Énergie

Cours accéléré sur l’énergie

L’énergie est une force physique. Cette force est stockée dans des sources d’énergie. Pour produire de l’énergie, il faut donc l’extraire de ces sources d’énergie. Il existe différents types de sources d’énergie : les renouvelables et les non renouvelables.

Les sources d’énergie renouvelables se renouvellent ou ne peuvent pas être épuisées. Il s’agit par exemple de l’eau, du bois et de l’énergie éolienne. Les sources d’énergie renouvelables produisent par exemple de l’énergie solaire, de l’énergie hydraulique et de l’énergie thermique.

Les sources d’énergie non renouvelables (également appelées sources d’énergie fossiles) sont produites de manière naturelle. Comme leur formation nécessite plusieurs millions d’années, elles s’épuisent toutefois plus vite qu’elles ne sont produites. Le pétrole et le gaz naturel font partie des sources d’énergie fossiles.

Des pertes de transformation se produisent lorsque, dans le processus de transformation d’une source d’énergie, une partie de l’énergie est perdue. Une petite quantité d’énergie est également perdue lors du transport, de la distribution, du stockage et de l’utilisation de l’énergie.

Les personnes qui utilisent l’énergie pour leur propre usage sont appelées consommatrices et consommateurs finaux. Moins les consommatrices et consommateurs finaux ont besoin d’électricité, moins il faut en mettre à disposition. L’efficacité énergétique est donc également importante pour l’utilisation de l’énergie. 

L’efficacité énergétique signifie que l’énergie disponible est utilisée au mieux et que le moins d’énergie possible est perdue. Chauffer une pièce en hiver avec les fenêtres fermées est par exemple plus efficace sur le plan énergétique car la chaleur reste dans la pièce, ce qui permet de la chauffer plus rapidement et donc d’utiliser moins d’énergie.

Aperçu

  • Les sources d’énergie renouvelables
  • Les sources d’énergie non renouvelables
  • La consommation d’énergie en Suisse
  • Stratégie énergétique 2050

Plus d'Info

Le changement climatique

La biodiversité

Les sources d’énergie renouvelables

Les sources d’énergie renouvelables sont par exemple l’eau, le soleil et le vent. Ces sources peuvent se renouveler ou se régénérer naturellement.

L’énergie hydraulique

L’eau est collectée dans un barrage ou une rivière. Elle est ensuite acheminée par des tuyaux vers des turbines qu’elle fait tourner. Le mouvement des turbines est ensuite transformé en électricité dans un générateur. Comme il pleut beaucoup et qu’il y a beaucoup de lacs en Suisse, l’énergie hydraulique est la principale source d’énergie renouvelable. Selon la Confédération, 65 pour cent de l’électricité suisse provient de l’énergie hydraulique. 

L’énergie solaire

Également appelée énergie photovoltaïque, l’énergie solaire est produite par des installations solaires composées de nombreuses cellules solaires. Dans chaque cellule solaire, la chaleur de la lumière du soleil déclenche des processus chimiques. Ces processus chimiques libèrent de l’électricité. Celle-ci passe ensuite par des contacts métalliques dans un câble électrique, avant d’être transportée à l’endroit où elle est utilisée. Selon l’Office fédéral de l’énergie, il y a en Suisse 216 918 installations solaires. Elles représentent 21 pour cent de l’approvisionnement en électricité du pays (état en mars 2024).

L’énergie éolienne

L’énergie éolienne est produite dans des installations éoliennes (appelées aussi centrale éolienne). Le vent fait tourner les pales d’une éolienne. Les pales sont reliées à un générateur. Dans ce générateur, le mouvement des pales est transformé en énergie. Comme le vent est plus fort en altitude, les éoliennes sont construites en hauteur. Plus le vent souffle fort, plus les pales tournent vite et plus d’énergie est produite. Les éoliennes peuvent être orientées en fonction de la direction du vent afin de capter un maximum de vent. Plusieurs éoliennes regroupées s’appellent un parc éolien. 

