Les vecteurs
Nous avons vu que les vecteurs énergétiques sont très nombreux et très divers. Néanmoins, après avoir analysé les usages, nous avons constaté que deux d'entre eux jouent aujourd'hui un rôle dominant.
Quelle caractéristique fondamentale explique cette place privilégiée ?
Les carburants liquides
Carburants liquides : ces différents vecteurs d'énergie chimique présentent un remarquable compromis en termes de densité volumique d'énergie et de simplicité d'usage. Leur combustion est simple à maîtriser pour produire de la chaleur avec un brûleur ou de l'énergie mécanique dans les moteurs à combustion interne. Leur état liquide les rend facile à stocker et à transporter à grande comme petite échelle. |  |
Ils sont de ce fait très adaptés pour la production d'énergie thermique seule et pour la force motrice fixe ou mobile. En termes de sources primaires, la production des carburants liquides est aujourd'hui massivement assurée à partir du pétrole mais elle est aussi possible à partir du charbon, du gaz naturel ou de la biomasse. Des politiques volontaristes promeuvent par exemple la production d'agrocarburants, couramment incorporés avec les carburants d'origine pétrolière.
L'électricité
L'électricité est le vecteur énergétique par excellence, inexistant sous une forme exploitable directement dans la nature. Sa forme physique est très éloignée à la fois des sources primaires comme de la plupart des usages, mais c'est une énergie noble se prêtant à une multitude de transformations, et donc universelle en termes d'usage. Les conversions de l'électricité ont souvent un très bon rendement (éclairage, moteur électrique), et sont simples à réguler. |  |
La production d'électricité est très flexible car elle est possible avec toutes les sources primaires (ou à partir d'autres vecteurs) par une multitude de technologies.
L'électricité présente malgré tout trois contraintes fortes :
La production est largement tributaire de la voie thermique (à flamme ou nucléaire) et donc avec des rendements limités, principe de Carnot oblige. 67% de l'électricité mondiale est produite à partir de combustibles fossiles carbonés (principalement charbon et gaz). Ceci induit aujourd'hui près du quart des émissions mondiales de gaz à effet de serre.
Le transport de l'électricité nécessite un réseau, pas disponible partout.
l'électricité est peu stockable ; de ce fait, sa production doit s'adapter à la demande en termes de puissance à chaque instant.
Ces caractéristiques expliquent partiellement la domination actuelle des carburants liquides dans les transports et de l'électricité sur la force motrice fixe. Mais cette situation n'est pas forcément immuable car cette place dépend aussi de nombreux facteurs susceptibles d'évoluer, rendement global de l'ensemble de la chaine énergétique (intégrant toutes étapes de conversion et transport), leurs coûts et leurs impacts.
N'oublions pas en outre qu'il existe un grand nombre de vecteurs souvent plus spécifiques à certains usages mais dont la place, pas forcément marginale, peut aussi évoluer.
Le gaz naturel
C'est le cas du gaz naturel, très proches dans ses caractéristiques et ses usages des carburants pétroliers mais handicapé par sa densité énergétique beaucoup plus faible. |  |
Pour le transporter ou le stocker, il faut le comprimer très fortement ou le liquéfier à très basse température. Il doit être distribué par réseau. Le gaz naturel est quasiment le seul support énergétique qui soit à la fois source primaire et vecteur utilisable directement pour des usages finals, principalement thermiques mais aussi mécaniques. Comme source primaire, il est bien adapté à la production d'électricité du fait des rendements élevés qu'il permet en cycles combinés.
D'autres vecteurs
Demain l'hydrogène associé à la pile à combustible pour la production d'électricité, sera peut être le nouveau vecteur des transports, sa production étant assuré à partir du gaz naturel (par réformage) ou de l'électricité (par électrolyse).
D'autres vecteurs sont des intermédiaires, un peu cachés dans certains processus mais fondamentaux. Pour les usages thermiques, on peut évoquer de nombreux exemples :
l'eau chaude (des réseaux domestiques de chauffage central).
la vapeur des process industriels ... et des centrales thermiques de production d'électricité.
les fluides frigorigènes des machines frigorifiques.
Mais ces vecteurs thermiques peu transportables sont essentiellement utilisés à des échelles très locales.
Remarque
Notons qu'il n'existe pas de vecteur majeur pour l'énergie mécanique : arbre ou chaîne de transmission, air comprimé ne sont utilisables qu'à toute petite échelle.
Cette absence explique le rôle prépondérant qu'a pris l'électricité sur les usages moteurs fixes, vu sa flexibilité en termes de puissance et l'excellent rendement des moteurs.
Conclusion sur les vecteurs
Pour conclure ce survol des vecteurs énergétiques, vous voyez qu'il en existe un grand nombre, certains adaptés à une large gamme d'usages, d'autres plus spécifiques.
Mais ils sont presque tous susceptibles d'être produits à partir d'une grande variété de sources d'énergie primaire et de technologies de conversion.
