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Renseignements de base sur l'énergie

Pouvons-nous vous aider?

Vous trouverez ci-dessous des questions posées fréquemment au sujet de l'énergie. Vous pouvez aussi explorer d'autres sujets touchant à notre programme scolaire «Les multiples visages de l'énergie ».

Qu'est-ce que l'énergie?

L'énergie est l'aptitude à effectuer un travail, à exercer une force sur un objet pour le déplacer.

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Pouvez-vous nommer des sources d'énergie?

Qu'est-ce qu'une source renouvelable et non renouvelable d'énergie?

Les sources d'énergie renouvelables sont celles que l'on ne peut pas épuiser, par exemple l'énergie solaire, l'énergie du vent et l'énergie des marées.

Les sources d'énergie non renouvelables sont celles que l'on peut épuiser, par exemple, les combustibles fossiles et les sources d'énergie nucléaire.

Sources d'énergie renouvelables :

- énergie solaire

La plupart des sources d'énergie, à l'exception de l'énergie nucléaire, proviennent du Soleil.

- énergie hydraulique

L'énergie hydraulique ou énergie de l'eaurésulte du cycle de l'eau.Elle sert à faire fonctionner des moulins (roue ou turbine hydraulique) et à produire de l'électricité, comme aux chutes Churchill, à Terre-Neuve, ou encore à la Centrale hydro-électrique de Carillon sur la rivière des Outaouais.

- énergie éolienne

L'énergie éolienne ou énergie du vent est le résultat des déplacements de l'air et elle est utilisée dans les transports, l'irrigation et la production d'énergie électrique.Des moulins à vent ont été utilisés pour moudre le grain.

- énergie des marées

L'énergie des marées permet de produire de l'électricité à l'aide de turbines réversibles comme celles que l'on trouve à Annapolis Royal en Nouvelle-Écosse.

- énergie géothermique

L'énergie géothermique provient de la chaleurse trouve à l'intérieur de la Terre.Elle sert à produire de l'électricité et à chauffer des immeubles résidentiels et commerciaux (p. ex., en Islande et au Japon).

-énergie verte de la biomasse

L'énergie de la biomasse est une forme d'énergie solaire captée par la végétation et exploitée sous forme de combustible.Ainsi, le bois, les copeaux de bois et même les déchets peuvent être incinérés de façon à produire de la vapeur qui sert à chauffer des immeubles de bureaux comme à Charlottetown (Île-du-Prince-Édouard).

Sources d'énergie non renouvelables

- énergie des combustibles fossiles

charbon (en anglais): Substance résultant d'une transformation de la végétation terrestre il y a des centaines de millions d'années, la roche sédimentaire ainsi formée étant constituée de carbone à 60-90 %. Au Canada, on trouve du charbon en Nouvelle-Écosse, au Nouveau-Brunswick, en Saskatchewan, en Alberta et en Colombie-Britannique.

pétrole:Substance constituée de dépôts organiques (lipides) riches en hydrogène qui se transforment en hydrocarbures sous l'effet d'une accumulation de sédiments et d'une augmentation de la température; c'est un processus qui dure des dizaines de millions d'années.Les sables bitumineux de l'Alberta sont une source canadienne de pétrole.

gaz naturel : Il résulte d'une prolongation du même processus qui produit le pétrole pendant des dizaines ou même des centaines de millions d'années.Une source canadienne de gaz naturel est le projet d'hydrocarbures extracôtiers de la Nouvelle-Écosse.

- l’énergie de la fission nucléaire

La fission, ou division, d’atomes lourds comme les atomes d’uranium ou de plutonium produit de l’énergie nucléaire. Le réacteur CANDU, utilisé pour la première fois à Rolphton, en Ontario, est maintenant utilisé en Ontario, au Québec, au Nouveau-Brunswick et dans six autres pays pour produire de l’électricité à partir d’énergie nucléaire.

EOLE

Energy Quest (en anglais)

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Qu'est-ce que le cycle de l'eau?