D'autres sources d'énergie renouvelables sont :

Géothermie

Également appelée énergie calorifique ou thermique, la géothermie produit de l’énergie à partir de la chaleur de l’eau provenant des profondeurs de la Terre. La chaleur est stockée dans l’eau sous la surface de la terre. Une partie de cette chaleur est résiduelle et provient de la formation de la Terre, une autre partie provient de la désintégration d’éléments radioactifs. Plus l'eau est située profondément sous la surface de la Terre, plus elle est chaude. L’eau chaude est pompée vers la surface dans une tour de forage. Cela permet d’actionner des turbines qui produisent de l’électricité. L’eau chaude peut également être acheminée directement dans les foyers et utilisée pour le chauffage. L’eau refroidie est ensuite réinjectée dans le sol. 

La biomasse

La biomasse est une matière organique utilisée pour la production d’énergie. Elle comprend par exemple le bois, le fumier, les céréales ou les déchets végétaux. Il existe différentes manières de transformer cette biomasse en énergie (chaleur, électricité ou carburant). 

Dans des installations de biogaz, la biomasse est par exemple décomposée et fermentée dans un réservoir. La biomasse devient chaude et du biogaz se forme. Ce biogaz est ensuite purifié. Il peut alors être brûlé dans des moteurs ou transformé en électricité à l’aide d’un générateur. Le résidu peut ensuite être utilisé comme engrais dans l’agriculture.

La chaleur ambiante

La chaleur ambiante est la chaleur du soleil stockée dans l’air, le sol et l’eau. Grâce à des pompes à chaleur, cette énergie peut être acheminée vers les maisons, par exemple pour le chauffage. 

L’énergie atomique

L’électricité nucléaire est produite dans des centrales nucléaires (également appelées centrales atomiques). L’électricité nucléaire est produite en deux étapes. La première étape correspond à la fission du matériau nucléaire (la plupart du temps de l’uranium). Le noyau atomique est alors séparé en plusieurs parties. L’énergie est alors libérée. Dans une seconde étape, l’énergie est utilisée pour chauffer de l’eau et produire de la vapeur. La vapeur d’eau entraîne les turbines d’un générateur, qui produisent ainsi du courant. 

Aujourd’hui, il y a en Suisse quatre centrales nucléaires encore en activité : Beznau 1 et 2 ainsi que Leibstadt dans le canton d’Argovie, et Gösgen dans le canton de Soleure. Jusqu’en 2019, il y avait aussi la centrale nucléaire de Mühleberg dans le canton de Berne. Avec la stratégie énergétique 2050, les centrales nucléaires resteront en service seulement aussi longtemps qu’elles seront sûres. Aucune nouvelle centrale nucléaire ne peut être construite.

Les sources d’énergie non renouvelables

Les sources d’énergie non renouvelables sont aussi appelées sources d’énergie fossiles. Elles se forment naturellement, mais leur formation prend plusieurs millions d’années. La combustion des énergies fossiles produit des gaz d’échappement polluants, comme le CO₂. Renoncer aux énergies fossiles est donc l’un des objectifs de la stratégie énergétique 2050. Le pétrole, le gaz naturel et le charbon font partie des sources d’énergie fossiles.

Pétrole et gaz naturel

Le pétrole est un mélange d’atomes de carbone et d’hydrogène. Il se forme lorsque du plancton, des êtres unicellulaires, se déposent au fond de la mer. Ils y meurent sans se décomposer, puis sont recouverts de sédiments. Ce processus dure plusieurs millions d’années jusqu’à ce que le pétrole se forme.

Le gaz naturel est aussi composé d’atomes de carbone et d’hydrogène, et se forme de la même manière que le pétrole. Le gaz naturel et le pétrole sont donc souvent trouvés au même endroit.

Souvent, les deux sources se trouvent profondément sous terre. Des équipements spéciaux de forage sont donc nécessaires pour extraire le pétrole et le gaz naturel jusqu’à la surface de la Terre.

