15 Energie fossile - cours complet PDF

Preview

Summary

cours complet ...

Description

Les ressources énergétiques fossiles  PDF sur moodle Depuis 1850 (révolution industrielle) : croissance exponentielle -

Charbon, pétrole, gaz naturel, énergie nucléaire

Consommation énergétique mondiale : augmentation générale, besoin en énergie augmente Energie primaire : charbon, pétrole, gaz, nucléaire, énergie renouvelable 3 utilisations : production de chaleur, d’électricité, assurer des transports Le cycle du carbone organique

I)

Le charbon : l’énergie des forets fossiles

Différents types de charbon : -

moins évolués : tourbe (exploité encore, Irlande) / pouvoir calorifique le plus faible / Horticulture lignite / production d’électricité / exploitation en Allemagne / gisement en surface houille (charbon sub-bitumineux ou bitumineux) / production d’électricité, cimenterie plus élevé : anthracite / usages domestiques et industriels

80% d’énergie fossile / le plus répandu et le mieux réparti / énergie la plus polluante

A) Le charbon sens large 

la turbification se fait dans les tourbières : - apports d’eau supérieurs à l’évaporation - décomposition lente : permise par l’oxygène rare, ph acide, température basse - substratum imperméable qui permet à l’eau de stagner



Le lignite - Gisement peu profond (max à 10m de profondeur)

B) Le charbon (sens stricte) : houille et anthracite 1) Aspect Houille : mat, débris végétaux très transformé Anthracite : uniquement du carbone (90-95%), brillant

2) La formation du charbon Période de formation : ère primaire (précambrien, paléozoïque (Ier), mésozoïque (2nd), cénozoïque (3ème et 4ème))  Forêt houillère : arbres qui n’existent plus aujourd’hui. Les feuilles poussaient sur le tronc et quand elles tombaient on avait des cicatrices foliaires. Arbres de 30m de haut avec des racines importantes (stigmaria)  Exemple d’arbres : calamites / tige articulée  Fougère : pecopteris  Libellule géante : 1m de long, 80cm d’envergure  beaucoup d’oxygène (car beaucoup de végétaux qui faisait de la photosynthèse donc oxygène)

Ceinture intertropicale qui permet beaucoup de végétation Séquence sédimentaire Séquence : motif sédimentaire qui se répète un grand nombre de fois sur une verticale -

Mur : gré / stigmaria Charbon Toit schisteux : argile / fossiles d’origine marins

Mode de formation du charbon dans les Hauts de France : Comment se dont formées les séquences ? Etape 2 : fond du bassin qui d’affaisse, la mer envahit la place laissée libre : transgression marine. Les végétaux meurent. Sédimentation importante, sable. La mer dépose des argiles qui forment le toit. Etape 3 : un nouveau sol peut se former : régression marine (causes multiples) et la végétation peut donc repousser.  Schéma répété de nombreuses fois Fin de l’exploitation du charbon dans les Hauts de France : les couches étaient de plus en plus petit et présence de nombreuses failles (le charbon ne formait plus une veine) Peu enfoui : tourbe puis en fonction de la profondeur et on arrive à l’anthracite par des phénomènes d’enfouissement -

augmentation de la température : absence d’eau de la pression : organisation des molécules de manière ordonnée

Diagenèse : ensemble des transformations subies par un sédiment durant son enfouissement

C) Consommation et réserves mondiales de charbon Pays industrialisés : augmente notamment avec les USA Chine et Inde : pays riches en charbon donc consommation explose Pays en voix de développement : augmente de façon moindre car moins d’industrie 

Réserves mondiales de charbon (carte)

D) Exploitation du charbon 1) Mine à ciel ouvert Les plus favorables et les moins dangereuses : on remet le couvert végétal une fois terminé l’exploitation

2) Exploitation souterraine 1) Technique en longue taille à soutènement marchant

Rabot qui enlève la couche de charbon, qui tombe sur le tapis roulant. Lorsqu’on a fini d’exploitation : foudroyage (on fait tout tomber). Mais il un creux donc responsable des affaissements. (technique utilisée dans le nord)

2) Technique par chambre et piliers Présence de chambre séparée par des piliers (mais on laisse une partie du charbon sur place). Au bout d’un moment les piliers s’effritent, on a donc des affaissements aussi. 