L'eau est toujours en mouvement.Elle s'évapore dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau. L'air réchauffé par l'énergie du Soleil peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid.L'air tiède qui s'évapore d'un cours d'eau entraîne beaucoup de vapeur d'eau.Tôt ou tard cet air tiède chargé de vapeur d'eau se refroidit, et la vapeur d'eau se transforme en pluie.Celle-ci tombe au sol et est accueillie dans des rivières et des lacs pour ensuite s'évaporer de nouveau ou aboutir dans les océans.C'est ce qu'on appelle le cycle de l'eau et il se répète sans cesse.

L'énergie hydraulique des cours d'eau peut être captée par des barrages et faire fonctionner des moulins (turbines); des centrales hydroélectriques comme celles de Gull Island à Terre-Neuve ou de la baie James au Québec permettent de produire de l'électricité.

La transformation de l'énergie hydraulique comporte des moteurs primaires :

  • roue hydraulique (forme la plus ancienne);
  • turbine (la turbine hydraulique a été inventée au début du 19e siècle).

De nos jours, on peut encore visiter des moulins historiques qui utilisent la roue hydraulique et la turbine hydraulique.

Jusqu'à la fin du 18e siècle, la roue hydraulique a été la principale source de puissance motrice.

Le cycle de l'eau (en anglais)

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Qu'est-ce que l'énergie potentielle et l'énergie cinétique?

Énergie potentielle

Un petit bloc que l'on soulève dans l'air contient de par sa position une capacité de travail que l'on appelle énergie potentielle. L'énergie potentielle du bloc résulte de la gravitation.D'autres exemples d'énergie potentielle sont un ressort monté, la corde tendue d'un arc, un élastique étiré et un ballon gonflé.

Énergie cinétique

Un bloc que l'on laisse tomber possède une énergie cinétique, du fait de sa chute, et donc une capacité de travail.L'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique.Celle-ci est également due à la gravitation.

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Quelles sont les différentes formes d'énergie?

On trouvera ci-dessous des exemples de formes d'énergie (en anglais):

  • énergie mécanique - la force motrice qui fait fonctionner les machines
  • énergie chimique - que l'on trouve dans le bois, le charbon, le pétrole, les aliments, etc., qui tous subissent des réactions chimiques produisant de la chaleur ou permettant la survie
  • énergie musculaire - tirée de l'énergie chimique des aliments que nous mangeons
  • énergie thermique - par exemple la vapeur d'un moteur à vapeur ou la chaleur dégagée dans un moteur à combustion interne;
  • énergie lumineuse - les plantes tirent leur énergie de la lumière du Soleil par un processus que l'on appelle photosynthèse
  • énergie électrique - associée à l'énergie de l'eau, aux aimants, aux courants électriques ou à des combinaisons des trois
  • énergie nucléaire - énergie libérée par les atomes et transformée en chaleur puis en énergie électrique

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Pouvez-vous nommer les formes d'énergie utilisées dans les transports?

Bateau à voile : énergie mécanique (source : vent)

Marche, patins à roulette, vélo, canot : énergie musculaire (source : aliments)

Train : énergie chimique (source : combustibles fossiles) ou électrique

Voiture : énergie chimique (source : les combustibles fossiles et, à l'avenir, les piles à hydrogène de Ballard)

Moyen de transport le plus efficace au plan énergétique : le vélo.Pour parcourir un kilomètre, un cycliste dépense de 20 à 100 fois moins d'énergie qu'un automobiliste.

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Pouvez-vous citer des exemples de transformation ou de conversion de l'énergie?

Dans toute situation, la transformation de l'énergie est inefficace car il est impossible de capter toute l'énergie disponible. I l n'est pas possible, par exemple, de transformer l'énergie chimique du charbon directement en énergie électrique.Il faut d'abord une combustion pour chauffer l'eau et produire de la vapeur qui, à son tour, entraîne une turbine qui produit de l'électricité. Ce genre de transformation réduit l'efficacité énergétique.L'efficacité des anciennes locomotives à vapeur était de 6 à 7 % seulement à cause de la perte de chaleur le long des parois de la locomotive et de la perte de vapeur et de chaleur par la cheminée. Demandez à vos élèves de décrire d'autres pertes d'énergie.

