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Utilisation et stockage de l’énergie Utilisation de l’énergie ➢ Electricité Est

Utilisation et stockage de l’énergie Utilisation de l’énergie ➢ Electricité Est un facteur énergétique très commander, elle peut être produite à partir des ensembles sources des énergies primaire : combustion fossile, nucléaire, énergies renouvelable. Cette production est indirecte car il faut passer par une forme d’énergie intermédiaire pour produire d’électricité. Cette dernière transporté, distribué jusqu’au le client grâce à des réseaux électriques constituées des lignes électriques et de dispositif permettent de géré se flux. Exemple ➢ La chaleur Elle ne peut pas se transporter sur de très grande distance contrairement à l’électricité. Les réseaux de chaleur sont essentiellement consacrés en chauffage urbain. • L’eau est à base T (110°C en max) utilisé pour les gros logements • L’eau sous chauffage de T entre 110 à220°C dans les zones à fortes densité de populations. • La vapeur à sous chauffage de 200 à 280°C sous des pressions de 5 à25 bar ; celle-ci peut être utilisée dans les installations industrielles. Elle peut être produite à partir des ensembles sources des énergies primaire : le charbon, le gaz, des déchets ménagères…. ➢ Cogénération et tri génération : *Cogénération : Le principe de la cogénération consiste à produire de l’énergie mécanique (convertie en électricité) et de la chaleur en même temps et dans une même installation et à partir d’une même source d’énergie. Une partie de la chaleur produite est utilisée pour activer un moteur (à combustion externe ou interne), une turbine ou une pile à combustible pour produire de l’électricité. La chaleur restante est utilisée directement pour chauffer de l’eau ou produire de la vapeur. Différents combustibles peuvent être utilisés pour produire de la chaleur : • le gaz naturel ; • le fioul ; • le bois ; Energie nucléaire Energie Mécanique Energie Electrique Utilisation et stockage de l’énergie • le biogaz issu de la fermentation de matières organiques végétales ou animales…ect *tri génération : La tri-génération ou production combinée de chaleur, d'électricité et de froid (CHP), est le procédé par lequel la chaleur produite par une centrale de cogénération est utilisée pour générer de l'eau réfrigérée pour la climatisation ou la réfrigération. Un refroidisseur à absorption est lié à la production combinée de chaleur-électricité (PCCE) pour fournir cette fonctionnalité. ➢ Transport Le secteur des transports est étroitement lié au pétrole mais les alternatives sont potentiellement nombreuses. Les sources d'énergie exploitables pour les transports couvrent les ressources fossiles, la biomasse et les énergies renouvelables ou nucléaires (via la production d'électricité). À partir de ces ressources, plusieurs types de carburants peuvent être obtenus puis utilisés dans différents types de véhicules. Le transport est un secteur extrêmement énergétivore. Dans le monde, le transport consommait en 2005 l'équivalent de 2 141 Mtep Récemment, des sources d'énergie renouvelables ont suscité un intérêt considérable. Cependant, la plupart des sources renouvelables ne constituent pas une source constante d`énergie et, contrairement aux sources classiques (combustibles fossiles), ne peuvent être directement stockés, de sorte qu'elles aient besoin de systèmes de stockage secondaire. 1. Les moyens de stockage d’énergie Le stockage de l’énergie consiste à préserver une quantité d’énergie pour une utilisation ultérieure. Par extension, l’expression désigne également le stockage de matière contenant l’énergie. Le stockage de l’énergie est au cœur des enjeux actuels, qu’il s’agisse d’optimiser les ressources énergétiques ou d’en favoriser l’accès. Il permet d’ajuster la « production » et la « consommation » d’énergie en limitant les pertes. L’énergie, stockée lorsque sa disponibilité est supérieure aux besoins, peut être restituée à un moment où la demande s’avère plus importante. Face à l’intermittence ou la fluctuation de production de certaines énergies, par exemple renouvelables, cette opération permet également de répondre à une demande constante. Les méthodes de stockage dépendent du type d’énergie. Les sources d’énergies fossiles (charbon, gaz, pétrole), sous forme de réservoirs à l’état naturel, remplissent naturellement la fonction de stocks. Une fois extraites, elles peuvent facilement être isolées, hébergées et transportées d’un point de vue technique. Le stockage s’avère plus complexe pour les énergies intermittentes : leur production est relayée par des vecteurs énergétiques tels que l’électricité, la chaleur ou l’hydrogène, nécessitant des systèmes spécifiques de stockage. Utilisation et stockage de l’énergie Contexte Le besoin de stockage est une réponse à des considérations d’ordre économique, environnemental, géopolitique et technologique. L’accroissement mondial de la demande en énergies fossiles, la hausse des cours qui en résulte et les troubles politiques de plusieurs pays producteurs rendent l’approvisionnement partiellement incertain. Le stockage de l’énergie