Fermeture définitive des mines des Hauts de France : 1990

E) L’utilisation du charbon 

Le coke

C’est un combustible obtenu par pyrolyse (absence d’air). On utilise cette technique en sidérurgie. On continue d’importer du charbon. 

Les centrales thermiques

Production d’électricité. On le brûle, production de chaleur et vaporisation de l’eau qui fait tourner une turbine. Très nocif : dioxyde de soufre, mercure, monoxyde d’azote, arsenic, plomb, dioxyde de carbone libérés  Responsable de plus de 20 000 décès en Europe Utilisation plus propre : gazéification souterraine du charbon (pas de mine ou couche de charbon trop petite) -

II)

Mélange d’air et d’oxygène à haute température et haute pression. Une partie de la couche de charbon s’enflamme, production de méthane. On récupère les gaz produits, on sépare le CO2 (on réinjecte ou libéré dans l’atmosphère). Le méthane est utilisé comme gaz de ville.

Le pétrole et le gaz : l’énergie des algues et du plancton fossiles

Diversité des produits à base d’hydrocarbure : plus la chaine es courte plus c’est sous forme de gaz.

A) La formation des hydrocarbures et de leurs gisements Formation en milieu marin. -

10% du carbone produit va arriver au fond marin En descendant vers les sols on a encore utilisation du carbone donc seulement un 1% du carbone va se transformer en hydrocarbures

La formation du pétrole : la matière organique est enfouie. Elle subit donc aussi la diagenèse. Le pétrole ne reste pas dans la roche mère, comme il est léger il remonte s’il y a des fissures présentes. On a donc migration dans la roche-réservoir (poreuse et perméable) qui doit être entourée de deux roches imperméables.

B) Réserve de pétrole Brut extra-lourd et sables bitumineux : difficile à exploiter, plus visqueux

C) L’exploration et l’exploitation du pétrole Les égyptiens utilisaient déjà le bitume pour les morts. Méthodes modernes de prospection : ondes sismiques envoyés, selon le profil renvoyé on peut déduire en 3D les endroits où il y a des poches de pétroles. 

Exploitation par forage

Injection de boue, puis lorsqu’elles atteignent le pétrole on bouche puis mise en place d’une pompe. Pétrole utilisé : offshore (grande plate-forme pétrolière)  

Transport du pétrole : un oléoduc (ou gazoduc) Raffinerie : tours de distillation

D) Les réserves alternatives d’hydrocarbures 1) Bitume Visqueux, difficile à exploiter. Parfois contenu dans les sables  sable bitumineux Schiste bitumineux : cher, polluant, rendement faible mais pourtant exploité

2) Hydrates de gaz ou clathrates (CH4) Méthane + eau = glace de méthane à basse température Formation : dans les mers froides, plancton meurt décomposé et se combine avec de l’eau / présence aussi dans le pergélisol (mais fonte des glaces, gaz à effet de serre très important) Proportion de matière organique dans les hydrates de gaz Les réserves de gaz : conventionnel ou gaz de schistes Le gaz conventionnel  

Enorme réserve de gaz en Arctiques du gaz non découvert Mais condition extrêmes et région très sensible

Transport de gaz par méthanier : stocke pour une ville de 200 000 habitants Où le stocker ? Dans des aquifères Cogénération : électricité + chaleur à partir du gaz Les gaz de schiste : gaz non conventionnel A l’intérieur de la roche (des schistes, argilites) Technique d’exploitation : fracturation hydraulique Mélange d’eau avec 90% de produits toxiques qui est envoyé dans la roche qui se fracture. On a alors libération de l’eau et du gaz. USA : pas de contrôle pour vérifier l’étanchéité donc les produits nocifs partent dans les nappes phréatiques Réserves mondiales : très bien réparties sur tous les continents...