DOSSIER DE RÉVISION

challenge des Explorateurs de l’Énergie 2019-2020

TABLE DES MATIÈRES

L’ÉNERGIE P. 3 - 7

L’ÉNERGIE SOLAIRE P. 8 - 12

L’ÉNERGIE ÉOLIENNE P. 13 - 17

L’ÉNERGIE HYDRAULIQUE P. 18 - 22

LA BIOMASSE P. 23 - 27

L’ÉNERGIE GÉOTHERMIQUE P. 28 - 32

LES ÉNERGIES MARINES P. 33 - 37

L’ÉNERGIE MUSCULAIRE P. 38 - 42

LES ÉNERGIES FOSSILES P. 43 - 47

L’ÉNERGIE NUCLÉAIRE P. 48 - 52

?

Retrouvez les corrigés des différentes fiches de révision en ligne sur : www.explorateurs-energie.ch

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QU’EST-CE QUE L’ÉNERGIE ?

D’OÙ VIENT L’ÉNERGIE ?L’énergie est le moteur du monde ! S’il n’est pas vraiment possible de voir l’énergie, ses effets sont là, tout autour de nous. Tout ce qui existe a besoin d’énergie pour fonctionner. Le Soleil qui fait pousser les plantes, le vent qui pousse le voilier, le bois qui brûle dans la cheminée, le barrage qui produit de l’électricité. Les actions, les mouvements, la chaleur et l’électricité… tout cela, c’est de l’énergie ! Sans l’énergie, la Terre serait froide, sombre et sans vie.

L’ÉNERGIE SE TRANSFORME SANS CESSEIl existe deux lois fondamentales interplanétaires qui régissent l’énergie. Elles sont toujours vraies, à Tombouctou comme sur la Lune ! Dans l’univers : La quantité totale d’énergie ne change jamais. L’énergie peut se transformer mais elle ne peut pas

être créée, ni détruite. Par exemple : l’énergie du Soleil fait pousser les plantes. La vache va manger l’herbe et les fleurs. Son lait va servir à fabriquer du fromage. Les enfants vont le manger et ensuite jouer, courir, sauter, réfléchir… À chaque étape, l’énergie s’est transformée. C’est le cycle de la vie de l’énergie.

LES ÉNERGIES MARINESAVEC LES HYDROLIENNES ET LES CENTRALES SOUS-MARINES

L’ÉNERGIE SOLAIREAVEC LES PANNEAUX SOLAIRES

L’ÉNERGIE ÉOLIENNEAVEC LES MOULINS ET LES ÉOLIENNES

L’ÉNERGIE HYDRAULIQUEAVEC LES BARRAGES

L’ÉNERGIE MUSCULAIREAVEC TES BRAS ET TES JAMBES

LES ÉNERGIES FOSSILESAVEC LE CHARBON, LE PÉTROLE ET LE GAZ NATUREL

L’ÉNERGIE NUCLÉAIREAVEC LES CENTRALES NUCLÉAIRES

LA BIOMASSEAVEC LE BOIS, LE COMPOST

L’ÉNERGIE GÉOTHERMIQUEAVEC LES FORAGES ET LES POMPES À CHALEUR

LE SAVAIS-TU ?

Le mot « énergie » vient du grec energeia qui signifie « force en action ».

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COMMENT UTILISE-T-ON L’ÉNERGIE ?

L’ÉLECTRICITÉDepuis toujours, l’Humanité utilise l’énergie pour vivre mieux : la maîtrise du feu a permis de se réchauffer et de cuire les aliments ; celle du vent a fait avancer les bateaux et tourner les moulins, etc.

Aujourd’hui, nous maîtrisons toujours plus de sources d’énergie. Notre confort, ainsi que nos besoins, ont beaucoup augmenté. Mais les trois utilisations principales de l’énergie restent les mêmes : se chauffer, se déplacer, et faire fonctionner nos outils.

COMMENT TRANSFORME-T-ON L’ÉNERGIE EN ÉLECTRICITÉ ?

La matière est composée d’atomes. Les atomes sont eux-mêmes composés d’un noyau central autour duquel gravitent des électrons. Quand les électrons se déplacent, ils produisent de l’électricité ! L’électricité est ainsi créée par le déplacement d’électrons à l’intérieur d’un conducteur. Le passage de l’énergie en électricité est donc une question de mouvement, mais à une échelle minuscule et invisible !

Tu peux observer facilement ce phénomène avec la dynamo de ton vélo : un aimant, fixé à côté d’une bobine de fil conducteur, est relié à une petite roue actionnée par le mouvement de la roue arrière de ton vélo : elle tourne lorsque tu avances. L’aimant va alors provoquer le déplacement des électrons dans la bobine de fil conducteur, ce qui va créer l’électricité qui permet d’allumer ton phare.

A une échelle plus grande, c’est ce qui se produit lorsque du vent, de l’eau, de la vapeur, actionnent une turbine : ce mouvement entraîne à son tour le déplacement de l’aimant du rotor qui provoque le déplacement d’électrons dans un conducteur (le stator), et ainsi crée de l’électricité !

L’électricité est un phénomène physique qui existe dans la nature. Les éclairs en sont un exemple ! Ce phénomène se produit lorsque des échanges d’énergie ont lieu entre les atomes qui constituent la matière. Lorsque tu te coiffes, il arrive que tes cheveux se dressent ? Il s’agit d’électricité statique !

Pendant longtemps, on ne savait pas comment stocker et déplacer l’énergie. On devait l’utiliser à l’endroit où elle était produite. C’est comme si ta télévision devait toujours être branchée à une éolienne pour fonctionner !

En effet, l’électricité est bien pratique ! L’un des plus grands progrès de l’Humanité a consisté à maîtriser le courant électrique et à le transporter rapidement le long de câbles et de fils. Le courant électrique fonctionne comme un fantastique transporteur d’énergie.

TROIS UTILISATIONS

SE CHAUFFERL’été ne dure pas toute l’année. Et même dans les pays chauds, les nuits peuvent être fraîches. C’est pourquoi les feux de cheminée, les chaudières à charbon, à mazout ou à bois, les radiateurs électriques et les pompes à chaleur nous sont bien utiles ! SE DÉPLACERQue ce soit pour aller à l’école, travailler ou voyager, nous passons énormément de temps à nous déplacer : à pied, en train, en voiture, en avion, en tram, à cheval ou en bateau. FAIRE FONCTIONNER DES OUTILS Nous vivons entourés de milliers d’appareils qui ont besoin d’énergie pour fonctionner. Chez toi, tu allumes la lumière, tu ouvres le frigo, tu mets ta vaisselle sale dans une machine... Sans parler des téléphones portables, tablettes et ordinateurs qui doivent sans cesse être rechargés ! Dans une famille en Suisse, l’énergie est consommée ainsi : 55 % pour se chauffer 35 % pour se déplacer (voiture, moto, scooter) 10 % pour faire fonctionner les appareils et installations

électriques (éclairage, frigo, ordinateur, téléphone, lave-linge, etc.)

4

LES ENJEUX ÉNERGÉTIQUES

LES CONSÉQUENCESAu 20e siècle, la population mondiale a été multipliée par quatre : il y avait 1,6 milliard de personnes sur Terre en 1900 et 6 milliards en l’an 2000. Dans le même temps, la consommation d’énergie a été multipliée par… vingt ! Or, aujourd’hui, les besoins énergétiques de l’Humanité sont couverts en très grande partie par les énergies fossiles (80 %) qui sont polluantes. La Terre, notre maison, pourra-t-elle le supporter ?

POURQUOI CETTE AUGMENTATION ?

Il y a cent ans encore, en Suisse, les gens n’avaient pas tous le chauffage, l’électricité et l’eau courante dans leur maison. Les déplacements d’une ville à l’autre étaient longs et difficiles, sans parler des voyages à l’étranger, qui étaient très rares. Dans l’ensemble, les gens possédaient très peu d’objets (même pas de téléphones portables ni d’internet !). Peux-tu imaginer vivre ainsi ?

Aujourd’hui, une grande partie de la population mondiale est encore privée de tout ce confort et souhaite, naturellement, en bénéficier. Or, une telle amélioration du niveau de vie passe par... une plus grande consommation d’énergie !

D’autant que depuis l’an 2000, la population mondiale est passée de 6 à 7 milliards de personnes.

UN DOUBLE DÉFI

Aujourd’hui, un habitant des États-Unis, le pays le plus riche du monde, consomme en moyenne 30 fois plus d’énergie qu’un habitant du Bangladesh, le pays le plus pauvre. Que se passera-t-il quand le Bangladesh aura atteint le même niveau de vie que les États-Unis ? Si, à l’avenir, ce sont les énergies fossiles, très polluantes, qui continuent de combler l’essentiel des besoins de l’Humanité en énergie, notre planète pourrait ne pas le supporter.

Nous sommes donc face à un double défi : Maîtriser l’augmentation et le partage de la

consommation d’énergie ; Assurer une production d’énergie moins polluante

qu’aujourd’hui.

Les énergies les plus utilisées aujourd’hui sont aussi les plus polluantes : le pétrole, le gaz et le charbon sont brûlés pour faire rouler les voitures, naviguer les grands bateaux, voler les avions et, aussi, pour chauffer les maisons et produire de l’électricité.

En brûlant, ces matières rejettent des gaz et des poussières dans l’air. L’une des conséquences, c’est l’effet de serre, qui participe à l’augmentation de la température moyenne sur Terre.

Les conséquences négatives se font déjà sentir : Les glaciers et les banquises fondent,

et font monter le niveau des mers ; Les déserts et les zones de végétation

se déplacent ; Certaines maladies tropicales s’étendent

à de nouvelles régions ; Les phénomènes climatiques extrêmes

sont toujours plus nombreux : sécheresses, inondations, cyclones...

5

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. Dans les ménages

suisses, l’énergie est

principalement utilisée

pour se chauffer.

□ Vrai

□ Faux

2. Au 20e siècle, alors

que la population s’est

multipliée par quatre,

la consommation

d’énergie s’est elle

multipliée par dix !

□ Vrai

□ Faux

3. Les changements

climatiques sont

notamment liés à

une présence trop

importante de gaz à

effet de serre dans l’air.

□ Vrai

□ Faux

Retrouve les 5 mots qui manquent dans le texte ci-dessous...

Deux lois fondamentales régissent l’énergie.

Elles sont vraies partout ! Dans l’univers :

La __ __ __ __ __ __ __ __ totale d’énergie ne change

jamais. L’énergie peut se __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

mais elle ne peut pas être __ __ __ __ __ , ni détruite.

Les phénomènes physiques sont irréversibles !

Aujourd’hui, nous maîtrisons de nombreuses sources

d’énergie ; mais il existe toujours trois utilisations

principales de l’énergie, depuis des milliers d’années :

se __ __ __ __ __ __ __ __ , se déplacer et faire

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ des outils.

L’ÉNERGIEFiche de révision

6

À TOI DE JOUER !

RELIE LES ÉNERGIES

COMPARE ! LA BONNE DÉFINITION

BiomassebiomasseMusculaireMusculaire FossileFossileHydrauliqueHydrauliqueSolaireSolaire EolienEolienNucléaireNucléaire

Énergie Renouvelable Indépendante de la météo Non polluante

Solaire

Hydraulique

Musculaire

Fossile

Marine

Biomasse

Nucléaire

Géothermique

Éolienne

Mets (oui ) ou (non) dans la colonne qui convient !

Retrouve l’énergie qui est utilisée par les Explorateurs.

Lorsque l’on parle de rendement dans le cas des

énergies, on fait référence...

Une source d’énergie non renouvelable...

se recrée très lentement et peut donc être amenée à disparaître.

est une ressource

naturelle dont le

stock se renouvelle

sur une courte pé-

riode (à l’échelle

humaine).

au coût de l’installation de l’énergie.

