Quelles sont les sources d'énergie non renouvelable ?
Les sources d'énergie non renouvelable constituent des ressources épuisables. Ainsi, elles se ne renouvellent pas à l’échelle humaine, contrairement aux sources d'énergie renouvelable. Les énergies fossiles et fissiles sont les 2 types de sources d'énergie non renouvelable.
Les différentes sources d'énergie non renouvelable
Une source d’énergie non renouvelable repose sur des ressources limitées, qui n’ont pas le temps de se renouveler à l’échelle humaine, voire qui ne se renouvellent pas du tout.
On distingue 2 grandes sources d’énergie non renouvelable :
- Les énergies fossiles, issues du pétrole, du gaz naturel et du charbon ;
- les énergies fissiles, issues du nucléaire.
Les énergies fossiles
Une définition des énergies fossiles
Les énergies fossiles sont issues de combustibles tels que le charbon, le pétrole ou le gaz naturel. Leurs gisements se sont formés à partir de plantes et d’organismes en décomposition, enfouis dans le sol pendant des millions d’années.
En brûlant, ces combustibles fossiles libèrent dans l’atmosphère des gaz à effet de serre, notamment du dioxyde de carbone. C’est pourquoi ils font partie aujourd’hui des principaux responsables du réchauffement planétaire et du changement climatique.
Si l’on considère les énergies fossiles comme des énergies non renouvelables, c’est parce que les réserves nécessaires se constituent (et donc se renouvellent) à l’échelle des temps géologiques. Alors que les sources d’énergie renouvelable se reconstituent à l’échelle d’une vie humaine.
Le charbon comme source d’énergie non renouvelable
Le charbon en bref
Source d’énergie non renouvelable, le charbon est une roche combustible riche en carbone issue de la transformation de débris végétaux préhistoriques.
L’utilisation du charbon
Le charbon est utilisé avant tout dans la production d’électricité et de chauffage, d’acier et de ciment. Selon le bilan électrique 2021 de RTE, la production des centrales à charbon représente 3,8 TWh, soit environ 0,7 % de la production d’électricité française en 2021.
Comment fonctionne une centrale à charbon ?
Les centrales à charbon sont les centrales thermiques les plus courantes à travers le monde. Le charbon est brûlé au sein d’une chaudière. La chaleur ainsi générée permet de créer de la vapeur d’eau. Sous pression, celle-ci va lancer la rotation d’une turbine, entraînant un alternateur qui sert de générateur électrique. La vapeur est récupérée, condensée avant d’être utilisée à nouveau dans la chaudière.
L’impact environnemental et humain du charbon
L’exploitation du charbon présente un fort impact sur l’environnement. Les mines de charbon perturbent, voire détruisent la faune et la flore environnantes. Soit directement par leur installation, soit indirectement par la pollution qu’elles génèrent.
De plus, les poussières et les toxines libérées dans l’atmosphère peuvent entraîner des maladies articulaires et respiratoires chez l’homme, comme la silicose. À noter que les mineurs de charbon sont également exposés à des risques d’éboulement, d’inondation, d’incendie ou de coups de grisou.
Le gaz naturel comme source d’énergie non renouvelable
Le gaz naturel en bref
Le gaz naturel, ou gaz fossile, est un hydrocarbure, c’est-à-dire un composé chimique fait de carbone et d’hydrogène. Il est riche en méthane et est issu de la transformation d‘organismes morts au cours de millions d’années. Ce qui en fait une source d’énergie non renouvelable.
L’utilisation du gaz naturel
Exploité par forage, le gaz fossile est utilisé pour produire de la chaleur et de l’électricité.
Le bilan électrique 2021 de RTE fait état d’une production des centrales au gaz de 1,6 TWh, soit environ 0,3 % de la production d’électricité en 2021.
🌱 Le saviez-vous ?
