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Roger BALIAN
Le niveau intermédiaire, le plus courant, correspond aux très diverses énergies de
nature électromagnétique. Le kilowattheure y est associé à des masses de l’ordre
du kilogramme. Ainsi, pour l’énergie chimique, les carburants fournissent de la
chaleur à raison de 1 kWh par 0,1 kg environ (souvenons-nous que 1 tep = 12 MWh).
Les chiffres sont comparables pour l’énergie biologique : un repas nous fournit
environ 1 kWh, dissipé ensuite par notre organisme. Pour la chaleur, 1 kWh permet de faire fondre 10 kg de glace, de porter de 20°C à 100°C la même quantité
d’eau, ou d’en faire bouillir 1,5 kg. Nos consommations domestiques d’électricité
se mesurent aussi en kilowattheures, compte tenu de la puissance de nos appareils ménagers, située entre 10 W et 5 kW. Enfin, la puissance du rayonnement
solaire est au niveau du sol de l’ordre de 1 kW par m
2 perpendiculaire aux rayons
incidents ; ce chiffre est assez fort pour permettre aux mécanismes biochimiques
et bioénergétiques de fonctionner, mais assez faible pour ne pas trop perturber
ceux-ci.
Les énergies les plus concentrées sont les énergies nucléaires basées sur l’interaction forte. Ici, le kilowattheure est associé à une masse de l’ordre du milligramme ou même moins. Ainsi, une quantité de chaleur de 1 kWh est dégagée
par fission dans une centrale nucléaire grâce à la consommation de 10 mg d’uranium naturel, contenant 0,7% d’uranium 235 fissile. L’emploi industriel de surgénérateurs permettrait de gagner un facteur 100 en récupérant l’énergie de fission
du plutonium produit par capture de neutrons par l’uranium 238 non-fissile. La
fusion, objectif lointain, serait encore plus efficace ; dans le Soleil, 5 μg d’hydrogène suffisent à la production de 1 kWh, cette émission de chaleur étant compensée par une perte de masse de 0,04 μg.
Les énergies les plus diluées sont l’énergie gravitationnelle et les énergies mécaniques, pour lesquelles le kilowattheure est associé à des masses de l’ordre de
10 tonnes. Pour produire 1 kWh d’énergie électrique dans une usine hydroélectrique, dont le rendement est de 85%, il faut faire chuter 10 tonnes d’eau de 40 m ;
avec une éolienne, il faut récupérer toute l’énergie cinétique de 20 000 m
3 d’air (27 t)
arrivant à 60 km/h. De même, 1 kWh est l’énergie cinétique d’un camion de 10 t
roulant à 100 km/h. Pour prendre conscience de l’écart entre ces nombres et ceux
associés à l’énergie calorifique, on peut noter que si toute l’énergie mécanique
d’un œuf tombant de la tour Eiffel était absorbée par cet œuf sous forme de chaleur, sa température n’augmenterait que de 0,7°.
Ces écarts considérables ont d’importantes conséquences. Un réacteur électronucléaire de 1000 MW électriques, dont le rendement est de 33%, ne consomme
que 27 tonnes d’uranium enrichi à 3,2% par an, le quart de son chargement, alors
que pour la même puissance une centrale thermique, d’un rendement de 38%,
consommerait 170 tonnes de fuel ou 260 tonnes de charbon à l’heure, et qu’une
centrale hydroélectrique nécessiterait la chute de 1200 tonnes d’eau par seconde,
de 100 m de haut. La dilution, assez grande, de l’énergie solaire se traduit par le
fait qu’il faudrait 30 km
2 de panneaux solaires semi-conducteurs pour atteindre
Roger BALIAN
Le niveau intermédiaire, le plus courant, correspond aux très diverses énergies de
nature électromagnétique. Le kilowattheure y est associé à des masses de l’ordre
du kilogramme. Ainsi, pour l’énergie chimique, les carburants fournissent de la
chaleur à raison de 1 kWh par 0,1 kg environ (souvenons-nous que 1 tep = 12 MWh).
Les chiffres sont comparables pour l’énergie biologique : un repas nous fournit
environ 1 kWh, dissipé ensuite par notre organisme. Pour la chaleur, 1 kWh permet de faire fondre 10 kg de glace, de porter de 20°C à 100°C la même quantité
d’eau, ou d’en faire bouillir 1,5 kg. Nos consommations domestiques d’électricité
se mesurent aussi en kilowattheures, compte tenu de la puissance de nos appareils ménagers, située entre 10 W et 5 kW. Enfin, la puissance du rayonnement
solaire est au niveau du sol de l’ordre de 1 kW par m
2 perpendiculaire aux rayons
incidents ; ce chiffre est assez fort pour permettre aux mécanismes biochimiques
et bioénergétiques de fonctionner, mais assez faible pour ne pas trop perturber
ceux-ci.
Les énergies les plus concentrées sont les énergies nucléaires basées sur l’interaction forte. Ici, le kilowattheure est associé à une masse de l’ordre du milligramme ou même moins. Ainsi, une quantité de chaleur de 1 kWh est dégagée
par fission dans une centrale nucléaire grâce à la consommation de 10 mg d’uranium naturel, contenant 0,7% d’uranium 235 fissile. L’emploi industriel de surgénérateurs permettrait de gagner un facteur 100 en récupérant l’énergie de fission
du plutonium produit par capture de neutrons par l’uranium 238 non-fissile. La
fusion, objectif lointain, serait encore plus efficace ; dans le Soleil, 5 μg d’hydrogène suffisent à la production de 1 kWh, cette émission de chaleur étant compensée par une perte de masse de 0,04 μg.
Les énergies les plus diluées sont l’énergie gravitationnelle et les énergies mécaniques, pour lesquelles le kilowattheure est associé à des masses de l’ordre de
10 tonnes. Pour produire 1 kWh d’énergie électrique dans une usine hydroélectrique, dont le rendement est de 85%, il faut faire chuter 10 tonnes d’eau de 40 m ;
avec une éolienne, il faut récupérer toute l’énergie cinétique de 20 000 m
3 d’air (27 t)
arrivant à 60 km/h. De même, 1 kWh est l’énergie cinétique d’un camion de 10 t
roulant à 100 km/h. Pour prendre conscience de l’écart entre ces nombres et ceux
associés à l’énergie calorifique, on peut noter que si toute l’énergie mécanique
d’un œuf tombant de la tour Eiffel était absorbée par cet œuf sous forme de chaleur, sa température n’augmenterait que de 0,7°.
Ces écarts considérables ont d’importantes conséquences. Un réacteur électronucléaire de 1000 MW électriques, dont le rendement est de 33%, ne consomme
que 27 tonnes d’uranium enrichi à 3,2% par an, le quart de son chargement, alors
que pour la même puissance une centrale thermique, d’un rendement de 38%,
consommerait 170 tonnes de fuel ou 260 tonnes de charbon à l’heure, et qu’une
centrale hydroélectrique nécessiterait la chute de 1200 tonnes d’eau par seconde,
de 100 m de haut. La dilution, assez grande, de l’énergie solaire se traduit par le
fait qu’il faudrait 30 km
2 de panneaux solaires semi-conducteurs pour atteindre