à la part d’énergie

utilisable par

rapport au total

de l’énergie

fournie par la

source d’énergie.

A

A

B

B

7

L’ÉNERGIE SOLAIRE

Le Soleil se trouve à la base de toutes les énergies. Il produit la chaleur et la lumière nécessaires à la vie sur Terre. Ce rayonnement solaire est utilisé pour se chauffer et pour produire de l’électricité.

LE SOLEILLe Soleil est une fantastique boule de feu qui brûle depuis 4,55 milliards d’années. Elle est si grande et si chaude que, même si nous en sommes très éloignés, nous bénéficions encore de sa chaleur et de sa lumière. Imagine plutôt : le Soleil est 1’300’000 fois plus gros que la Terre, et la chaleur dans son cœur peut atteindre 15 millions de degrés !

Heureusement, 150 millions de kilomètres nous séparent de cette formidable source d’énergie, et notre atmosphère nous protège de la puissance de ses rayons.

UN PEU D’HISTOIRE Il y a très longtemps que l’Humanité a compris comment se servir du Soleil pour allumer un feu. Grâce à des miroirs, on peut concentrer en un point la puissance des rayons solaires. La chaleur devient alors si intense sur ce point que le feu démarre. C’est comme cela que, dans l’Antiquité, les Grecs allumaient la flamme olympique.

Au 17e siècle, un ingénieur français réussit à faire fonctionner une pompe grâce à de l’air chauffé par le Soleil. Deux cents ans plus tard, un physicien parisien découvre l’effet photovoltaïque : il est désormais possible de transformer la lumière du Soleil en électricité. Mais il faudra attendre un siècle encore pour que cette technologie fasse de réels progrès : c’est en cherchant à conquérir l’espace que les scientifiques ont le plus investi dans la maîtrise de l’énergie solaire.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Énergie renouvelable Disponible toute l’année Facile à installer Technologie qui évolue rapidement

DÉSAVANTAGES Fabrication et recyclage des panneaux peu

écologiques, car nécessite de l’énergie Production qui dépend des conditions

d’ensoleillement Durée de vie limitée (env. 20 ans avec

un rendement maximum) Rendement assez faible (15 %)

45 MILLIONS DE M2

Pour couvrir 10 % des besoins en électricité de la Suisse, nous aurions besoin de 45 millions de mètres carrés de panneaux solaires photo-voltaïques. Il faudrait donc couvrir 10 % de la sur-face du lac Léman, soit 6’000 terrains de foot !

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UTILISATION ET INSTALLATIONS L’utilisation de l’énergie solaire passe par ses deux composantes principales : sa chaleur et sa luminosité. LES PANNEAUX SOLAIRES THERMIQUES La chaleur du Soleil peut être utilisée de manière directe pour chauffer un réservoir d’eau, sécher du linge (évaporation) ou tempérer les parois d’une maison. C’est le principe utilisé par les panneaux solaires thermiques qui sont placés sur les toits ou les façades des maisons.

En transitant par les panneaux solaires, l’eau est réchauffée par le Soleil, puis utilisée sur place, pour le chauffage ou l’eau sanitaire du bâtiment. En Suisse, le potentiel est immense. Imagine plutôt : si tous les toits étaient équipés, l’énergie solaire couvrirait l’ensemble des besoins thermiques des ménages suisses.

LES CENTRALES SOLAIRES THERMODYNAMIQUES Ces grandes installations sont équipées d’immenses miroirs paraboliques, sphériques ou plats, qui suivent la course du soleil pendant la journée. Ils permettent de concentrer les rayons pour chauffer un liquide qui restera chaud même après le coucher du Soleil, de l’huile par exemple. C’est une manière de stocker l’énergie qui servira à chauffer l’eau, dont la vapeur fera tourner des turbines pour produire de l’électricité. Ce type d’installation est assez nouveau. En Europe, il en existe en Espagne, en Belgique, en France ou encore en Suède.

LES PANNEAUX SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES La lumière du Soleil peut être utilisée pour produire de l’électricité. On utilise pour cela des panneaux composés de cellules électroniques qui réagissent aux rayons du Soleil. On parle alors d’énergie solaire photovoltaïque. Ces instal-lations sont de plus en plus répandues dans le monde.En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments. Par exemple, à Gimel (Vaud), celui du Collège du Marais en a été entièrement recouvert. Reliée au réseau électrique, cette installation permet d’assurer la consommation électrique moyenne de 20 familles.

9

En moins d’une heure, le Soleil fournit à la Terre davantage d’énergie que ce que l’Humanité consomme en une année ! Mais aujourd’hui, seule une toute petite partie de cette énergie est récupérée pour être transformée en chauffage ou en électricité.

LE SAVAIS-TU ?AUJOURD’HUI EN SUISSE

L’été, 1 à 5 m2 de panneaux solaires thermiques bien orientés suffisent pour chauffer toute l’eau dont une personne a besoin. Et il faut 12 à 15 m2 de panneaux photovoltaïques bien orientés pour produire la quantité d’électricité consommée par une personne (sans compter le chauffage)... à condition d’avoir une météo ensoleillée !

Si tous les toits étaient équipés, l’énergie solaire couvrirait l’ensemble des besoins thermiques des ménages suisses. Photo : Panneaux solaires thermiques – Romande Energie

En Suisse romande, les parcs solaires photovoltaïques sont souvent installés sur des toits de bâtiments. Photo : Ville de Vevey, panneaux solaires photovoltaïques sur le toit du Collège Kratzer.

Pour le moment, en Europe, il existe des centrales

solaires thermodynamiques en Espagne, en Belgique,

en France ou encore en Suède.

Photo : Centrale solaire Thémis (France) – David66, wikipedia

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Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. En moins d’une

heure, le Soleil fournit

à la Terre l’énergie

consommée durant une

année par les humains.

□ Vrai

□ Faux

2. Les panneaux

photovoltaïques sont

chers à fabriquer, mais

ils offrent d’excellents

rendements.

□ Vrai

□ Faux

3. Les plantes vertes

utilisent l’énergie

solaire pour

croître grâce à la

photosynthèse.

□ Vrai

□ Faux

L’énergie solaire provient du __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

du Soleil, que nous ressentons par la __ __ __ __ __ __ __

et la luminosité. Le cœur du Soleil peut atteindre

15 __ __ __ __ __ __ __ __ de degrés ! En Suisse, cette

immense source d’énergie est surtout utilisée grâce à deux

types de panneaux solaires. Les panneaux solaires

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ permettent de chauffer de l’eau

pour la douche ou le chauffage. Les panneaux solaires

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ utilisent quant à

eux la lumière du soleil pour produire de l’électricité.

Retrouve les 5 mots qui se sont évaporés…

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

L’ÉNERGIE SOLAIREFiche de révision

11

Retrouve la bonne définition parmi ces deux propositions.

Relie chaque chiffre à l’information qui lui correspond.

LA BONNE DÉFINITION

LE COMPTE EST BON

CHARADE

Mon 1er est le masculin de fausse

__ __ __ __

Mon 2e est le contraire de tard

__ __ __

Mon 3e est l’une des unités de mesure

de l’électricité

__ __ __ __

Mon 4e est ce que l’on dit quand on se fait mal

__ __ __

Mon 5e est le son du hoquet

__ __ __

Mon tout est une sorte de panneau solaire :__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

Les panneaux photovoltaïques ...

A B

sont composés de cellules électroniques qui vont réagir au rayonnement du Soleil afin de produire de l’électricité.

sont traversés par

de l’eau qui va être

chauffée grâce à la

chaleur du Soleil.

En été, en Europe, ___ m2

de panneaux thermiques

permettent de chauffer

toute l’eau dont une

personne

a besoin.

Dans le monde,

le nombre

d’installations

photovoltaïques

augmente d’environ

___% chaque année.

Les installations

solaires ont une

durée de vie

d’environ ___ ans.

40205

À TOI DE JOUER !

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L’ÉNERGIE ÉOLIENNE

Le vent est une puissante source d'énergie, et l'une des premières à avoir été utilisée par l'Humanité. Depuis des milliers d'années, le vent fait naviguer les bateaux à voile, voler les cerfs-volants et tourner des moulins. On parle d'énergie éolienne. Aujourd'hui, on s'en sert aussi pour produire de l’électricité.

LE VENTAu fait, d’où vient le vent ?Le vent, c’est de l’air qui se déplace à cause des différences de température et de pression dans l’atmosphère. En effet, l’air chaud est plus léger que l’air froid. C’est pourquoi, quand le Soleil chauffe la mer ou le sol, l’air qui se trouve juste au-dessus se réchauffe, s’allège, et monte, en poussant l’air froid qui est plus haut. L’air froid, plus lourd, descend et vient remplacer l’air chaud, puis il se réchauffe à son tour, et ainsi de suite.

En plus, comme la Terre est ronde, le Soleil ne distribue pas la chaleur partout de façon égale, et celle-ci n’est pas absorbée de la même manière par la mer ou par le sol. Toutes ces différences font que les masses d’air se déplacent verticalement et horizontalement.

Il existe des sites plus ou moins venteux, selon leur emplacement et leur dégagement, mais aussi selon leur incidence sur la pression de l’air. Par exemple, les crêtes de montagne et le bord de mer connaissent des vents plutôt violents : dans ces endroits, il y a en effet peu d’obstacles naturels ou de bâtiments pour retenir le vent.

UN PEU D’HISTOIRE Depuis des milliers d’années, la force du vent a permis à l’humanité de faire des choses extraordinaires. Par exemple, il y a plus de 3’000 ans, elle a permis à des populations parties du sud de l’Asie dans des pirogues à voile d’aller peupler des îles éparpillées dans l’immensité de l’Océan Pacifique !

Au 5e siècle avant Jésus-Christ, les civilisations grecques et égyptiennes se servaient des premières éoliennes pour moudre du grain et pomper l’eau des puits. Et c’est en 1866, avec l’invention de la dynamo (ou machine dynamoélectrique) - un générateur qui permet de transformer l’énergie mécanique en électricité - que naît la possibilité de produire de l’électricité par la force du vent ! C’est ainsi qu’en 1888, un scientifique américain réalise la première turbine éolienne capable de produire de l’électricité !

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Énergie renouvelable Disponible toute l’année Installation démontable Sans déchet et sans risque majeur Technologie bien maîtrisée

DÉSAVANTAGES Impact sur le paysage Fonctionne seulement si le vent souffle Installation à durée de vie limitée (20-30 ans) Rendement moyen (20-60%)

1 POUR 1000

L’énergie éolienne est l’une des énergies renouvelables les plus performantes ; une seule éolienne de taille moyenne (d’une puissance de 2 mégawatts) permet de couvrir les besoins en électricité d’une petite commune (1000 maisons) !

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UTILISATION ET INSTALLATIONSEn Europe, tu peux observer trois types d’installations. LES LOISIRS À VOILE Tendre un grand morceau de tissu et laisser le vent s’engouffrer à l’intérieur : c’est le principe de la navigation à la voile, mais aussi du parapente, du char à voile, ou du kitesurf. Aujourd’hui, c’est surtout lors d’activités de loisir que l’on utilise l’énergie éolienne pour se déplacer. La Suisse est une région de lacs et de montagnes, où l’on pratique beaucoup la voile et le parapente.

LES MOULINS À VENT Lorsque le vent passe à travers une hélice, elle se met à tourner. Ce mouvement mécanique entraîne la rotation d’une ou plusieurs autres roues qui, elles-mêmes, font bouger des outils. C’est ainsi qu’autrefois les moulins écrasaient les céréales, ou qu’ils actionnaient des pompes à eau. Dans certaines régions d’Europe, comme la Hollande et le Portugal, les moulins ont été modernisés au fil du temps mais sont toujours en activité, selon un fonctionnement inchangé depuis des siècles.

