Fiche de révision : La nécessité d’une transition énergétique pour agir sur le futur climatique

Consommations énergétiques

• Les énergies non renouvelables sont présentes en quantité limitée sur Terre. Elles comprennent notamment :
• les énergies dites « fossiles » (pétrole, charbon, gaz naturel, gaz et pétrole de schistes) ;
• l’énergie issue d’une ressource géologique radioactive : l’uranium.
• Les énergies dites « renouvelables » comprennent les énergies dont la ressource est soit inépuisable, soit reconstituable à échelle de temps courte, comme la biomasse.
• Il existe plusieurs unités d’énergie :
• si l’on se place du point de vue scientifique, on va utiliser le joule ($\text{J}$) et ses multiples ($\text{kJ}$, $\text{MJ}$, $\text{TJ}$) pour quantifier l’énergie ;
• dans le domaine de l’électricité, ce sera le wattheure ($\text{Wh}$) qui servira de référence ;
• et si l’on est économiste, géographe ou encore géopoliticien, ce sera la tonne équivalent pétrole (TEP) qui fera office d’étalon.
• L’énergie primaire est une énergie disponible dans la nature pour satisfaire les besoins de l’être humain, que les sources soient renouvelables ou non.
• L’énergie finale est l’énergie délivrée pour la consommation par l’être humain (c'est l’énergie primaire à laquelle on retranche les consommations et/ou pertes d’énergie).
• L’amélioration des rendements des transformations de l’énergie primaire en énergie finale est l’un des facteurs clés de performance énergétique.
• La consommation globale d’énergie au niveau mondial souffre d’une très grande disparité. Environ 60 % de la consommation d’énergie est réalisée par 17 % de la population mondiale.
• Depuis le début du XX^e siècle, la consommation d’énergie a été multipliée par 12. Et sur les quarante dernières années, elle a plus que doublé. On remarque cependant :
• une transition énergétique ces dernières années (stagnation, voire diminution, de la consommation d’énergie issue du charbon et pétrole / augmentation de celle issue des sources renouvelables ;
• La diminution de la part des combustibles fossiles (pétrole, gaz et charbon) dans la consommation énergétique mondiale est extrêmement lente à l’échelle mondiale.
• une mutation géographique. En effet, il y a une forte augmentation de cette consommation en Asie et une quasi-stagnation en Amérique du Nord et en Europe de l’Ouest.

Cycle du carbone : lien entre atmosphère, hydrosphère et biosphère

• Le cycle du carbone décrit la présence de carbone dans des réservoirs (sources de carbone, puits de carbone) et les flux de carbone entre ces réservoirs (flux entrant et flux sortant, flux rapide et flux lent).
• Il existe quatre grands réservoirs de carbone sur Terre :
• la lithosphère (réservoir le plus important) contient du carbone sous forme minérale ou sous forme de matière organique fossile. C’est actuellement un réservoir en déficit du fait de l’action de l’être humain (utilisation de combustibles fossiles) ;
• l’hydrosphère a un effet tampon, car elle limite la quantité de carbone qui s’accumule dans l’atmosphère : les océans de surface possèdent des flux de captation du carbone (dissolution du dioxyde de carbone atmosphérique, respiration et photosynthèse) ;
• l’atmosphère est un réservoir plus petit mais en lien très étroit avec les autres. Ses flux entrants (activité volcanique, combustion, respiration, fermentation) sont fortement augmentés par les activités humaines (combustion d’énergie fossile, élevage intensif…).
• la biosphère est un réservoir en lien étroit avec l’atmosphère et l’hydrosphère, et dans une moindre mesure avec la lithosphère. Ses flux entrants sont notamment dus à l’activité de photosynthèse des végétaux. Ses flux sortant (respiration, fermentation) sont accrus par les feux et la déforestation (lessivage des sols).
• Les combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbons) sont tous liés à la décomposition de matières organiques datant de quelques milliers d’années à plusieurs millions d’années. Leur teneur en carbone est proportionnelle au temps d’enfouissement : c’est le résultat d’un processus de carbonification (fossilisation).
• Ces échelles de temps sont donc non renouvelables pour l’être humain et ces ressources fossiles ne sont pas censées être mobilisées dans les flux actuels de manière naturelle.
• Avant la révolution industrielle, le cycle du carbone est équilibré. Mais l’utilisation par l’être humain des combustibles fossiles non renouvelables introduit un déséquilibre dans le cycle du carbone avec prélèvement de la lithosphère au profit de l’atmosphère.

Combustibles fossiles et environnement

• Le dioxyde de carbone ($\text{CO}_2$) est un gaz nécessaire à la vie sur la Terre. Ce gaz devient pourtant un problème lorsque les activités humaines augmentent excessivement sa production.
• Face à l’augmentation toujours croissante des quantités de dioxyde de carbone rejetées, les mécanismes d’autorégulation de la nature (captation du $\text{CO}_2$ par les plantes et les océans) sont devenus insuffisants et le taux de dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère s’est mis à augmenter.
• Les gaz à effet de serre (GES) sont des gaz présents naturellement ou de façon anthropique dans l’atmosphère et qui absorbent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, provoquant ainsi le réchauffement global de l’atmosphère.
• Il existe plusieurs GES : la vapeur d’eau ($\text{H}_2\text{O}$), le dioxyde de carbone ($\text{CO}_2$), le méthane ($\text{CH}_4$), l’ ozone ($\text{O}_3$), le protoxyde d’azote ($\text{N}_2\text{O}$), les fluorocarbures ($\text{HFC}$, $\text{NF}_3$, $\text{PFC}$).
• Toutes ces molécules n’engendrent pas le même effet de serre.
• La combustion de combustibles fossiles produit également des suies (particules fines) et des molécules soufrées qui altèrent la qualité de l’air causant ainsi de plus en plus de maladies liées à leur inhalation.
• L’empreinte carbone correspond à la quantité de gaz à effet de serre induite pour satisfaire la demande intérieure d’un pays. Cette empreinte carbone prend en compte :
• les émissions issues de la production de biens et de services (hors exportation) ;
• les émissions issues de la production de biens et de services importés ;
• les émissions directes de chaque habitant (notamment liés aux carburants et au chauffage).
• En France, en 2018, l’empreinte carbone est de $11,2\,\text{t}$ équivalent $\text{CO}_2$ par habitant. On remarque une relative stagnation de l’empreinte carbone au fil des ans.