Terre (sources d'énergie sur la)

Les énergies disponibles sur Terre appartiennent à 2 familles : épuisables et renouvelables  

ÉNERGIES ÉPUISABLES

Les données ci-après sont très estimatives car elles concernent les réserves d'énergies exploitables, avec les moyens connus à ce jour.

Les énergies y sont exprimées en Joules 

Le PÉTROLE  6.1021 J (réserves de 1000 gigabarils soit 160 km3 à 3,7 J/m3de pouvoir calorifique) Durée estimative d'épuisement >>> 50 ans

Les SCHISTES BITUMINEUX  1022 J (# comme le pétrole, soit # 80 ans de réserves)

Le GAZ NATUREL  1021 J (soit  60 ans de réserves)

Le CHARBON  1023 J (soit 200 ans de réserves)

L'URANIUM  réserves = 107 kg pour une consommation de 5.104 kg, soit pour 200 ans

 

ÉNERGIES RENOUVELABLES

Il est plus parlant de les exprimer en unités de puissance (énergie instantanée, en Watts), la première valeur notée ci-dessous étant la totalité potentielle exploitable mondiale et (entre parenthèses, la production réelle actuelle mondiale) 

L'ÉNERGIE SOLAIRE 

La puissance solaire arrivant sur Terre est de # 1,2.1017 Watts dont 30% sont réfléchis et renvoyés dans l'espace, 45% sont absorbés, 24% servent aux échanges hydrauliques, 2% aux mouvements d'air et moins de 1% à la photosynthèse)

La puissance surfacique (p*) utilisable en moyenne sur Terre est donc

p* = P. r / S  où P est égal à 1,2.1017 W, r est le rendement (70 %) et S la surface du globe (5.1014m²) d'où p* = 168 W/m².

Cette valeur moyenne présente des variations en fonction de la latitude (entre 120 et 260 W/m²) et des pics dans les régions très ensoleillées (1600 W/m²)

Pour ces 168 W/m², il y en a une partie due aux rayons du spectre visible (36%), une partie due aux rayons infrarouges (52%) et une partie due aux ultra-violets (12%)

Exprimons cette p* lumineuse en unités psychophysiques (donc en lux, utilisés pour une dite puissance surfacique, dite d'ailleurs "éclairement") on a:

-pour le cas de bon ensoleillement (92% de 683) x 36% de 168 W/m² = 38.000 lx

-pour le cas d'un ciel couvert nuageux (10% de 683) x 36% de 168 W/m² = 4200 lx

Nota : 683 est le nombre maximal de lux que peut donner un W/m² (et celà quand la lumière est jaunâtre) Mais dès qu'on s'éloigne de cette couleur, celà entraîne un vif abattement de cette valeur (par exemple 10% dans le cas cité ci-dessus)

Voir aussi chapître énergie solaire pour les appareils producteurs d'énergie solaire

Actuellement cette énergie solaire n'est quasiment pas exploitée

L'ÉNERGIE ÉOLIENNE  estimation potentielle mondiale: 1014 Watts

Voir aussi le chapître concernant l'hélice éolienne

L'ÉNERGIE HYDRAULIQUE (FLEUVES) 

estimation potentielle mondiale: 3.1012 Watts dont (6% exploités)

L'ÉNERGIE MARÉMOTRICE 

estimation potentielle mondiale: 4.1010 Watts (< 1% exploité)

L'ÉNERGIE DE LA HOULE (LES VAGUES) 

estimation potentielle mondiale: 3.1012 Watts  (inexploitée)

L'ÉNERGIE DE TEMPÉRATURE DES MERS 

estimation potentielle mondiale: 1012 Watts (inexploitée)

Il s'agit de récupérer (thermodynamique) la différence de température entre la surface (à 14 degrés C. moyenne) et en semi- profondeur (où elle est à -6°C)

L'ÉNERGIE DE BIOMASSE 

estimation potentielle mondiale: 1013 Watts (2% exploités)

L'ÉNERGIE GÉOTHERMIQUE 

La géothermie étudie la récupération de chaleur dans le manteau terrestre

Le potentiel est de # 1023 Watts (mais seulement 1013 W sont actuellement exploités pour la partie proche de la croûte et cela représente # 0,2 W/m²)

Les variations naturelles de températures du globe sont de 3 degrés par 100m de dénivelé et peuvent atteindre 600 degrés / 100m. pour des zones volcaniques

Pour des ΔT de 10 à 30 °C on utilise des pompes à chaleur géothermiques >>> Usage individuel

Pour des  ΔT de 35 à 90 °C on utilise du pompage de nappe avec échangeur de chaleur >>> Usage chauffage urbain

Pour des ΔT de 100 à 150 °C on utilise des fluides échangeurs >>> Usage industriel

Pour des  ΔT >150 °C on utilise la vapeur agissant sur une turbine avec production d'électricité >>> Usage public