LES ÉOLIENNES Les éoliennes fonctionnent sur le même principe que les moulins. Le vent fait tourner les pales (les bras) placées au sommet d’un mât. Ce mouvement entraîne la rotation d’un axe central (le rotor) relié à un générateur. L’énergie mécanique du vent est ainsi transformée en électricité. Les éoliennes sont généralement placées dans des zones dégagées et venteuses. On appelle « parc éolien » un site regroupant plusieurs éoliennes. Certaines personnes trouvent que ces installations gâchent le paysage et font du bruit. D’autres, au contraire, estiment que ces moulins modernes ont quelque chose d’élégant et sont surtout très utiles pour produire de l’électricité d’origine renouvelable ! Et toi, qu’en penses-tu ?

14

LE SAVAIS-TU ?AUJOURD’HUI EN SUISSE

Dans notre pays, le nombre d’éoliennes reste limité. En 2019, on compte 37 éoliennes installées en Suisse, totalisant 75 Mégawatts de puissance électrique. En 2018, elles ont produit 122 millions de kilowattheures (KWh). Cela permet d’alimenter 34’000 ménages en électricité. Cela ne représente toutefois que 0,2% de la consommation électrique de notre pays.

Chaque année, en juin, tu peux voir plus de 500 voiliers lors de la régate du Bol d’or. Photo : Bol d’or 2013 – www.boldor.ch

Éolienne – Photo : BGSmith, Shutterstock

Certaines régions d’Europe, comme la Hollande et le

Portugal, ont gardé une forte tradition de moulins à vent.

Photo : Moulins à vent, Hollande – SergiyN, Shutterstock

C’est en Valais que se situe le parc éolien le plus haut d’Europe. Ces quatre éoliennes se trouvent à 2’465 mètres d’altitude, au col de Nufenen.

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L’ÉNERGIE ÉOLIENNEFiche de révision

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. La rotation des

pales d’une éolienne

transforme l’énergie

thermique du vent en

énergie électrique.

□ Vrai

□ Faux

2. Depuis le 17e siècle,

la Hollande peut vider

et exploiter des zones

inondées par la mer

grâce à des moulins à

vent et des digues.

□ Vrai

□ Faux

3. L’énergie éolienne

est renouvelable et

disponible tout le temps,

pour autant qu’il y ait du

vent.

□ Vrai

□ Faux

L’énergie éolienne est créée à partir du __ __ __ __ ,

qui vient lui-même du réchauffement de la surface

de la Terre par le __ __ __ __ __ __ . Des différences

de __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ et de pression de

l’air le mettent en mouvement de façon plus ou moins

importante. La force du vent est utilisée par l’homme

depuis plus de 3’000 ans.

D’abord sur des pirogues à voile, où l’énergie éolienne

sert à se déplacer sur les mers et les rivières.

Ensuite pour moudre du grain ou remonter de l’eau

grâce à des __ __ __ __ __ __ __ . Enfin, dès 1850,

pour produire de l’ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ grâce

à l’invention de la dynamo.

Retrouve les 5 mots qui ont été emportés par le vent…

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

16

Retrouve les 8 mots des éléments qui permettent à une éolienne de fonctionner.

__ y__ ô __ __

__ __ n __ __ a __ __ u r

__ â __

__ é l __ __ __

r __ __ __ r

__ __ n __

__ __ __ __ l l e

__ a l __ __

Replace les éléments au bon endroit.Nacelle, mât, pales, générateur.

MOTS CACHÉS

RECONSTITUTION

Mon 1er nous permet

de parler

__ __ __ __

Mon 2e est le meuble

sur lequel on dort

__ __ __

Mon 3e est une conjonction

de coordination bien connue

__ __

Mon tout est la plus ancienne utilisation connue de l’énergie éolienne :__ __ __ __ __ __ __

CHARADE

A C P L E S E E O

J E X A P V I H N R

A

G U H E R N T L U T

E P A L I T H I U O

H P N O C R L C E R

O B C C D R O E O L

G E N E R A T E U R

R I Y V P Y L O N E

N A C E L L E A G E

S K M A T N T F V Y

À TOI DE JOUER !

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L’ÉNERGIE HYDRAULIQUE

Les rivières et les fleuves sont une source illimitée d’énergie propre. L’énergie hydraulique utilise la force de l’eau en mouvement.

L’EAUL’eau, tout comme le Soleil, est indispensable à notre vie. Mais à la différence de notre astre du jour, qui dégage de l’énergie sous forme de rayons chauds et lumineux, l’eau, elle, n’en produit pas directement. C’est son mouvement qui détient de l’énergie.

De l’eau, on en trouve beaucoup sur notre planète. Et comme tu le sais sans doute, elle poursuit, sous différentes formes, un cycle : l’eau s’évapore du sol et des océans, forme des nuages, et retourne, sous forme de pluie, sur les continents et dans les océans. La pluie pénètre dans le sol, forme des ruisseaux, des rivières, des fleuves et des lacs, avant de se jeter dans la mer.

L’énergie hydraulique fonctionne un peu comme l’énergie éolienne : le mouvement de l’eau fait tourner une turbine qui produit de l’électricité. Plus l’eau coule vite, plus l’énergie produite est importante. En effet, la quantité d’énergie produite dépend de la pression et du volume d’eau à disposition. La pression est elle-même liée à la différence de hauteur entre la surface du lac et la position de la turbine.

Ce mode de production d’électricité est l’un des plus propres et des plus efficaces (pas de déchets ni de CO2 ). Il s’appuie sur une ressource puissante et illimitée qui n’a pas besoin d’être transformée : l’eau passe à travers une centrale, et en ressort intacte !

UN PEU D’HISTOIRE Depuis près de 2’000 ans, l’Humanité utilise la force de l’eau qui coule pour remplacer… celle des bras ! Le principe du moulin à eau, connu depuis l’Antiquité, consiste à poser une roue sur une rivière. En tournant, elle actionne un mécanisme qui produit un mouvement régulier. Pratique pour moudre des céréales, pomper de l’eau, scier du bois, et bien d’autres usages encore ! À la fin du 19e siècle, les premières turbines électriques font leur apparition.

Et, au début du 20e siècle, notre pays comptait déjà plus de 7’000 petites installations hydroélectriques et possédait même ses premiers grands barrages.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Énergie renouvelable Disponible toute l’année Installation de très longue durée Technologie bien maîtrisée Très bon rendement (90 %)

DÉSAVANTAGES Impact sur le paysage (ex : barrage) Dépend des conditions météo L’installation doit s’adapter à chaque site Pas toujours conciliable avec l’écosystème

RECORD DU MONDE ! Le plus haut barrage-poids du monde est celui de la Grande-Dixence en Valais. Situé à 2’365 m. d’altitude, il forme un lac de plus de 200 m. de profondeur. Le mur du barrage lui-même mesure 285 m. de haut, tel un immeuble de plus de… 70 étages !

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UTILISATION ET INSTALLATIONSLES INSTALLATIONS À ACCUMULATION (BARRAGES) Un barrage, c’est un mur construit dans la vallée d’une rivière. L’eau s’accumule derrière ce mur et forme un lac. Lorsque l’on veut produire de l’électricité, on ouvre une vanne (un gros robinet), et l’eau qui s’écoule dans la conduite, entraîne la roue de la turbine. De cette façon, on peut contrôler la quantité et le moment où l’on produit de l’électricité, ce qui est pratique. En effet, nos besoins ne sont pas réguliers : par exemple, nous consommons beaucoup d’électricité en fin de journée,

pour nous éclairer et cuisiner, et très peu au milieu de la nuit, quand tout le monde dort. En montagne, ces installations ont l’avantage de disposer de grandes chutes. Et, comme vous le savez, plus la différence de hauteur entre la surface du lac (l’endroit où se trouve l’eau) et les turbines est grande, plus la pression est élevée. La Grande-Dixence, par exemple, présente une dénivellation d’environ 1’800 m. de haut ! Notre pays compte une quarantaine de grands barrages, situés surtout dans les Alpes.

LES INSTALLATIONS AU FIL DE L’EAU La Suisse est traversée par de grands fleuves, et compte beaucoup de rivières au débit important. Sur le Rhône, le Rhin ou l’Aar, ces installations hydrauliques sont complétées par des ponts, qui permettent aux véhicules de traverser la rivière. À l’intérieur de ces ponts, se trouvent les turbines. On dit que ce sont des centrales hydrauliques « à basse chute », contrairement aux barrages de montagne « à haute chute ». C’est le débit du cours d’eau qui détermine la quantité d’énergie générée. On ne peut choisir ni quand, ni combien d’électricité elle produit. La production est maximale au printemps, lors de la fonte des neiges et des fortes précipitations, et faible en été, à cause de la sécheresse. En Suisse romande, la plupart de ces installations se trouvent sur le Rhône. Il y en a notamment dans la région genevoise (Verbois, Chancy-Pougny et Seujet), et à la frontière entre les cantons de Vaud et du Valais (Lavey).

LES PETITES HYDRAULIQUES (AU FIL DE L’EAU) Comme les moulins du passé, les petites centrales hydrauliques (moins de 10 mégawatts) se situent le long des rivières, à un endroit où la dénivellation est importante.L’installation « emprunte » de l’eau à la rivière en la faisant passer par une conduite pour l’amener jusqu’à une turbine qui va produire de l’électricité. Puis l’eau est rendue, intacte, à la rivière. À Rivaz (VD), par exemple, la petite centrale du Forestay produit assez d’électricité pour couvrir la moitié des besoins des habitants des communes de Chexbres, Puidoux et Rivaz (environ 5’000 habitants).

19

En 1970, l’énergie hydraulique couvrait 90 % de la consom-mation d’électricité en Suisse ! Ensuite, la consommation d’électricité a beaucoup augmenté et l’énergie nucléaire s’est développée. Aujourd’hui, la part de l’hydraulique dans la production de notre pays n’est plus que de 57 %.

LE SAVAIS-TU ?AUJOURD’HUI EN SUISSE

Notre pays compte 600 installations à accumulation et plus de 1’000 installations au fil l’eau.

Les premières produisent ensemble 90 % de l’énergie hydroélectrique du pays.

La Suisse compte une quarantaine de grands barrages. Photo : Barrage de la Grande-Dixence – essencedesign.com, © Grande Dixence SA

Sur les fleuves, en Suisse le Rhône, l’Aar et le Rhin, les centrales hydrauliques ressemblent à de grands ponts installés sur la largeur du fleuve. Lavey, aménagement au fil du Rhône – © aqueduc.info

Comme les moulins d’hier, les petites centrales

hydrauliques sont des petites installations placées

le long des cours d’eau. À Rivaz, par exemple,

l’installation construite le long du Forestay permet

d’alimenter plus de 700 maisons en électricité.

Photo : Petite centrale hydraulique du Forestay (Rivaz),

Romande Energie

20

L’ÉNERGIE HYDRAULIQUEFiche de révision

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. La Suisse compte

une quarantaine de

grands barrages.

□ Vrai □ Faux

2. Lors de son passage

dans une centrale

hydraulique, l’eau

ne subit aucune

transformation. Elle

peut donc retourner

dans la rivière ou

le fleuve d’où elle vient

directement après

avoir fait tourner

des turbines.

□ Vrai □ Faux

3. Les installations au

fil de l’eau permettent

de choisir la quantité

d’électricité que l’on

souhaite produire.

□ Vrai □ Faux

L’énergie hydraulique exploite le __ __ __ __ __ __ __ __ __

de l’eau. Source d’énergie renouvelable et illimitée,

l’eau existe en cycle fermé : elle s’évapore du sol et des

océans, forme des nuages et redescend sous forme

de __ __ __ __ __ .

Il existe deux types d’installations hydrauliques :

Les centrales hydrauliques au fil de l’eau exploitent le

débit d’eau des rivières grâce à des __ __ __ __ __ __ __ __

qui, sous l’effet du courant, tournent et permettent de

produire de l’électricité.