Une locomotive à vapeur comporte diverses transformations de l'énergie.L'énergie chimique libérée par la combustion du charbon sert à chauffer l'eau et à produire de la vapeur. La vapeur actionne les pistons qui font tourner les roues (énergie mécanique).Les pistons actionnent aussi une génératrice qui produit de l'électricité pour le chauffage et l'éclairage.L'énergie électrique excédentaire est emmagasinée dans des batteries, transformée en énergie chimique et conservée afin d'être reconvertie en lumière et chaleur.

Le cycle de l'eau et la production d'énergie hydro-électrique sont d'autres exemples de la transformation de l'énergie.L'énergie thermique du Soleil provoque l'évaporation de l'eau dans les lacs et les océans.La vapeur d'eau forme des nuages et tombe au sol sous forme de pluie. L'eau ruisselle le long du sol et peut être retenue par un barrage (énergie potentielle).Une fois libérée (énergie cinétique), elle entraîne des turbines qui produisent l'électricité nécessaire à l'exécution de différentes tâches à la maison et dans les usines.

Lorsqu'on mesure les effets de la transformation de l'énergie et son efficacité, il faut également tenir compte de la transmission et de la consommation de l'énergie.

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Quelle est l'efficacité de la transformation de l'énergie?

La transformation de l'énergie n'est pas 100 % efficace, parce que nous ne pouvons pas exploiter toute l'énergie que peut fournir une source.

Pour certaines opérations de conversion, la transformation de l'énergie d'une forme à une autre peut approcher le 100 % d'efficacité (ex., le transfert de l'énergie mécanique du rotor d'une génératrice en énergie électrique est efficace de 95 à 99 %).

Toutefois, pour la plupart des opérations, l'efficacité est moindre : il est impossible, par exemple, de transformer l'énergie chimique du charbon directement en énergie électrique.Il faut d'abord brûler le charbon pour chauffer l'eau et produire la vapeur qui fait ensuite tourner une turbine pour donner de l'électricité.Jusqu'à 80 % d'un combustible peut être dispersé sous forme de chaleur et de bruit.

Les machines perdent de l'efficacité à cause de la friction.Qu'entraîne cette dernière?De la chaleur et du bruit.Que produit du carburant en train de brûler?De la chaleur et du bruit.Que fait la turbine en tournant à l'eau qui la traverse?Elle ralentit l'eau et utilise de l'énergie en la chauffant.La chaleur et le bruit constituent donc une perte apparente d'énergie dans les transformations qu'on vient d'examiner.La majeure partie de la chaleur produite est néanmoins inutilisable; elle se dissipe.Il faut canaliser ou transférer l'énergie pour qu'elle effectue un travail utile.Lorsqu'un tel transfert est impossible, l'énergie devient inutilisable.

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Que signifie la conservation de l'énergie?

Des expériences sur les transferts d'énergie ont été exécutées par Christiaan Huygens (1629-1695), un scientifique hollandais.Celui-ci a étudié ce qui arrivait quand des boules de billard entraient en collision et a découvert que la somme de l'énergie cinétique de deux boules de billard avant et après la collision reste la même.Si une balle ralentit, la seconde accélère.

Huygens a en conclu que s'il y a transfert d'énergie, l'énergie ne disparaît pas pour autant.Ses idées sont à la base des principes fondamentaux de physique, la loi de la conservation de l'énergie.

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Qu'est-ce que la loi de la conservation de l'énergie?

La loi de la conservation de l'énergie stipule que l'énergie de l'univers n'est ni créée ni détruite.Ce principe a été formulé dans les années 1840 par les scientifiques allemandsHermann von Helmholtz et Julius Robert von Mayer, et par le scientifique anglais James Prescott Joule.