Charbon

Le charbon se forme lorsque des plantes meurent et tombent dans un marais sans se décomposer. Ces plantes deviennent alors de la tourbe, un mélange d’eau, de restes de plantes et d’autres matériaux non vivants comme du sable et des pierres. Quand le marais est recouvert de dépôts (sédiments), ces derniers s’enfoncent lentement, pressent l’eau hors de la tourbe et créent une pression. Selon la pression exercée, différents types de charbon se forment. Une faible pression donne le lignite, une forte pression produit l’anthracite. Ce processus de formation prend plusieurs millions d’années. L’anthracite contient plus de carbone que le lignite. Par conséquent, la combustion de l’anthracite produit plus d’énergie que celle du lignite.

Comment les gaz à effet de serre sont-ils capturés ? 

La loi sur le climat stipule que la Suisse doit atteindre la neutralité climatique d’ici 2050. Toutefois, la neutralité climatique ne signifie pas qu’aucun CO₂ ne sera plus produit, car tous les gaz à effet de  serre d’origine humaine ne peuvent pas être évités. 

Le CO2 restant est donc éliminé de l’atmosphère  par différentes mesures. Cette élimination est possible grâce aux technologies d’émission négative (NET). Il s’agit de procédés qui éliminent le CO₂ de l’atmosphère et le stockent. Il existe des procédés technologiques et des procédés biologiques. Voici quelques exemples de NET :

La forêt 

Les arbres utilisent le CO₂ pour pousser. La forêt est donc un réservoir naturel de CO₂. En théorie, les arbres et les forêts peuvent stocker du CO₂ tant qu’ils sont en vie. Pour que la forêt vive le plus longtemps possible, il est important qu’elle soit suffisamment entretenue et que des arbres adaptés au climat soient plantés.  

Le sol  

Le sol absorbe lui aussi du CO₂ et constitue donc un réservoir naturel de CO₂. Pour que le sol puisse bien stocker le CO₂, il est nécessaire qu’il soit géré de manière durable. La gestion durable implique qu’il ne soit pas travaillé trop profondément, car ce sont surtout les couches profondes qui peuvent bien stocker le CO₂. Il est également important d’entretenir les couches supérieures du sol avec des plantes, du compost et du lisier, car elles constituent une sorte de « bouclier » pour le sol. En outre, un sol riche en CO₂ est propice aux récoltes.  

Eau 

Le Direct Air Carbon Capture & Storage (DACCS) permet de filtrer le CO₂ de l’air. L’air est tout d’abord dirigé à travers une boîte par de grands ventilateurs. Le CO₂ reste alors suspendu sur un matériau filtrant, tandis que le reste de l’air s’échappe à nouveau. Lorsque le filtre est plein, il est chauffé à environ 100 degrés et mélangé à de l’eau. L’eau contenant du CO₂ est ensuite pompée profondément dans le sol, où elle se lie aux pierres. 

Pierre et béton 

Les pierres et le béton peuvent également stocker du CO₂. Ce processus se fait naturellement avec le temps. Il existe toutefois des entreprises qui enrichissent volontairement le béton en CO₂. Pour ce faire, elles utilisent des morceaux de béton aussi petits que possible, car il y a ainsi plus de surface à laquelle le CO₂ peut se lier. Elles exposent ensuite ces petits morceaux de béton au CO₂, qui se forme par exemple lors de l’exploitation d’installations de biogaz. Une fois le béton enrichi en CO₂, il peut être rendu liquide et utilisé pour la construction. 

La consommation d’énergie en Suisse

En 2023, 71 pour cent de l’énergie consommée en Suisse a été importée de l’étranger. Environ 29 pour cent de l’énergie a été produite en Suisse. L’énergie produite en Suisse provient principalement des déchets ménagers et industriels, ainsi que des énergies renouvelables comme l’énergie hydraulique et le bois de chauffage. L’énergie importée de l’étranger comprend surtout du pétrole, du gaz naturel, des produits issus du charbon et d’éléments combustibles pour l’énergie atomique.