Les __ __ __ __ __ __ __ __ sont de gigantesques

réservoirs d’eau qui peuvent être utilisés à la demande

selon la consommation d’ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

du pays.

Retrouve les 5 mots qui ont été emportés par le courant...

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

21

LA BONNE DÉFINITION

Retrouve la bonne définition parmi ces deux propositions.

Un barrage est une...

MOTS CROISÉS

L’énergie hydraulique est très utilisée en Suisse. Retrouve quels sont les avantages et les désavantages de cette énergie : mets un dans le tableau ci-dessous lorsque les indications sont justes.

Renouvelable

Disponible toute l’année

Polluante

Technologie bien maîtrisée

Rendement moyen

Installation de très longue durée

Dépend des conditions météo

Pas d’impact sur le paysage

installation hydraulique à

accumulation. Entraînées

par la force de l’eau

qui chute de plusieurs

centaines de mètres, des

turbines font fonctionner

un alternateur pour

produire de

l’électricité.

installation dite « au fil de l’eau ». Les barrages ressemblent à des ponts à travers lesquels l’eau passe et tombe de quelques mètres, entraînant des turbines qui permettent de produire de l’électricité.

AVANTAGESDÉSAVANTAGES

A

B

1 Cette machine permet de transformer une forme

d’énergie en énergie électrique.

2 Les barrages sont dits à « haute... » et les installations

en fil de l’eau à « basse... ».

3 Les petites centrales hydrauliques sont souvent placées

le long de ces cours d’eau.

4 Ils accumulent de l’eau dont la chute de plusieurs

centaines de mètres permet de produire de l’électricité.

5 Composée d’une roue à ailettes, elle tourne grâce

à la force de l’eau, de la vapeur ou encore du gaz.

6 Moyen de transporter l’eau sous pression jusqu’à

une turbine.

7 Cette chaîne de montagnes est propice à l’installation

de barrages.

À TOI DE JOUER !

22

LA BIOMASSE

On appelle «biomasse» les matières issues des végétaux (comme le bois) et des animaux. Le bois est une matière organique et, lorsqu’il brûle, il dégage de l’énergie sous forme de chaleur. Il existe beaucoup de façons de la transformer en énergie : la biomasse peut servir à chauffer les maisons ; elle peut être transformée en carburant et même alimenter des centrales qui produisent de l’électricité.

LES MATIÈRES ORGANIQUESLes différentes sortes de biomasse sont classées en deux familles : la biomasse sèche et la biomasse humide.

Le bois (biomasse sèche) Depuis que l’Humanité maîtrise le feu, elle utilise du bois pour se chauffer ou cuisiner. Aujourd’hui, la technique a évolué mais le principe reste le même : la biomasse sèche est brûlée dans des chaudières. On parle d’énergie-bois. Dans certains pays, comme en Tanzanie ou au Népal, elle couvre 80 % des besoins en chauffage.

Le fumier et les plantes (biomasse humide) Les excréments d’animaux mélangés à de la litière sont aussi une forme de biomasse. Tout comme les boues sanitaires, issues de nos toilettes ! Les gaz de fermentation qui se dégagent de ces matières sont utilisés pour se chauffer ou produire de l’électricité. On parle de biogaz. Les déchets végétaux qui forment le compost, comme les épluchures de cuisine ou les rebuts du jardinage, peuvent aussi servir à produire du biogaz. Il est même possible de produire de l’énergie à partir de la plupart de nos déchets biodégradables : les épluchures de cuisine (compost) et des jardins, les boues sanitaires (WC, douches), les déchets agricoles ou issus de l’industrie agroalimentaire… Certaines plantes peuvent être transformées en carburant pour faire tourner le moteur des véhicules, utilisé à la place (ou mélangé à) de l’essence. Par exemple, la betterave ou la canne à sucre, les graines de tournesol ou les cacahuètes, produisent des biocarburants.

UN PEU D’HISTOIRE Les biocarburants ne sont pas une nouveauté. Les premiers moteurs de voiture fonctionnaient en brûlant de l’éthanol, une sorte d’alcool. Rudolf Diesel, lorsqu’il inventa le moteur qui porte son nom, utilisait de l’huile de cacahuètes ! Pendant les deux Guerres mondiales, les biocarburants étaient aussi utilisés à la place de l’essence et du gazole, alors difficiles à trouver.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Énergie renouvelable Disponible toute l’année Technologie bien maîtrisée Valorisation des déchêts

DÉSAVANTAGES Installation à durée limitée (20-30 ans) Ressources limitées (s’il y a surexploitation) La culture à but énergétique est parfois

préférée aux objectifs alimentaires Le chauffage à bois dégage du CO2 dans

l’atmosphère (microparticules)

5 % Selon l’association Biomasse Suisse, la biomasse pourrait couvrir, à terme, 5 % des besoins de la Suisse en chauffage, et 4,5 % des besoins en électricité.

23

UTILISATION ET INSTALLATIONSOn utilise la biomasse de trois manières : l’énergie-bois, le biogaz et les biocarburants.

L’ÉNERGIE-BOIS (BIOMASSE SÈCHE) L’énergie-bois peut être utilisée dans la chaudière d’une maison individuelle, mais aussi par une centrale électrique. Comment ça marche ? Des résidus de bois ou des déchets secs sont brûlés pour chauffer de l’eau, qui se transforme en vapeur. La vapeur fait tourner une turbine qui produit de l’électricité. La fumée qui se dégage du feu passe à travers des filtres pour éviter qu’elle ne pollue l’air. Et la vapeur qui traverse la turbine se condense et redevient de l’eau.

En Suisse romande, la plus grande centrale de biomasse sèche est à Rueyres, dans le Gros-de-Vaud. Enerbois (c’est son nom) est située à côté d’une scierie qui transforme le bois de la région. Pour produire de l’électricité, la centrale utilise une partie des déchets de bois provenant de la scierie, comme les écorces ou les copeaux. Et pour fabriquer des pellets de chauffage (des granulés de bois compressés), l’installation recycle la sciure. Enerbois produit assez d’électricité pour alimenter 7’500 familles et assez de pellets pour chauffer 4’500 maisons.

LE BIOGAZ (BIOMASSE HUMIDE) As-tu déjà mis ton nez dans un bac à compost ? L’odeur désagréable que tu sens, ce sont les gaz qui se dégagent des matières organiques lorsqu’elles se décomposent. Ce processus naturel s’appelle la fermentation. Les centrales de biomasse humide sont des usines équipées de silos ou de grandes cuves qui ne laissent pas entrer l’air, pour justement favoriser la fermentation. Dans de grandes installations appelées « digesteurs », on récupère ces biogaz. Ensuite on les brûle pour produire de la chaleur ou de l’électricité.

Ces installations sont souvent situées dans des zones agricoles. Elles valorisent le fumier, le purin et d’autres déchets issus de l’agriculture. Puis, ce qui ne s’est pas transformé en gaz et qui reste des cuves (les résidus) est utilisé comme engrais pour fertiliser les champs.

LES BIOCARBURANTS (BIOMASSE HUMIDE) Il existe deux sortes de biocarburants : le biocarburant essence (éthanol), et le biocarburant diesel. Ils peuvent être utilisés dans les moteurs des véhicules, seuls ou mélangés à des carburants fossiles (pétrole).

L’éthanol est une sorte d’alcool produit à base de plantes riches en sucre ou en amidon, comme la betterave, la canne à sucre, le maïs, la pomme de terre ou le blé. Une première étape consiste à faire fermenter ces sucres. Le « jus » issu de cette fermentation est ensuite distillé pour devenir de l’éthanol.

Le biocarburant diesel, lui, est fabriqué à base de plantes riches en huile, comme les fleurs de colza ou de tournesol, le soja ou les cacahuètes. Les graines sont pressées pour en extraire l’huile qui est ensuite transformée et raffinée pour être utilisée dans un moteur diesel.

24

LE SAVAIS-TU ?AUJOURD’HUI EN SUISSE

Les centrales de biomasse se sont multipliées ces dix derrières années mais elles ne produisent qu’une petite part de l’électricité suisse (moins de 1 %).

La Suisse compte actuellement une centaine d’installations de biogaz, dont un peu moins d’un quart se trouve en Suisse romande (2019).

Silos permettant de produire du biogaz ou des biocarburants par fermentation de la biomasse. Photo : Production de biogaz – manfredxy, Shutterstock

Grandes chaudières utilisées pour produire de

l’électricité à partir de biomasse sèche.

Photo : Centrale d’Enerbois, Rueyres – Romande Energie

La recherche développe aujourd’hui des biocarburants à base… d’algues !

25

LA BIOMASSEFiche de révision

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. La fermentation

dans les installations

de biomasse humide

se passe à l’abri de

l’air. Elle permet

la production de

biocarburants à base

de déchets végétaux

ou animaux.

□ Vrai □ Faux

2. Au Népal,

l’énergie - bois

couvre encore 80 %

des besoins

en chauffage.

□ Vrai □ Faux

3. L’énergie de la

biomasse n’est pas

disponible en hiver car

le froid empêche la fer-

mentation des déchets.

□ Vrai □ Faux

La biomasse désigne les matières qui ont été vivantes.

Elle peut être de deux types : la biomasse __ __ __ __ __

est composée essentiellement de bois et la biomasse

__ __ __ __ __ __ est constituée de fumier et de plantes.

Alors que la biomasse sèche est brûlée pour

__ __ __ __ __ __ __ __ de l’eau ou des maisons, la biomasse

humide doit __ __ __ __ __ __ __ __ __ pour produire

du __ __ __ __ __ __ qui pourra alimenter des véhicules

ou des centrales thermiques.

Retrouve les 5 mots qui ont disparus !

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

26

MOTS CROISÉS

Mon 1er est une matière qui rouille

__ __ __

Mon 2e est le verbe « mentir » à la 3e personne

de l’indicatif présent

__ __ __ __

Mon 3e est un pronom possessif au féminin

singulier

__ __

Mon 4e est le chef-lieu du canton du Valais

__ __ __ __

Mon tout est le processus de décomposition des matières organiques :__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

CHARADESÈCHE OU HUMIDE ?

Entoure en brun les éléments associés à la biomasse sèche, et en vert ceux qui sont liés à la biomasse humide.

bois

fumier

canne à sucreturbine

copeaux

chaudière

huile de colza

digesteur

1 On le brûle pour se chauffer ou pour produire de la

vapeur puis de l’électricité ; il constitue la biomasse sèche.

2 Produit à partir de biomasse humide, il permet aux

véhicules de fonctionner.

3 Surtout composé de méthane, il est obtenu en mettant les

matières organiques à fermenter dans un silo privé d’air.

4 Ce type de biomasse permet de produire de l’électricité

et des biocarburants grâce à la fermentation.

5 Ce type de biomasse est composé de bois et de déchets

du bois.

6 Il est possible de tirer du sucre de cette plante, dont la

fermentation permet de fabriquer de l’éthanol.

7 Endroit où les matières organiques sont transformées

en biogaz par un processus appelé méthanisation.

À TOI DE JOUER !

27

L’ÉNERGIE GÉOTHERMIQUE

La chaleur naturellement présente dans le sous-sol de notre planète représente une formidable source d’énergie. Plus on creuse profondément, plus on atteint des températures élevées. La géothermie utilise cette chaleur pour le chauffage et la production d’électricité.

LA GÉOTHERMIESais-tu qu’à environ 30 kilomètres sous tes pieds, il fait une température de 1’000 degrés ? L’origine de cette chaleur est double. Dans une petite mesure, elle vient du Soleil qui réchauffe la surface de la Terre. Mais c’est principalement le cœur de notre planète, le magma, qui est brûlant et chauffe la croûte terrestre. Le noyau de notre planète produit ainsi en permanence une quantité de chaleur inimaginable. La preuve ? Dans les régions thermales, l’eau naturellement chaude issue des sources souterraines atteint jusqu’à 30°C, et parfois plus. Tu t’es même peut-être déjà baigné dans cette eau, par exemple aux bains thermaux de Lavey, d’Yverdon ou de Saillon.