Une grande partie des engrais minéraux est produite grâce au gaz naturel. Depuis la fin de la seconde guerre mondiale, son utilisation a logiquement eu un impact énorme sur les rendements agricoles.
Comment fonctionne une centrale au gaz ?
La centrale thermique au gaz classique
Les centrales CGT, pour Combustion Gaz Turbine, reprennent le principe des centrales à charbon. Au sein d’une chambre à combustion, on mélange le gaz naturel à de l’air sous pression avant de le brûler. La vapeur obtenue, sous pression, va actionner une turbine qui va elle-même entraîner un alternateur à même de générer de l’électricité. Les gaz encore chauds sont libérés dans l’atmosphère.
Les centrales TGV libèrent de la vapeur d'eau.
La centrale thermique au gaz à cycle combiné
Les centrales TGV, pour Turbine Gaz Vapeur, reprennent le fonctionnement des centrales au gaz classiques. Sauf qu’elles réutilisent l’énergie des gaz chauds en sortie de turbine pour chauffer un fluide. Ce dernier permet à son tour d’obtenir de la vapeur qui, sous pression, permettra d’entraîner une turbine reliée à un générateur électrique. Ce type de centrales présente donc un meilleur rendement et permet une réduction des émissions de gaz à effet de serre.
L’impact environnemental et humain du gaz fossile
La combustion du gaz fossile libère des gaz à effets de serre, directement responsables du dérèglement climatique. En 2019, 6 743 millions de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) ont été émises, tandis que 75 millions de tonnes de méthane (CH4) ont été libérées dans l’atmosphère. À noter que le méthane présente un potentiel de réchauffement global égal à 34 fois celui du CO2 à cent ans.
Le gaz naturel est aussi l’objet de risques plus directs, aussi bien sur les sites d’exploitation qu’auprès, plus rarement, des consommateurs. En effet, le méthane peut s’enflammer, voire exploser, en présence d’air et exposé à une source de chaleur. Dans un espace clos privé d’oxygène, il peut également se révéler asphyxiant et intoxiquant.
Le pétrole comme source d’énergie non renouvelable
Le pétrole en bref
Le pétrole est une huile minérale constituée d’un mélange d’hydrocarbures. Il est formé à partir d’organismes vivants décomposés, transformés au cours de millions d’années. Ce qui en fait une source d’énergie non renouvelable.
Un puit de pétrole permettant son extraction.
L’utilisation du pétrole
Nos réseaux de transports s’appuient sur des carburants dérivés du pétrole. Notamment le kérosène pour le transport aérien, l’essence et le gazole pour le transport routier.
Une fois transformé, le pétrole nous permet également de produire nombre de produits qui nous entourent. Les matières plastiques, une majorité des textiles, mais aussi des produits ménagers et cosmétiques sont issus de la pétrochimie.
Les Gaz de Pétrole Liquéfié (GPL), comme le butane ou le propane, sont en partie issue du raffinage du pétrole. On retrouve notamment ces hydrocarbures sous forme de bouteilles de gaz à usage domestique. Le pétrole peut également être utilisé pour produire le bitume qui pave nos routes.
Notons enfin qu’il peut servir à la production d’électricité. Selon le bilan électrique de RTE pour l’année 2021, les centrales thermiques fossiles au fioul ont produit 0,78 TWh, soit environ 0,15 % de la production totale d’électricité.
Comment fonctionne une centrale au fioul ?
Les centrales au fioul fonctionnent sur le même principe que que les autres centrales thermiques fossile. Au sein d’une chaudière, on brûle du fioul (également appelé mazout), c’est-à-dire un combustible dérivé du pétrole. La vapeur générée, sous pression, va faire tourner une turbine, qui va elle-même entraîner un alternateur qui va générer de l’électricité.
L’impact environnemental et humain du pétrole
La production, le transport et la consommation de pétrole émettent des quantités importantes de dioxyde de carbone, l’un des principaux gaz à effet de serre. En particulier lors de sa combustion, une fois transformé en carburant.