Consommation d’énergie par type d’énergie (2023)

Source: Statistique globale suisse de l'énergie 2023

En 2023, 35 pour cent de la consommation d’énergie en Suisse provenait des carburants (p. ex. essence). 11.5 pour cent venait de combustibles pétroliers, utilisés par exemple pour le chauffage. 26.3 pour cent provenait de l’électricité et 12.3 pour cent du gaz. Le reste (environ 14 pour cent) était composé de charbon, d’énergie du bois, du chauffage à distance, de déchets industriels et d’autres énergies renouvelables.

Évolution de la consommation d’énergie

Depuis le début du XIXe siècle, les humains consomment de plus en plus d’énergie. Cette énergie est en grande partie produite à partir de sources d’énergie fossiles. Les sources d’énergie fossiles sont par exemple le pétrole, le gaz naturel et le charbon. Lorsqu’elles sont brûlées, elles libèrent des gaz à effet de serre. En Suisse, l’évolution se présente comme suit :

Source: Statistique globale suisse de l'énergie 2023

Énergie par secteurs

Source: Statistique globale suisse de l'énergie 2023

La plus grande part de la consommation d’énergie en Suisse provient du secteur des transports (37.7 pour cent). Ce secteur comprend les transports publics, mais aussi par exemple le transport de marchandises ou les téléskis. Un peu moins d’un tiers (27.4 pour cent) de l’énergie est consommé par les ménages. Le secteur des services consomme 15.8 pour cent et le secteur industriel 17.8 pour cent. Environ 1.3 pour cent ne peut pas être clairement attribué à un secteur précis. Ce sous-domaine est donc appelé « différence statistique ».

Stratégie énergétique 2050

En 2017, la population suisse a adopté la stratégie énergétique 2050. L’objectif est de réduire la consommation d’énergie dans toute la Suisse. Pour ce faire, les énergies renouvelables doivent être promues. Pour y parvenir, la stratégie énergétique 2050 comprend les quatre mesures suivantes :

  • La consommation d’énergie doit être réduite.
  • L’efficacité énergétique doit être améliorée.
  • Les énergies renouvelables doivent faire l’objet d’une promotion plus forte.
  • Aucune nouvelle centrale nucléaire ne peut être construite.

Mise en œuvre cantonale de la stratégie énergétique 2050

La Suisse est un État fédéraliste. Cela signifie que les tâches sont partagées entre la Confédération, les cantons et les communes. C’est aussi le cas pour la stratégie énergétique 2050.

Les cantons sont directement concernés dans différents points de la loi. Ils sont par exemple responsables du domaine des infrastructures des bâtiments. La stratégie énergétique 2050 prévoit que les bâtiments consommeront moins d’énergie à l’avenir (par exemple grâce à des systèmes de chauffage plus efficaces sur le plan énergétique). La tâche des cantons est donc d’élaborer des prescriptions pour atteindre cet objectif.

Efficacité énergétique

L’efficacité énergétique signifie que l’énergie disponible est utilisée de manière optimale. Cela signifie que le moins d’énergie possible est gaspillé ou mal utilisée. L’efficacité peut donc varier en fonction du type d’énergie. La stratégie énergétique 2050 prévoit des objectifs d’efficacité énergétique pour les bâtiments et la mobilité. En outre, l’efficacité énergétique dans l’industrie est aussi encouragée par le biais de programmes et de projets qui favorisent l’efficacité énergétique.

Efficacité énergétique dans les bâtiments

 Une construction efficace sur le plan énergétique comprend par exemple les mesures suivantes :

  • Utiliser des matières premières renouvelables comme le bois
  • Réutiliser ou recycler les matériaux de construction
  • Bien isoler les constructions afin de réduire les besoins de chauffage et de climatisation
  • Installer des panneaux solaires afin de pouvoir utiliser sa propre électricité

 

Mobilité efficace sur le plan énergétique

La mobilité efficace sur le plan énergétique comprend par exemple les mesures suivantes :

  • Utiliser les transports publics ou le vélo autant que possible
  • Acheter des voitures qui vont le plus loin possible avec le moins d’essence possible
  • Passer aux voitures électriques
  • Acheter des pneus avec une faible résistance au roulement