Plus loin de chez nous, en cas d’éruption volcanique, le magma jaillit des profondeurs de la Terre. La lave, cette roche brûlante et liquide que crache le volcan, c’est du magma qui remonte à la surface.

UN PEU D’HISTOIRE Toujours très appréciés, les bains thermaux font la joie des femmes et des hommes depuis plus de 20’000 ans ! Les vestiges retrouvés sur le site de Niisato au Japon indique que l’eau thermale était utilisée pour se chauffer, cuire des aliments ou tout simplement se baigner. À Pompéi (en Italie), il est encore possible de visiter les bains romains vieux de 2’000 ans.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Énergie renouvelable Énergie constante (24h/24) Indépendante de la météo Pas d’émission de CO2 Installation de longue durée (40-60 ans) Peu d’impact sur la nature

DÉSAVANTAGES Pas possible partout Si peu profonde :

- Utilisation locale - Peu de production électrique Si profonde :

- Risque lié aux forages - Rendement électrique faible (5-15 %)

5 KILOMÈTRES ! C’est la profondeur jusqu’à laquelle les forages géothermiques peuvent aller pour récupérer la chaleur du cœur de la Terre. Mais le trou le plus profond jamais creusé par l’Homme atteint 12 kilomètres !

28

UTILISATION ET INSTALLATIONSIl existe trois types d’installations géothermiques qui servent toutes au chauffage. Seules les centrales de géothermie profonde permettent d’également produire de l’électricité.

LES POMPES À CHALEUR Les pompes à chaleur utilisent la géothermie de surface pour le chauffage. Elles captent la chaleur souterraine peu profonde, où la température reste inférieure à 30°C. On utilise cette géothermie dite « à basse température », pour chauffer des maisons et de grands bâtiments. C’est la technique la plus fréquemment utilisée en Suisse.

Les puits installés peuvent aller de 80 à 400 mètres de profondeur.

Dans le puits, une sonde verticale en forme de U envoie un liquide sous terre. Ce liquide est ensuite pompé pour être remonté à la surface. Sa température est alors de 10 à 20°C. Cette chaleur va ensuite être valorisée par une pompe à chaleur qui va élever sa température. Cela permet de chauffer de l’eau pour toute la maison : radiateurs, douches, robinets.

LES INSTALLATIONS HYDROTHERMALES Il existe des sources d’eau naturellement chaude sur tous les continents et même au fond des mers. Pour les atteindre, on utilise des installations dites hydrothermales. Si les gisements se situent à moins de 3’000 mètres, on parle de géothermie de moyenne profondeur. L’eau souterraine atteint alors 50-70°C et est utilisée pour le chauffage.

La géothermie profonde permet pour sa part d’atteindre des sources situées à -3000 et -5000 mètres, où l’eau atteint des températures supérieures à 100°C. Surchauffée ou sous forme de vapeur, cette eau jaillit avec assez de pression pour alimenter une turbine, ce qui permet de produire de l’électricité !

Sur la Côte, entre Aubonne et Nyon (VD), le projet EnergeÔ vise à valoriser la chaleur du sous-sol en pompant l’eau souterraine retenue dans les roches naturellement fissurées (aquifères). Ces sources se situent entre 2’200 et 5’000 mètres de profondeur. Dans un premier temps, vers le village de Vinzel, les forages de géothermie de moyenne profondeur devraient permettre d’alimenter environ 1’500 ménages via un chauffage à distance.

Dans un second temps, des forages de géothermie profonde pourraient permettre de remonter de l’eau à plus de 100°C. Dans la centrale géothermique, cette eau bouillante serait utilisée pour actionner des turbines et produire ainsi de l’électricité.

LES INSTALLATIONS PÉTROTHERMALES S’il n’y a pas de source thermale, il est tout de même possible de profiter de la chaleur du sous-sol, avec les installations pétrothermales de géothermie profonde. Les tours de forages creusent des puits de 3 à 5 kilomètres de profondeur, afin d’installer des sondes qui traversent de la roche à très haute température. On y envoie ensuite du liquide qui, au contact de ces roches naturellement surchauffées, remonte à plus de100°C. Ce liquide est alors utilisé pour le chauffage et la production d’électricité.

Un projet développé à Glovelier (commune de Haute-Sorne, JU) vise à utiliser la chaleur des roches situées entre 4’000 et 5’000 mètres de profondeur. L’eau envoyée sous terre pourra être remontée naturellement chauffée à 150°C. L’objectif est de produire de l’électricité pour plus de 6’000 ménages.

29

LE SAVAIS-TU ?AUJOURD’HUI EN SUISSE

Actuellement (2019), une dizaine de centrales de géothermie de moyenne profondeur sont en fonction en Suisse. Ces centrales sont uniquement utilisées pour le chauffage.

Mais plusieurs projets de géothermie profonde et de moyenne profondeur sont en cours d’élaboration.

Installation d’une pompe à chaleur. Photo : Installation d’une sonde géothermique, Steve Heap, Shutterstock

Exemple d’une centrale géothermique. Photo : Centrale géothermique de Nesjavellir en Islande, Gretar Ívarsson, Wikipedia

Site du projet de géothermie de Lavey-les-Bains.

La croûte terrestre, la couche solide de la Terre sur laquelle nous vivons, n’a pas partout la même épaisseur. Sur les continents, on estime que cette épaisseur est d’une trentaine de kilomètres en moyenne, mais elle peut atteindre 70 kilomètres par endroit. Par contre, sous les océans, elle ne mesure qu’entre 5 et 10 kilomètres..

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L’ÉNERGIE GÉOTHERMIQUEFiche de révision

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. Dans l’Antiquité, les

romains utilisaient déjà

l’énergie géothermique

pour leurs bains, comme

en témoignent les

ruines de Pompéi.

□ Vrai

□ Faux

2. Une pompe à chaleur

est une installation

géothermique qui peut

chauffer de l’eau pour

une maison et produire

de l’électricité.

□ Vrai

□ Faux

3. L’énergie géother-

mique est renouvelable

et indépendante de

la météo.

□ Vrai

□ Faux

Retrouve les 5 mots qui ont disparus sous terre…

Pour exploiter la chaleur de la planète, on peut utiliser

l’énergie géothermique qui se trouve en sous-sol.

Le __ __ __ __ __ se trouve sous la croûte terrestre

et peut parfois jaillir à la surface lors d’éruptions

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ .

Il existe trois types d’installations géothermiques :

Les pompes à chaleur qui exploitent la géothermie

de surface.

Les installations hydrothermales qui permettent

d’atteindre des sources d’eau chaude situées à au moins

3’000 mètres sous terre. Elles exploitent la géothermie

de __ __ __ __ __ __ __ profondeur.

Les installations pétrothermales exploitent la géothermie

__ __ __ __ __ __ __ __ .

Les __ __ __ __ __ __ __ ,

permettent de creuser

jusqu’à 5 kilomètres

sous la terre.

31

Retrouve les 7 mots cachés dans cette grille : ils ont tous un lien avec la géothermie !

Retrouve la place, et donc la température, de ces différents éléments :Manteau supérieur, noyau interne, croûte

terrestre, noyau externe, manteau inférieur.

LA BONNE DÉFINITION MOTS CACHÉS

Le magma est ...

CROÛTETERRESTRE

MANTEAUINFÉRIEUR

2’900 KM

MANTEAUINFÉRIEUR

3000°

NOYAUINTERNE

4’200°

NOYAUEXTERNE

3’900°

MANTEAUSUPÉRIEUR

1’500°

1’500°C

4’200°C

3’000°C

90° - 1’000°C

3’900°C

Retrouve la bonne définition parmi ces deux propositions.

une sorte de roche sous forme liquide qui bouille à la surface de la Terre sous l’influence du Soleil.

une sorte de roche

sous forme liquide,

très chaude, qui

se forme à environ

100 km sous la

surface de la Terre.

DE LA TERREVOYAGE AU CENTRE

A B

A C W H E R M E S

S E R U P T I O N S

T

C H A U F F A G E S

A

E S Z V

P P V C

O B C C M M A G M A O M OS

P T U R B I N E X

W F O R A G E

K Z B

F

P

O L

IMZ

RA

U

P H

__ a __ __ a

__ h __ __ f f __ __ __

__ r u __ __ __ __ n

t __ e __ __ __ __

__ o __ __ g __

p __ m __ __ __

__ __ r b __ __ __

À TOI DE JOUER !

32

LES ÉNERGIES MARINES

L’eau des mers, des océans et du littoral est toujours en mouvement et constitue une source d’énergie renouvelable puissante. Encore mal exploitées, les énergies marines sont principalement utilisées pour la production d’électricité.

LA MERNotre planète est en majeure partie recouverte d’eau : les mers et les océans représentent 70 % de la surface du globe. Or, toute cette eau est loin d’être tranquille. La mer est traversée de mouvements puissants, dus aux vents, aux courants marins et à la marée. Et qui dit mouvement, dit énergie !

Le problème, c’est que la mer est une puissance difficile à maîtriser. De plus, son eau est salée, et le sel est très corrosif (il ronge les installations). C’est pourquoi, à ce jour, les énergies marines n’ont pas encore démontré tout leur potentiel.

UN PEU D’HISTOIRE Comme beaucoup d’énergies renouvelables, celle de la mer semble avoir été exploitée depuis l’Antiquité. Mais on trouve surtout des restes de moulins à marée qui datent du Moyen-Âge.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Énergie renouvelable Production régulière et prévisible Quelle que soit la météo Énergie naturelle Peu d’impact sur le paysage

DÉSAVANTAGES Impact sur l’équilibre écologique méconnu Coût actuellement élevé Techniques encore souvent expérimentales Rendement moyen (40-50 %) Durée de vie des installations encore

inconnue (car trop récentes)

20 % D’ICI 2020 La Grande-Bretagne est le pays européen le plus avancé dans ce domaine : d’ici fin 2020, elle espère pouvoir couvrir 15 à 20 % de sa consommation électrique actuelle grâce à la mer.

33

UTILISATION ET INSTALLATIONSComme la Suisse n’a pas d’océan, tu ne verras pas d’installation de ce type dans nos régions. Par contre, tu peux en observer en France.

LES USINES MARÉMOTRICES Comme les moulins à marées d’hier, les usines marémotrices utilisent le mouvement de la marée pour actionner des turbines. Elles sont installées à l’endroit où un fleuve se jette dans la mer et ressemblent aux centrales hydrauliques au fil de l’eau. La différence, c’est que l’eau peut traverser

ces installations dans les deux sens : à marée haute, elle remonte dans les turbines, et à marée basse, elle redescend en direction de la mer. La marée est un phénomène sur lequel on peut compter quel que soit le temps qu’il fait : tous les jours, la mer monte, puis redescend. L’une des plus grandes et des plus anciennes usines marémotrices se trouve en France, près de Saint-Malo. Installée depuis 1966 dans l’estuaire de la Rance, elle est large de 750 m. et produit l’équivalent de 3,5 % de la consommation électrique de la Bretagne.

LES HYDROLIENNES Les hydroliennes sont de grandes hélices sous-marines qui fonctionnent comme des éoliennes. Elles tournent grâce aux courants marins, qui sont un peu comme du vent sous la mer. Ces courants font bouger d’immenses quantités d’eau sur de très grandes distances. Ils sont principalement provoqués par le vent, les différences de température, de densité et de salinité de l’eau, ainsi que par une force que l’on appelle «inertie». Comme il existe des régions particulièrement venteuses sur les continents, il y a des régions sous-marines où les courants sont plus forts et réguliers.

L’emplacement des hydroliennes doit être assez profond pour que les bateaux ne les touchent pas et il est nécessaire de les entretenir régulièrement pour éviter que des algues ou du sable ne bloquent leur mouvement.

