel, le tertiaire et l'industrie

Dans le résidentiel/tertiaire et l'industrie, les besoins sont beaucoup plus diversifiés, mais en fait très similaires dans ces deux grands secteurs.

La force motrice fixe

Nous retrouvons des usages mécaniques, correspondant à la force motrice, mais fixe cette fois. Elle permet d'actionner ventilateur, pompes et compresseurs ou broyer, mélanger et mettre en forme les matériaux. Les moteurs électriques sont utilisés massivement.

Les usages thermiques

On distingue d'abord les usages à basse température (moins de 100°C), pour le chauffage des bâtiments et la production d'eau chaude sanitaire. Ces besoins sont satisfaits par chauffage direct (combustibles liquides et gazeux ou électricité), ou bien via un vecteur intermédiaire (vapeur, eau chaude ou air chaud), le plus souvent chauffé dans une chaudière à partir d'un combustible.

Mais on a aussi des usages à température plus élevée, pour la cuisson ou, dans l'industrie, pour la fabrication du ciment, du verre, de l'acier. Les combustibles ou l'électricité sont utilisés à cette fin dans des fours et des chaudières.

Globalement, les besoins de chaleur, quel que soit leur niveau de température, sont couverts à 90% par des combustibles, très majoritairement d'origine fossile.

Autre besoin thermique, le froid, pour la conservation, la congélation ou la climatisation. Les machines frigorifiques utilisent des vecteurs spécifiques, les fluides frigorigènes, et nécessitent de l'énergie mécanique fixe via un compresseur, alimenté le plus souvent par de l'électricité.

L'éclairage

Pour l'éclairage, l'électricité a aussi acquis une situation de monopole, se substituant aux combustibles spécifiques utilisés historiquement (huile, bougie, pétrole lampant...).

Les technologies de l'information et de la communication

Enfin, l'électricité est par nature le vecteur unique et irremplaçable des usages nouveaux apparus dans la deuxième moitié du XXème siècle, appareils électroniques et technologies de l'information et de la communication. Pour ces usages, l'électricité n'est pas seulement forme d'énergie mais également support de l'information. On parle souvent d'électricité spécifique.

Et les besoins alimentaires ?

Pour être complet, il faut mentionner les besoins d'énergie chimique, à savoir notre consommation alimentaire. Assez bizarrement, cet usage vital de l'énergie est oublié des analyses et statistiques énergétiques où l'on tient compte de la biomasse énergie mais pas des produits agricoles alimentaires.

Conclusion

Nous avons donc des besoins qui correspondent directement à 5 des 6 grandes formes physiques d'énergie (à part l'énergie nucléaire). Mais une bonne partie de ces besoins sont couverts par des vecteurs ayant une autre forme physique, principalement l'électricité et les combustibles.

IntroductionLes vecteurs
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