Le pétrole peut également avoir un impact lourd en termes de pollution. Il libère en effet des polluants dans l’atmosphère, tels que le dioxyde de soufre. De plus, les fuites de pétrole peuvent avoir des conséquences dramatiques sur la biodiversité. C’est le cas des marées noires, ces nappes de pétrole qui se déversent en quantité importante sur les côtes.
Une définition des énergies fissiles
On parle d’énergie fissile pour désigner l’énergie qui se dégage au moment d’une fission nucléaire. C’est-à-dire lorsqu’on scinde en deux le noyau de l’atome de certaines matières radioactives, comme le plutonium ou l’uranium. Puisque les gisements de ces matières radioactives se reconstituent à une échelle géologique, il s’agit de bien de sources d’énergie non renouvelable.
Les énergies fissiles requièrent des ressources épuisables à l’échelle de l’Homme. C’est pour cela qu’elles constituent des énergies non renouvelables.
Contrairement aux énergies fossiles, elles ne libèrent pas directement de gaz à effet de serre. En revanche, la construction des centrales ou le transport du combustible nucléaire entraînent indirectement des émissions de gaz à effet de serre. Les énergies fissiles produisent également des déchets radioactifs.
L’uranium comme source d’énergie non renouvelable
L‘uranium en bref
L’uranium est un métal radioactif, omniprésent dans la nature en faible quantité. Ses gisements sont présents dans le sous-sol terrestre et constituent une source d’énergie non renouvelable.
L’utilisation de l’uranium
L’uranium est principalement utilisé comme combustible par les centrales nucléaires pour produire de l’électricité.
Les minerais sont broyés pour extraire et concentrer l’uranium naturel. Celui-ci va subir des procédés pour le rendre davantage fissile. On parle alors d’uranium enrichi, qui prend la forme d’une poudre noire. Celle-ci est traitée et compressée sous forme de pastilles, réparties dans des tubes en métal long de 4 m, nommés « crayons ».
Enfin, ces « crayons » sont regroupés pour former des assemblages combustibles, à même de faire fonctionner les centrales nucléaires.
☢️ Le saviez vous ?
L’énergie nucléaire trouve d’autres applications. En médecine notamment, dans le diagnostic et le traitement de maladies. En agriculture, dans le cadre de techniques de conservation et sécurité alimentaire. Ou encore dans l’art et l’archéologie, à travers la préservation et la restauration d’œuvres.
Comment fonctionne une centrale nucléaire ?
Dans le cœur du réacteur, la fission nucléaire provoque un dégagement de chaleur, récupérée pour chauffer l’eau d’un circuit fermé, appelé circuit primaire.
Maintenue à l’état liquide, cette eau va permettre de chauffer l’eau d’un circuit secondaire, lui aussi fermé. Cette fois-ci transformée en vapeur, l’eau sous pression va faire tourner une turbine, qui va elle-même entraîner un alternateur à même de générer de l’électricité.
En sortie de turbine, la vapeur est refroidie par un troisième circuit, contenant de l’eau pompée de la mer ou d’un fleuve.
L’eau de ce circuit de refroidissement est ensuite refroidie au contact de l’air. C’est cette vapeur que l’on voit s’échapper des grandes tours des centrales nucléaires, appelées aéroréfrigérants.
L’impact environnemental et humain de l’uranium et de l’énergie nucléaire
On parle généralement de risque nucléaire pour évoquer l’éventualité d’un rejet accidentel d’éléments radioactifs, en dehors de l’enceinte de confinement des centrales nucléaires. Un tel rejet présente des risques radiologiques. C’est-à-dire des risques d’irradiation et de contamination pour l’environnement et les populations.
À l’état naturel, l’uranium ne présente pas de danger pour l’environnement. En revanche, une mine d’uranium va produire des déchets radioactifs. Ces derniers peuvent aussi présenter des risques radiologiques.