LES ÉOLIENNES OFFSHORE (EN MER) Les parcs éoliens situés en mer présentent l’avantage d’être mieux exposés aux vents. La plupart des pays européens qui ont un bord de mer prévoient d’ailleurs d’en installer ces prochaines années. Aujourd’hui, le plus grand parc éolien du monde se situe au large de l’estuaire de la Tamise… mais si ces éoliennes ont les pieds dans la mer, c’est bien l’énergie du vent qui les fait tourner !

LES AUTRES INSTALLATIONS MARINES Lorsque la mer est agitée en surface, elle produit des vagues et de la houle. Or, ces mouvements peuvent être utilisés pour fabriquer de l’électricité grâce aux installations houlomotrices qui ressemblent à de longs serpents de mer flottants.

Il est aussi possible d’exploiter la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes, en utilisant le même principe que la géothermie. On appelle cela l’énergie thermique des mers.

Enfin, une dernière technique, encore expérimentale, consiste à utiliser la différence de teneur en sel entre l’eau de mer et l’eau douce pour produire de l’électricité. On parle alors d’énergie osmotique.

34

AUJOURD’HUI EN SUISSE

Si notre pays n’a pas d’accès direct à la mer, il lui sera à terme possible d’importer du courant issu des énergies marines !

Installées dans les estuaires, tout près de la mer, les usines marémotrices ressemblent à des ponts. Photo : Usine marémotrice de Rance (F) – Dani73, Wikipédia

Les hydroliennes sont comme de petites éoliennes placées au fond de l’eau. Photo : Hydrolienne, avant immersion ! – lenergeek.com

Les parcs éoliens marins, parfois appelés « fermes

éoliennes », sont installés au large, là où les vents

sont forts et réguliers. Cela ressemble à un parc éolien

terrestre, avec plusieurs éoliennes… mais en

pleine mer !

Photo : Éoliennes offshore – Bojangles, Shutterstock

LE SAVAIS-TU ?

La marée est un phénomène qui dépend de la position de la Lune et du Soleil par rapport à la Terre, et aussi de la rotation de la Terre sur elle-même.

35

LES ÉNERGIES MARINESFiche de révision

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. Les marées existent

grâce à la rotation de la

Lune autour de la Terre.

Notre satellite naturel

attire l’eau vers lui et la

fait se déplacer.

□ Vrai □ Faux

2. Les énergies

marines ont un très

grand potentiel, car

l’eau recouvre près

de 70 % de la surface de

la planète.

□ Vrai □ Faux

3. Les hydroliennes sont

des éoliennes placées

sur l’eau que

le vent marin fait

tourner pour produire

de l’électricité.

□ Vrai □ Faux

Présente dans les mers, les océans et sur le littoral,

les énergies marines proviennent de l’exploitation des

mouvements gigantesques de l’ __ __ __ .

Grâce aux __ __ __ __ __ __ ou aux courants marins,

il est possible de produire de l’électricité avec des

turbines sous-marines. Pour exploiter les courants marins,

on utilise des __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ , sortes

d’éoliennes placées sous l’eau. Mais il existe bien d’autres

formes d’énergies marines qui sont exploitées : le vent

avec les éoliennes offshore, la __ __ __ __ __ avec les

houlomotrices, la chaleur avec l’énergie thermique des

mers, le __ __ __ avec l’énergie osmotique ou encore les

algues qui peuvent être utilisées comme de la biomasse.

Retrouve les 5 mots qui ont pris le large !

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

36

Retrouve les 10 mots qui se rapportent aux énergies marines, cachés dans la grille ci-dessous.

__ f f __ __ __ __ __

h __ __ l __

__ c __ a __ __

__ __ r b __ __ __

__ __ g u __ __

__ e __ __

__ __ t t __ __ __ l

c __ u __ __ __ __

__ a __ é __

__ l g __ __ __

MOTS CACHÉS

Mon 1er compose le squelette

__ __

Mon 2e est un groupe de

lettres que l’on utilise pour

former des phrases

__ __ __

Mon 3e est un petit insecte

qui peut transmettre des

maladies dangereuses

__ __ __ __ __

Mon tout caractérise un type d’énergie marine qui fonctionne avec les différences de salinité des mers et des océans :__ __ __ __ __ __ __ __ __

CHARADE

O G V W Z C V E O

T U R B I N E S M K

Y

F T A H K M O L R Y

F Z G O D A U I S O

S U U U A R R T K C

H W E L L E A T A E

O I S E G E N O M A

R W J F U S T R R N

E J D U E C S A I S

F C Z I S B T L H C

Relie chaque installation à la bonne image.LA BONNE PAIRE

Hydrolienne Usine marémotrice Éoliennes offshore Houlomotrice

À TOI DE JOUER !

37

L’ÉNERGIE MUSCULAIRE

Comme tous les animaux, l’être humain trouve l’énergie pour vivre dans la nourriture. Les aliments sont en effet notre carburant ! Cette énergie se répartit dans notre corps, et notamment dans nos muscles. Pendant long-temps, l’Humanité s’est développée à la seule force des muscles : ceux des femmes, des hommes et des animaux.

SE RÉCHAUFFER, PENSER ET… BOUGER !As-tu déjà remarqué que faire du sport, ou réfléchir longtemps… ça donne faim ?!

Ton corps, comme celui de tous les animaux, a besoin d’énergie pour fonctionner. Et c’est la nourriture qui lui sert de carburant. La formidable usine qu’est ton corps « brûle » les aliments que tu avales grâce à l’oxygène que tu respires, et les transforme en nutriments. Ces derniers sont ensuite distribués à tes muscles, ainsi qu’à tous tes organes, et surtout à ton cerveau qui les transforment en énergie. Cette dernière sert à faire fonctionner tes organes et à maintenir ton corps à la même température, quelle que soit la météo !L’énergie que procure la nourriture se mesure en joules, comme toutes les énergies, mais aussi en calories. Quand on parle d’énergie musculaire, on pense à la force humaine ou animale, produite grâce à la nourriture. Cette énergie sert à se déplacer, à transporter des choses, à fabriquer et transformer des objets, à manipuler des outils, et à bien d’autres choses encore.

UN PEU D’HISTOIRE Avant de savoir exploiter d’autres sources d’énergie, l’Humanité n’avait à sa disposition que celle du corps. Par exemple, pour moudre des céréales, on se mettait à plusieurs pour pousser une meule ; ou alors on attachait des bœufs ou des chevaux pour le faire. C’est pourquoi l’esclavage et l’exploitation des animaux ont été étroitement liés au développement économique. Jusqu’au 19e siècle, soit pendant l’immense majorité de l’Histoire humaine, toutes les maisons, et aussi les châteaux, les temples, les pyramides et la Grande muraille de Chine, ont été construits à la seule force des muscles (et du cerveau) ! Idem pour les transports : quand on ne se déplaçait pas sur des bateaux à voile, on ne pouvait compter que sur l’énergie musculaire pour les déplacements : en bateau à rames, à pied ou grâce à la force des animaux.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Énergie renouvelable Disponible toute l’année Technologie bien maîtrisée Installations de longue

durée (+ de 80 ans en moyenne)

DÉSAVANTAGES Le corps rejette du CO2 Nécessite des nuits de repos Sous réserve d’une bonne santé et d’une

alimentation équilibrée ! Rendement assez faible (20 %)

2’500 CALORIES Un corps humain consomme environ 2’500 calories par jour. Celui d’un colibri, 10. Et celui d’un éléphant, 40’000 !

38

UTILISATION ET INSTALLATIONSL’énergie qu’utilise le corps humain sert à beaucoup de choses, mais on peut distinguer trois fonctions principales.

MAINTENIR UNE TEMPÉRATURE CONSTANTE Notre corps doit se maintenir à une température constante de 37°C. Pour cela, il brûle des aliments. Le système digestif décompose la nourriture en petits éléments qui, transportés par le sang, vont alimenter le corps en énergie. Pour fonctionner, le corps a besoin de trouver dans la nourriture des glucides (sucres), des lipides (graisses) et des protéines (viande, poisson et légumineuses).

Lorsque la température extérieure est très élevée, ou lorsque le corps lui-même doit faire un effort, la transpiration permet d’évacuer le surplus de chaleur.

Lorsqu’il fait froid, le corps produit des frissons pour faire monter sa tempé-rature, et cela consomme aussi de l’énergie. UTILISER SES MUSCLES C’est grâce aux muscles que l’énergie contenue dans la nourriture est transformée en énergie mécanique, autrement dit, en mouvement, notamment avec les bras et les jambes. Plus ces mouvements sont nombreux ou puissants, plus le corps a besoin de calories. RÉFLÉCHIR Notre cerveau est un des organes les plus importants de notre corps. Et naturellement, c’est lui qui consomme le plus d’énergie ! Au repos, le cerveau d’un nouveau-né utilise 60% des glucides nécessaires à tout le corps ; à l’âge adulte, il utilise encore 20 à 30 % de l’énergie issue des aliments consommés.

39

LE SAVAIS-TU ?EN IMAGES

Lorsque nous mangeons, commence un processus de transformation de la nourriture dans notre corps. Après de nombreuses étapes de modification, cette nourriture devient l’énergie qui nous permet de vivre.

Aujourd’hui encore, on ignore comment les égyptiens ont fait, il y a 4’500 ans, pour construire les grandes pyramides d’Égypte. La plus grande, celle de Khéops, est formée de 2,3 millions de blocs de pierre de 2’500 kilos chacun. À l’époque de sa construction, elle mesurait 146 m. de haut !

Les glucides, les lipides et les protéines sont notre source d’énergie. Photo : Bon appétit ! – 2xSamara.com, Shutterstock

La nourriture est notre carburant !

Photo : Miam miam ! – 2xSamara.com, Shutterstock

40

L’ÉNERGIE MUSCULAIREFiche de révision

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. Le corps humain tire

son énergie de tout ce

qu’il absorbe : légumes,

viande, sucres, graisses,

minéraux et liquides.

□ Vrai

□ Faux

2. L’énergie musculaire

est un travail fourni par

les muscles. Ceux-ci

brûlent la nourriture

qui a été décomposée

par le système digestif.

□ Vrai

□ Faux

3. Pour fonctionner

une journée, le corps

humain a besoin

d’environ 2’500 calories.

□ Vrai

□ Faux

Le corps humain utilise beaucoup d’énergie pour

fonctionner : cela permet de maintenir une

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ interne constante, de faire

fonctionner tous les __ __ __ __ __ __ __ et d’accomplir

des mouvements avec les membres.

Cette énergie provient de la __ __ __ __ __ __ __ __ __ __

que l’on ingère et de l’ __ __ __ __ __ __ __ que l’on respire.

Ce sont principalement les glucides, les __ __ __ __ __ __ __

et les protéines contenus dans la nourriture qui permettent

au corps de produire l’énergie nécessaire pour vivre.

Retrouve les 5 mots qui ont disparus…

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

41

LA BONNE DÉFINITION

MOTS CROISÉS

RECONSTITUTION

Retrouve la bonne définition parmi ces deux propositions.

À toi de remettre le bon organe au bon endroit pour que cette épatante « machine » fonctionne !Œsophage, pancréas, intestin grêle, estomac, foie

gros intestin, langue.

1 Il s’agit de notre source d’énergie ; elle est notamment

composée de protéines, de glucides et de lipides.

2 L’énergie permet au corps humain de maintenir une

température constante, de faire des mouvements et

aussi à ces parties indispensables au corps humain de

fonctionner.

3 Grâce à l’énergie, nous pouvons notamment bouger,

c’est à dire accomplir des...

4 Lorsqu’on parle de l’énergie contenue dans la

nourriture, on parle de joules ou de...

5 L’énergie permet au corps humain de la maintenir à 37°C.

6 Il est le principal organe du système nerveux et un très

gros consommateur d’énergie !