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Énergie et environnement

Il est impossible de produire ou de consommer de l'énergie sans causer certains changements à l'environnement.Les effets de l'exploitation et de l'utilisation de l'énergie sont profonds et se manifestent à tous les stades du cycle énergétique, à partir des méthodes d'extraction des ressources jusqu'aux moyens par lesquels ces ressources sont acheminées et uilisées pour le chauffage, l'éclairage, les transports et la fabrication.

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Répercussions environnementales de différentes sources d'énergie.

Le pétrole

Le dioxyde de carbone libéré en brûlant des combustibles fossiles, y inclus le pétrole, contribue à l'effet de serre.D'autres gaz ainsi libérés sont toxiques ou cancérigènes (ex., monoxyde de carbone, hydrocarbures imbrûlés, benzêne, etc.).Les transformations chimiques subséquentes de ces gaz produisent de l'ozone et des oxydes d'azote.Le transport du pétrole représente un danger pour l'environnement, surtout lorsque le naufrage d'un navire-citerne entraîne un immense déversement.Certaines recherches sont en cours dans le but d'en augmenter l'efficacité et d'en réduire les émanations.

Le charbon

Les gaz libérés par la combustion de charbon contribuent à l'effet de serre (le dioxyde de carbone) et aux pluies acides qui endommagent les lacs, les forêts, les récoltes et les édifices.On peut déjà contrôler efficacement les émissions de gaz acides.On cherche aussi d'autres moyens pour réduire les autres émanations dangereuses pour l'environnement telles que le dioxyde de carbone. L'exploitation du charbon par des mines à ciel ouvert a aussi un impact important sur l'environnement immédiat.

Le gaz naturel

C'est le combustible qui est actuellement le plus inoffensif qui soit pour l'environnement, car il dégage, lors de sa combustion, moins de dioxyde de carbone (bien qu'il en dégage une certaine quantité) et d'autres gaz nocifs.La construction et la présence subséquente des importants réseaux de pipelines a un impact sur l'environnement immédiat.

L'énergie nucléaire

La production de déchets radioactifs à longue vie (c.-à-d., des milliers d'années) -- sous la forme de restes des faisceaux de combustible et de restes des centrales nucléaires périmées et démontées dont l'espérance de vie actuelle est d'environ 40 ans -- crée des problèmes environnementaux. L'avantage du combustible nucléaire, c'est son faible encombrement.Il suffit d'un combustible nucléaire de la taille d'un ballon de volley-ball pour produire toute l'énergie consommée par un Canadien durant sa vie entière!Et il n'y a pas de pollution de l'atmosphère.

Énergie hydro-électrique

L'inondation de vastes territoires représente un problème sérieux de perturbation des écosystèmes. Dans les nouveaux réservoirs, des réactions chimiques provoquent la libération du mercure qui se trouve naturellement dans le sol.L'utilisation de BPC comme isolant dans les transformateurs est interdit depuis les années 1970, mais il représente encore un grave danger pour l'environnement.

Énergie du vent et du Soleil

Les fermes éoliennes et les réseaux de piles solaires prennent de l'espace et peuvent entraîner une pollution visuelle du paysage.Ce sont néanmoins des formes «propres» d'énergie (aucune production de déchets).

Énergie géothermique

La libération éventuelle de gaz ou d'eau contenant des produits toxiques, à partir de gisements souterrains, représente un problème pour l'environnement.Il existe également une pollution sonore (dégagement de vapeur sous pression élevée).Ce même dégagement de chaleur entraîne d'importants changements climatiques locaux. Énergie verte de la biomasse

Une mauvaise utilisation des plantes et des arbres (forêts, tourbe, etc.) risque de rendre le sol stérile sous l'effet d'un ruissellement accru et d'une érosion due au vent.La combustion de matières végétales produit du dioxyde de carbone qui, libéré dans l'atmosphère, provoque le réchauffement de la planète.L'énergie verte de la biomasse est également associée à une réduction de la quantité de plantes pouvant absorber le dioxyde de carbone, ce qui cause un accroissement de l'effet de serre.

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