Energie
Définition
Toute action humaine requiert de l’énergie : le fait de se déplacer, de se chauffer, de fabriquer des objets et même de vivre requiert le recours à une forme d’énergie.
Au sens physique du terme, l’énergie (symbole E ou W) est une grandeur qui décrit la capacité d’un système de changer d’état. L’énergie est, pour ainsi dire, la force en action. Le travail de transformation d’une forme d’énergie à une autre produit en général de la chaleur, de la lumière (rayonnement électromagnétique) ou un mouvement.
Ces processus de transformation (on dit aussi de conversion) de l’énergie permettent à une machine de fonctionner, à un véhicule de se déplacer ou à une lampe de s’allumer, à un être humain de se lever. En effet, le fait de manger l’énergie stockée dans les plantes, nous donne l’énergie de fonctionner et la transformation est un processus chimique de digestion.
L’énergie se conserve et ne se perd pas, elle est transmise d’un système à un autre ou elle peut changer de forme (voir graphique plus bas).
MESURE : L’énergie (E) est mesurée en joules (J) dans le Système International d’unités. Dans le contexte de la production d’électricité, on utilise la mesure des Watt par secondes, Kilowatt par heure, Mégawattheure (w/s, kWh, MWh), par rapport à la production de chaleur, on parle de calories (cal), etc.
L’Energie représente la capacité d’un système (une machine, un moteur, un être humain, une centrale thermique, un appareil électroménager, etc.) à fournir de travail.
- La quantité d’énergie que possède un système définit la quantité de travail qu’il peut réaliser.
- Un système consomme et restitue de l’énergie.
Formes d’énergie
L’énergie existe sous différentes formes physiques, notamment l’énergie thermique, potentielle/gravitationnelle, cinétique, chimique, nucléaire ou électrique.
Etant donné que l’énergie peut passer d’une forme physique à une autre (transformation énergétique), on peut dire que l’énergie est transformée grâce au travail. Le concept de travail est important pour l’évaluation des performances de machines par exemple. Il convient de retenir aussi, qu’à chaque processus de transformation, une part de l’énergie est perdue pendant ce processus.
La perte d’énergie (on peut aussi dire, la perte d’efficacité énergétique) varie en fonction du type de transformation subie et de la technologie employée. Pendant l’utilisation d’un groupe diesel qui transforme de l’énergie mécanique en énergique électrique, une partie de l’énergie est par exemple perdue sous forme de chaleur (raison : frottement ente les pièces en mouvement).
L’énergie existe sous différentes formes (colonne 1), l’énergie potentielle est l’énergie stockée ou « emmagasinée » tandis que l’énergie cinétique est l’énergie « active » en raison du mouvement ; Les sources d’énergie diverses stockent l’énergie qu’ils peuvent transmettre.
Dans le langage quotidien, on appelle ainsi souvent « énergie » une ressource, une source d’énergie, ou son produit, comme l’électricité. Mais il est plus correct de parler ici de formes et de sources d’énergie et d’en faire la distinction.
Sources d’énergie
On distingue trois grands groupes de sources d’énergie :
- les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel, gaz de schiste),
- l’uranium radioactif, l’énergie nucléaire et
- les énergies renouvelables (éolien, solaire, hydraulique, biomasse, géothermie).
Les aliments que nous consommons sont également des sources d’énergie. A travers un travail de digestion chimique, ils nous procurent la force, l’énergie, de fonctionner au quotidien.
On appelle « combustibles » les sources utilisées qui sont brûlées. En ce faisant, leur potentiel d’énergie est dégagé. On retrouvera surtout le terme de « combustible fossile » dans les publications sur l’économie de l’énergie.
Attention : l’énergie ne doit pas être confondue avec puissance !
Si l’énergie est la capacité d’un système à réaliser un travail, la puissance est l’énergie réellement fournie d’un système à un autre par unité de temps. La puissance correspond donc à un débit d’énergie.
✨L’énergie (E) est la puissance (P) consommée par un équipement électrique ou produit par un générateur au cours d’une période de temps (t). On peut aussi dire qu’elle est le produit de la puissance et du temps. La puissance est en fait la quantité d’énergie transmise ou transformée (le travail fourni) d’un système pendant un moment x (à définir).
Graphique : l’énergie électrique est calculée en multipliant la puissance électrique d’un appareil électrique et le temps de son utilisation.
Pour comprendre, prenez l’exemple d’une voiture : La taille du réservoir pour stocker le carburant est indépendante de la puissance du moteur puisque le fait d’avoir 70 litres de diesel dans votre réservoir (énergie stockée dans le tank) n’en dit rien sur la puissance du moteur du véhicule. Inversement, le fait que vous ayez une voiture avec un moteur de 120 chevaux ne vous en dit pas plus sur la distance que vous pourrez parcourir avant de faire le plein !