7 Absorbé par la respiration, il permet au corps humain

de « brûler » les aliments.

8 Sorte de poche située dans le ventre, c’est à l’intérieur

que se déroulent des étapes importantes de la digestion.

Un muscle est...

A

B

un tissu qui se contracte. Le mouvement des

hommes et des animaux est provoqué par cette

contraction ; le corps humain compte près

de 650 muscles.

un tissu qui se dilate.

Le mouvement des

hommes et des animaux

est provoqué par cette

dilatation ; le corps

humain compte près

de 1’000 muscles.

À TOI DE JOUER !

42

LES ÉNERGIES FOSSILES

Le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont les trois principales sources d’énergie utilisées dans le monde. Ensemble, elles représentent 80 % des énergies consommées. Or, ce sont aussi les plus polluantes !

LES ÉNERGIES FOSSILESLe pétrole, le gaz naturel et le charbon sont des matières présentes dans le sous-sol de la Terre. Leur particularité, c’est qu’ils brûlent très bien : ce sont d’excellents carburants. On les appelle « hydrocarbures ». Ils ont aussi l’avantage de pouvoir être facilement stockés et transportés, ce qui en fait la source d’énergie la plus pratique à utiliser.

Mais ils présentent deux très gros inconvénients : le premier, c’est qu’en brûlant, ils dégagent beaucoup de particules qui polluent l’atmosphère. Le second, c’est que leur quantité sur Terre est limitée. En effet, les hydrocarbures ont mis plusieurs centaines de millions d’années pour se former, ce qui signifie que leur stock n’est pas prêt de se renouveler ! Au rythme où l’Humanité les utilise, ce stock finira par s’épuiser. En effet, les énergies fossiles sont les plus utilisées dans le monde. Le pétrole, en particulier, est l’énergie de presque tous les transports. C’est pourquoi son prix est un élément fondamental pour l’économie. S’il augmente, le prix de toutes les marchandises qu’il sert à transporter augmente aussi !

UN PEU D’HISTOIRE Cela fait moins de 200 ans que l’Humanité utilise massivement les énergies fossiles. Pendant la majeure partie de l’Histoire, les hydrocarbures ne présentaient presque aucun intérêt pour l’Homme ! Parfois, on tombait sur un gisement par hasard en creusant un puits. On se servait alors du pétrole pour alimenter les lampes à huile.Il y a 2’500 ans, les Chinois ont découvert les propriétés du gaz naturel en creusant des puits pour trouver de la saumure (du sel mélangé à de l’eau). Ils le transportaient dans des tubes de bambou et s’en servaient pour l’éclairage. Les gisements de gaz étaient appelés « puits de feu ».En Europe, c’est la Révolution industrielle (18e - 19e siècle) qui donne aux hydrocarbures une place centrale dans l’économie. Le formidable développement des usines, des machines et des transports doit tout aux énergies fossiles.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Technologie bien maîtrisée Bon rendement en moyenne

(gaz naturel : 90 %, charbon : 40 %, pétrole : variable selon utilisation) Disponible toute l’année Facilement stockable et déplaçable

DÉSAVANTAGES Non renouvelable Ressources limitées Très polluant Installation à durée de vie limitée (20-40 ans)

PLUS QUE 50 ANS ? On estime aujourd’hui que les stocks de pétrole et de gaz naturel seront épuisés d’ici une cinquantaine d’année, et ceux de charbon d’ici 100 ans environ. Mais la recherche de nouveaux gisements d’hydrocarbures vient sans cesse repousser ces limites.

43

UTILISATION ET INSTALLATIONSLE DERRICK Le derrick est une tour qui sert à creuser le sol pour aller chercher le pétrole. Il soutient de très grandes tiges creuses qui attaquent la roche. De la boue est injectée sous le sol, et lorsqu’elle remonte, elle emporte les morceaux de roche. Ainsi, le trou devient toujours plus grand et plus profond. Lorsqu’il atteint le gisement de pétrole, il n’y a plus qu’à pomper !

LES PLATES-FORMES PÉTROLIÈRES Les plates-formes pétrolières servent à aller chercher du pétrole sous la mer. Elles peuvent être fixes, ou flottantes. Les premières servent à explorer des eaux peu profondes (moins de 300 mètres). Les secondes permettent de faire des forages en haute mer. Certaines sont de véritables villes flottantes, sur lesquelles 300 personnes travaillent et cohabitent ! LES RAFFINERIES DE PÉTROLE Lorsqu’il sort de terre, le pétrole « brut » est un liquide noir et visqueux qui ne peut pas être utilisé tel quel. Les raffineries sont les usines dans lesquelles on distille le pétrole. Le pétrole va être chauffé jusqu’à ce que les différentes substances qui le composent se séparent les unes des autres. Les plus lourdes restent au fond de la cuve, tandis que les plus légères s’évaporent. Au fond de la cuve on trouve les matières les plus denses qui sont transformées en bitume ou en fioul. Celles qui sont situées au-dessus sont transformées en carburants (diesel, kérosène ou l’essence). Enfin, le pétrole ainsi raffiné produit aussi des gaz (propane et butane), qui servent notamment au chauffage, ou alimentent les cuisinières à gaz.

En Suisse romande, il n’y a plus qu’une seule raffinerie, à Cressier, dans le canton de Neuchâtel. Le pétrole y arrive depuis Fos-sur-mer (le port industriel de Marseille) par un oléoduc, un grand tuyau qui sert à le transporter. La raffinerie de Cressier produit près d’un quart des produits pétroliers consommés en Suisse. LES MINES DE CHARBON La révolution industrielle, au 19e siècle, entraîna l’exploitation de nombreuses mines de charbon partout en Europe, et beaucoup d’enfants y étaient employés ! Aujourd’hui, dans nos régions, le charbon n’alimente plus les usines. Mais il reste la deuxième source d’énergie la plus utilisée dans le monde, après le pétrole. Il est responsable de près de la moitié des émissions de gaz à effet de serre.

L’ACHEMINEMENT DU GAZ NATUREL Le gaz naturel est principalement constitué de méthane, un gaz qui se dégage des organismes vivants lorsqu’ils se décomposent. Comment se fait-il qu’on en trouve sous terre ? Comme le pétrole et le charbon, le gaz naturel trouve son origine dans la décomposition d’animaux et de végétaux morts depuis des millions d’années !

Le gaz naturel n’a presque pas besoin d’être transformé, on peut l’utiliser quasiment tel quel, pour produire du chauffage ou de l’électricité. On l’achemine à l’endroit où il sera utilisé par des tuyaux appelés « gazoducs », ou dans des bateaux appelés « méthaniers ».

44

LE SAVAIS-TU ?AUJOURD’HUI EN SUISSE

Dans notre pays, le charbon n’est quasiment plus utilisé et l’on se sert du gaz naturel, surtout pour le chauffage.

Mais notre utilisation des énergies fossiles reste importante: chaque jour, près de 215’000 barils de 159 litres sont consommés en Suisse.

Rien à voir avec la célèbre série télévisée allemande ! Le derrick est l’installation qui sert au forage de la roche, pour aller chercher le pétrole. Photo : Derrick sous une plate-forme pétrolière,

iurii, Shutterstock

En Suisse romande, une grande partie (2/3) du pétrole arrive raffiné, ce qui veut dire qu’il est prêt à être utilisé. Le reste du pétrole est transformé dans la seule raffinerie de Suisse à Cressier (NE). Photo : Raffinerie de pétrole – anekoho, Shutterstock

Les plates-formes pétrolières en pleine mer sont de véri-

tables villes ancrées dans l’océan, sur lesquelles on installe

des derricks de forage. Le pétrole est ensuite transporté

par des pétroliers (bateaux) afin d’être acheminé sur terre

vers des camions-citernes ou des pipelines (gros tuyaux à

pétrole qui traversent les pays, dits aussi oléoducs).

Photo : Pétrolier quittant une plate-forme pétrolière,

kolyvanov, Shutterstock

Le mot « pétrole » vient du latin petra, qui signifie « pierre », et oleum, « huile ». Petroleum signifie donc « huile de pierre ».

45

LES ÉNERGIES FOSSILESFiche de révision

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. Pour pouvoir être

utilisé, le pétrole doit

être raffiné, c’est-à-dire

que ses composants

sont séparés par

distillation.

□ Vrai □ Faux

2. La combustion des

carburants fossiles

est responsable de

l’émission de dioxyde de

carbone (CO2), un gaz à

effet de serre.

□ Vrai □ Faux

3. Le charbon a été

essentiel pour le

développement de

la société lors de la

révolution industrielle.

Il est encore une

ressource très utilisée,

en Asie notamment.

□ Vrai □ Faux

Les énergies fossiles se présentent sous trois formes :

le pétrole, le gaz naturel et le __ __ __ __ __ __ __ .

Elles constituent la plus grande partie de l’énergie

utilisée dans le monde (80%). Créées naturellement il y

a des millions d’années, elles sont les restes de la

décomposition de végétaux et d’ __ __ __ __ __ __ __ .

Très polluantes et non __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ ,

ces énergies sont facilement transportables et ont un

excellent rendement . Elles peuvent être plus ou moins

faciles à extraire. Elles s’utilisent comme

__ __ __ __ __ __ __ __ __ __ pour presque tous les véhicules.

On produit également beaucoup d’électricité avec les

énergies fossiles puisqu’en les brûlant, de la vapeur

d’eau peut être créée

pour faire tourner

une __ __ __ __ __ __ __ .

Retrouve les 5 mots qui se sont fossilisés…

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

46

Relie chaque installation à la bonne image.

Le pétrole met très longtemps à se former. À toi de replacer dans l’ordre les numéros des événements suivants sur cette ligne du temps :

Révolution industrielle

Formation de la Terre

Début de la formation des énergies fossiles

Disparition des dinosaures

Estimation de la fin des réserves de pétrole

Éclairage des lampes à huile avec du pétrole

Premiers Homo sapiens.

Mon 1er est l’endroit

où on attend son train

__ __ __ __

Mon 2e est à la fois

une fleur et une couleur

__ __ __ __

Mon 3e est un sentiment

de très

forte colère

__ __ __ __ __

Mon tout est utilisé comme carburant dans les avions :__ __ __ __ __ __ __ __

LA BONNE PAIRE

LIGNE DU TEMPS

CHARADE

- 4,6 milliards d’années

18e-19e

siècle

-360 millions d’années

2050 -200’000 ans

- 65 millions d’années

- 8’000 ans

Puits

de pétrole

Plate-forme

pétrolière

Raffinerie

de pétrole

Centrale

à charbonOléoduc

Temps 0 de notre ère

1

2

3

4

5

6

7

À TOI DE JOUER !

47

L’ÉNERGIE NUCLÉAIRE

Aussi appelée énergie atomique, l’énergie nucléaire utilise l’uranium, un métal radioactif, comme combustible pour produire de l’électricité. Cela fait près de 100 ans que l’Humanité a découvert la radioactivité, et moins de 70 ans qu’elle s’en sert pour produire de l’électricité.

L’URANIUM ET LA RADIOACTIVITÉL’uranium est la matière première des centrales nucléaires. Il s’agit d’un métal, que l’on trouve dans certaines roches, et qui a la particularité d’être radioactif. Cela signifie que le noyau de ses atomes est instable et a tendance à se désintégrer. Ce phénomène naturel, même s’il se déroule à une échelle si petite qu’on ne peut même pas le voir au microscope, libère une très grande quantité d’énergie.Mais au fait, sais-tu ce qu’est un atome ? Pour faire simple, disons que c’est un minuscule constituant de la matière. Tout ce qui existe est formé d’innombrables atomes liés les uns aux autres. Chaque atome a un noyau, composé de particules plus petites encore. L’énergie nucléaire (du latin nucleus, « le noyau »), ou « énergie atomique » est libérée lorsque les noyaux des atomes se cassent. On parle de « fission nucléaire ». C’est ce phénomène que l’on utilise dans un réacteur nucléaire. Mais l’énergie contenue dans certaines matières peut aussi être libérée lorsque le noyau de leurs atomes fusionnent. On parle alors de « fusion nucléaire ». À l’heure actuelle, on ne sait pas reproduire ce phénomène pour le rendre utilisable. En revanche, on sait que l’énergie produite dans ces conditions est bien plus puissante que la fission, car c’est la fusion nucléaire qui fait brûler les étoiles comme notre soleil !