est donc un atout géostratégique, notamment dans le cas des hydrocarbures. Dans le domaine économique, en particulier lors des pointes de consommation, le stockage de l’énergie peut permettre de réguler les fluctuations des prix indexés sur les variations de l’offre et de la demande. Pour les entreprises et les particuliers consommateurs, une énergie disponible, sans interruption ou hausse des prix inopinée, est une nécessité au regard des modes de vie actuels. Le stockage est aussi un moyen de limiter les pertes lors d’une surproduction et donc de réduire la consommation globale d’énergie. D’un point de vue technologique, le développement des équipements portables et des véhicules hybrides et électriques nécessite de nouvelles formes de stockage permettant d’héberger une forte densité d’énergie dans un volume limité et de la restituer aisément. Fonctionnement technique ou scientifique Sous forme d’énergie chimique Tout combustible peut être considéré comme un stock d’énergie sous forme chimique. En brûlant, le composé dégage de l’énergie sous forme de chaleur qui peut être récupérée et valorisée. • Hydrocarbures Les hydrocarbures liquides sont actuellement la forme dominante du stockage d'énergie en volume, notamment pour le secteur du transport. Les carburants proviennent des énergies fossiles et ont un rendement de 75% de la « source à la pompe ». Les biocarburants sont eux issus de la biomasse, avec un rendement de 70% « de la biomasse à la pompe ». • Biomasse Le terme « biomasse » désigne l'ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d'énergie. Dans le cas des végétaux, elle est une forme de stockage de l’énergie solaire: les matières organiques sont issues du CO2 capté lors de la photosynthèse. La biomasse peut être utilisée soit directement (bois énergie), soit après une méthanisation de la matière organique (biogaz) ou de nouvelles transformations chimiques (biocarburant). Toutefois, ce processus de stockage d'énergie est long, de l’ordre de plusieurs mois, et d'un rendement faible. En effet, seul 1% des rayonnements solaires utilisés lors de la photosynthèse est restitué sous la forme de biomasse. Utilisation et stockage de l’énergie • Production d’hydrogène Le dihydrogène, communément appelé hydrogène, n’existe pas à l’état naturel mais est très abondant sur Terre sous forme atomique H (eau, hydrocarbures, etc.). De nombreux procédés de production existent dont le reformage de combustibles fossiles à la vapeur d’eau (à 900°C) et l’électrolyse de l’eau. L’électrolyse, qui consiste à décomposer la molécule d’eau en hydrogène et en dioxygène, nécessite de l’électricité (rentable si la production d’électricité présente elle-même un coût peu élevé). L’hydrogène a la faculté de restituer de l’énergie, ce qui en fait une forme particulièrement intéressante de stockage. Il peut être utilisé directement comme carburant de véhicules équipés de moteurs à combustion fonctionnant au gaz. Il peut aussi être stocké avant d’être reconverti en énergie au moyen d’une pile à combustible, fournissant de l’électricité et de la chaleur. Son usage est également envisagé pour des applications stationnaires (électricité et chaleur dans les maisons). L’hydrogène présente l’intérêt de pouvoir être produit à partir de toutes les sources d’énergie primaires (fossiles, éolien, solaire). Toutefois, les systèmes électrolyseur-hydrogène-pile à combustible ont un coût d’investissement encore très élevé, pour un rendement global de moins de 50%. De plus, leur durée de vie s’avère insuffisante dans le cadre d’applications couplées au réseau électrique. Sous forme d’énergie thermique Actuellement, le stockage thermique est peu exploité. Son usage devrait croître à l’occasion du développement des fermes solaires thermodynamiques. • Stockage par chaleur sensible L’élévation de la température d’un matériau permet de stocker de l’énergie. Ce principe est, entre autres, celui des chauffe-eau solaires : ils récupèrent la chaleur dans la journée pour la restituer ensuite, avec un rendement moyen de l’ordre de 40% pour les systèmes les plus récents. Les matériaux privilégiés sont l’eau, l’huile de synthèse, la roche ou encore le béton. Pour de grands volumes, la chaleur de capteurs solaires ou des rejets industriels peut être stockée dans le sous-sol. Le stockage géologique, pouvant être couplé à des opérations de géothermie, est encore assez peu répandu. • Stockage par chaleur latente Ce mode de stockage est basé sur l’énergie mise en jeu lorsqu’un matériau change d’état (par exemple solide-liquide). La transformation inverse permet de libérer l’énergie accumulée sous forme de chaleur ou de froid, avec un rendement d’environ 60%. Cette technique peut être appliquée dans les bâtiments, par l’intermédiaire des Matériaux à Changement de Phase (MCP). Incorporés aux parois, ils servent de régulateur thermique en fonction de la chaleur apportée par le soleil. Sous forme d’énergie mécanique Cette catégorie regroupe les voies les plus connues de stockage à grande échelle : le stockage hydraulique et à air comprimé. Elle inclut uploads/Industriel/ cours-3-decouverte-khomidja.pdf