UN PEU D’HISTOIRE L’Humanité maîtrise l’énergie nucléaire depuis moins de 100 ans. Mais les recherches sur la radioactivité ont commencé à la fin du 19e siècle. Tu as sans doute entendu parler de Pierre et Marie Curie. Et aussi, d’Albert Einstein. Ces grands scientifiques ont permis de mieux comprendre le phénomène de la radioactivité. L’énergie nucléaire a d’abord été utilisée dans le cadre militaire. En 1945, les États-Unis mettent fin à la Seconde Guerre mondiale en lâchant deux bombes atomiques sur les villes japonaises d’Hiroshima et Nagasaki : une tragédie humaine sans précédent. À partir des années 1950, l’énergie nucléaire est utilisée pour produire de l’électricité. En 1986, un très grave accident se produit dans la centrale nucléaire de Tchernobyl, en Ukraine (ex-URSS). Le grand public réalise alors le danger potentiel que représente cette énergie. En 2011, l’accident qui touche la centrale de Fukushima, au Japon, marque aussi les esprits.

L’ÉNERGIE NUCLÉAIRE

1 L’ÉNERGIE NUCLÉAIRE www.explorateurs-energie.ch

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES• Grande puissance• Pas d’émission de CO2

• Disponible toute l’année• Pas cher à produire• Installation de moyenne durée (40 ans)

DÉSAVANTAGES• Rendement faible (30%)• Risques nucléaires en cas d’accident• Problème des déchets nucléaires• Coûts d’installation et d’entretien• Ressources en uranium limitées

0% EN 2034 !L’énergie nucléaire représente une part im-portante de notre production d’électricité (40%). Mais suite à l’accident de la centrale de Fukushima au Japon (en 2011), la Suisse a an-noncé qu’elle arrêterait de produire de l’énergie nucléaire d’ici 2034.

LE SAVAIS-TU ?La recherche nucléaire essaie aujourd’hui de reproduire non plus la fission (désintégration), mais la fusion nucléaire… C’est un phénomène bien plus puissant et naturellement présent dans la plus grande centrale nucléaire de l’univers : le soleil !

L’URANIUML’uranium est un élément chimique lourd que l’on trouve dans le mi-nerai uraninite. Il est utilisé comme combustible dans les centrales nucléaires.Ce minerai est présent naturellement dans certaines roches. Comme avec l’or ou l’argent, il faut creuser le sous-sol terrestre dans des mines pour trouver ces roches. Ensuite, ces roches sont moulues et traitées en usine pour en extraire l’uranium.L’uranium a la particularité d’être un métal radioactif. Cela veut dire que les minuscules atomes qui le composent sont instables. En ef-fet, ils ne cessent de se transformer et de se désintégrer naturel-lement.Les principaux gisements de roches riches en uranium se situent en ex-URSS (Russie, Kazakhstan et Ouzbékistan), au Canada, en Aus-tralie et en Afrique (au Niger et en Namibie).

UN PEU D’HISTOIREÀ la toute fin du 19e siècle, Henri Becquerel découvre, par hasard, la radioactivité naturelle. Les sels d’uranium qu’il stockait avaient en effet, par rayonnement (sans contact), endommagé les plaques en métal qu’il utilisait pour faire des photos!Deux ans plus tard, Pierre et Marie Curie parviennent à extraire un élément radioactif, le radium. Ils recevront, avec Henri Becquerel, le Prix Nobel de physique.À noter que c’est le savant Albert Einstein qui a permis le dévelop-pement de l’énergie nucléaire grâce à sa célèbre formule exprimée en 1905 : E=MC2 (Energie = Masse x Vitesse de la lumière au carré).Vers 1920, des chercheurs parviennent à désintégrer les atomes radioactifs. Cela signifie qu’il est alors possible, pour la première fois au monde, de transformer le cœur de la matière. Cette désinté-gration libère une chaleur phénoménale ! Le principe du nucléaire était découvert.Tristement, la toute première utilisation de l’énergie nucléaire fut militaire. En 1945, afin de clore la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis lâchèrent deux bombes atomiques qui détruisirent tota-lement les villes japonaises d’Hiroshima et de Nagasaki.En 1954, la première centrale nucléaire est mise en service à Ob-ninsk en Russie (ex-URSS).

L’ÉNERGIE NUCLÉAIRE UTILISE L’URANIUM, UN MÉTAL RADIOAC-TIF, COMME COMBUSTIBLE POUR PRODUIRE DE L’ÉLECTRICITÉ.CETTE ÉNERGIE UTILISE LE FAIT QUE LES NOYAUX DES ATOMES D’URANIUM SONT INSTABLES, ILS SE DÉSINTÈGRENT SANS CESSE TOUT EN PRODUISANT DE L’ÉNERGIE. C’EST POURQUOI CETTE ÉNERGIE EST AUSSI APPELÉE ÉNERGIE ATOMIQUE.

CARTE D’IDENTITÉ

AVANTAGES Grande puissance Pas d’émission de CO2 Disponible toute l’année Pas cher à produire Installation de moyenne durée (40 ans)

DÉSAVANTAGES Rendement faible (30 %) Conséquence en cas d’accident (radioactivité) Problème de gestion des déchets nucléaires Coûts d’installation, d’entretien et de

démantèlement (lorsque les centrales sont trop vieilles) Ressources en uranium limitées

OBJECTIF 0 % L’énergie nucléaire représente plus d’un tiers de la production d’électricité dans notre pays. Suite à l’accident de Fukushima, la Suisse a annoncé que ses cinq centrales nucléaires ne seront pas remplacées à la fin de leur durée d’exploitation.

48

UTILISATION ET INSTALLATIONSLES MINES D’URANIUM Les roches qui contiennent du minerai d’uranium sont extraites du sous-sol terrestre dans des mines d’uranium. Mais pour pouvoir être utilisé comme source d’énergie, l’uranium doit d’abord être transformé en usine, pour en faire une sorte de concentré appelé « yellowcake » (« gâteau jaune » en anglais). LES CENTRALES NUCLÉAIRES Ce concentré d’uranium, le « yellowcake », est acheminé dans les centrales. Il est alors enfermé, de manière hermétique, dans le réacteur nucléaire. C’est celui-ci qui va provoquer la désintégration des noyaux atomiques d’uranium. Ce processus dégage une formidable énergie sous forme de chaleur, qui sert à faire bouillir de l’eau. La vapeur fait tourner une turbine qui produit de l’électricité. D’ailleurs, la fumée que l’on voit s’élever au-dessus des grandes cheminées rondes des centrales… ce n’est pas du CO2 ou de la pollution, mais justement de la vapeur d’eau. La seule atteinte directe à l’environnement, c’est que l’eau qui sert à refroidir les installations retourne chaude dans la nature. Cela peut perturber les végétaux et les animaux.Aujourd’hui, il existe 450 centrales nucléaires réparties dans 31 pays. Ensemble, elles produisent environ 11 % de l’énergie consommée dans le monde. Les pays qui produisent le plus d’énergie nucléaire sont les États-Unis, avec 98 réacteurs, et la France, qui en compte 58. Dans le monde, 55 centrales nucléaires sont en cours de construction, dont 12 en Chine.

Notons au passage que, depuis sa découverte, le principe de la radioactivité a trouvé des applications très utiles dans la médecine ! Les rayons X, par exemple, permettent de faire des photographies des parties dures à l’intérieur du corps. LES DÉCHARGES À DÉCHETS RADIOACTIFS Une fois que l’uranium a été utilisé, il reste une matière qui ne peut plus alimenter le réacteur, mais qui est radioactive. Ainsi, en sortant des centrales, ces déchets nucléaires passent par une usine de traitement, où ils sont triés en fonction de leur degré de radioactivité. Puis ils sont stockés ou enterrés le plus profondément possible, dans des conteneurs hermétiques.

49

LE SAVAIS-TU ?AUJOURD’HUI EN SUISSE

Notre pays compte cinq réacteurs en activité, situés dans quatre centrales : à Gösgen (SO), Mühleberg (BE), Beznau et Leibstadt (AG). La seule installation nucléaire en Suisse romande est un petit réacteur de recherche installé à l’EPFL (Lausanne).

Les centrales nucléaires sont reconnaissables à leurs grosses cheminées qui recrachent de la vapeur. Photo : Centrale nucléaire (extérieur), FooTToo, Shutterstock

L’utilisation de l’énergie nucléaire nécessite de grandes précautions. Photo : Centrale nucléaire (intérieur), Marcin Balcerzak, Shutterstock

Les déchets nucléaires constituent un important

problème. En Suisse, les déchets sont stockés à

proximité des centrales, dans des entrepôts. Il existe

également un centre d’entreposage temporaire

de déchets radioactifs à Würenlingen, (AG).

Photo : Déchets nucléaires – bioraven, Shutterstock

En 1905, Albert Einstein énonce, sans le savoir encore, la formule qui permet de mesurer l’énergie contenue dans une matière donnée. L’équation est fameuse : E=mc2 ! Elle signifie que l’énergie (E) est égale à la masse (m) multipliée par la vitesse de la lumière au carré (c2).

50

L’ÉNERGIE NUCLÉAIREFiche de révision

Ces affirmations sont - elles justes ? À toi de démêler le vrai du faux.

1. En Suisse il y a 25

réacteurs nucléaires

en fonctionnement.

□ Vrai

□ Faux

2. La fumée qui sort

des cheminées des

centrales nucléaires est

de la pollution.

□ Vrai

□ Faux

3. La radioactivité existe

à l’état naturel un peu

partout sur Terre.

□ Vrai

□ Faux

L’énergie nucléaire est aussi appelée énergie

__ __ __ __ __ __ __ __ . Elle utilise l’ __ __ __ __ __ __ __

comme combustible pour produire de l’électricité.

C’est un métal __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ qui est

présent naturellement dans certaines roches.

Dans les centrales nucléaires, on fait éclater les atomes

qui composent l’uranium. C’est la __ __ __ __ __ __ __

nucléaire, qui libère une immense chaleur.

Cela permet de chauffer de l’eau, qui se transforme

en __ __ __ __ __ __ qui actionne une turbine afin de

produire… de l’électricité !

Retrouve les 5 mots qui se sont désintégrés…

TEXTE À TROUS VRAI OU FAUX ?

51

Relie chaque scientifique à sa découverte.

SCIENCE

RECONSTITUTION

La radioactivité

naturelle

Développement de

l’énergie nucléaire

grâce à la célèbre

formule exprimée

en 1905 : E=MC2

Extraction d’un

élément radioactif :

le radium

Colorie sur la carte les principaux gisements de roches riches en uranium : le Kazakhstan en rouge,

le Canada en orange et l’Australie en vert

GÉOGRAPHIE

Albert Einstein

Pierre & Marie Curie

Henri Becquerel

Replace les éléments d’une centrale nucléaire au bon endroit : réacteur nucléaire, enceinte de confinement,

vapeur d’eau, turbine, tour de refroidissement.

À TOI DE JOUER !

52

IMPRESSUMÉdition et impression Romande Energie Rédaction et graphisme Plates-Bandes communication

Organisation du ChallengeJulie Montandon, Plates-Bandes communicationTél. 021 323 25 25 E-mail : challenge@plates-bandes.ch

Contenu du Challenge et implication de Romande EnergieBelinda AdjouadiTél. 021 802 95 75E-mail : belinda.adjouadi@romande-energie.ch

Août 2019

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