Ressources énergétiques : combustibles fossiles et alternatives

Complète avec le mot exact.

1. Une ressource formée en millions d’années, consommée bien plus vite qu’elle ne se reforme, est dite non .
   Non renouvelable : c’est un stock.
2. Le charbon, le pétrole et le gaz naturel sont les combustibles .
   Les combustibles fossiles, issus d’êtres vivants enfouis il y a des millions d’années.
3. La chaleur du sous-sol, utilisée pour se chauffer ou produire de l’électricité, s’appelle la .
   La géothermie : une ressource renouvelable, disponible jour et nuit.

Stock ou flux ? Écris « stock » ou « flux ».

1. Le pétrole d’un gisement sous la mer du Nord :
   Un stock : ce pétrole s’est formé en millions d’années.
2. L’eau d’un fleuve qui fait tourner une turbine :
   Un flux : la pluie et les sources réalimentent sans cesse le fleuve.
3. L’uranium extrait d’une mine du Niger :
   Un stock : l’uranium est présent dans les roches depuis la formation de la Terre ; ce qui est extrait ne se reforme pas.
4. Le bois d’une forêt où l’on coupe chaque année moins que ce qui pousse :
   Un flux : la repousse compense les coupes.

Calcule.

1. Un gisement de gaz s’est formé en 20 millions d’années ; on le videra en 40 ans. Combien de fois plus vite le vide-t-on qu’il ne s’est rempli ?
   20 millions = 20 000 000 ans ; 20 000 000 ÷ 40 = 500 000 fois plus vite. C’est pourquoi le gaz est non renouvelable.
2. En 2025, la consommation mondiale a dépassé 600 EJ, dont environ 86 % tirés des fossiles. Combien d’EJ, au moins, venaient des fossiles ? EJ
   86 % = 0,86 ; 600 × 0,86 = 516 EJ.
3. En 2024, un habitant d’Amérique du Nord consommait 217 GJ d’énergie (1 GJ = 1 000 millions de joules ; 1 kWh = 3,6 millions de joules). Combien de kWh cela fait-il ? Arrondis au millier : kWh
   217 GJ = 217 000 millions de joules ; 217 000 ÷ 3,6 ≈ 60 278, soit environ 60 000 kWh par an.

Complète avec le mot exact.

1. Le charbon vient surtout de végétaux , qui poussaient dans des forêts de marécages.
   De végétaux terrestres : fougères arborescentes, prêles géantes…
2. Le pétrole et le gaz naturel viennent surtout du des mers et de certains lacs.
   Du plancton : algues microscopiques et petits animaux.
3. La roche riche en matière organique dans laquelle se forment le pétrole et le gaz s’appelle la roche .
   La roche mère.
4. Le pétrole s’accumule dans une roche poreuse, bloqué sous une roche imperméable appelée roche .
   La roche couverture (argile, sel) l’empêche de remonter jusqu’à la surface.

Réponds.

1. Range du moins riche au plus riche en carbone : houille, tourbe, anthracite, lignite. En deuxième position vient le .
   Tourbe → lignite → houille → anthracite : plus le charbon est enfoui et chauffé, plus il est riche en carbone.
2. Le plus riche en carbone des quatre est l’.
   L’anthracite, le plus transformé.
3. Le pétrole et le gaz remontent à travers les roches poreuses parce qu’ils sont plus que l’eau.
   Plus légers que l’eau qui imprègne les roches, ils montent jusqu’à être bloqués.
4. Une roche mère est chauffée bien au-delà de 120 °C. Elle donne alors surtout du .
   Entre environ 60 et 120 °C, surtout du pétrole ; plus chaud, surtout du gaz.

Un forage traverse, de haut en bas : des grès et des sables jusqu’à 1 200 m ; une argile imperméable de 1 200 à 1 320 m ; un grès poreux imprégné de pétrole de 1 320 à 1 365 m ; puis une argile noire très riche en matière organique.

1. Quelle est l’épaisseur de la couche qui contient le pétrole ? m
   1 365 − 1 320 = 45 m de roche réservoir.
2. Quelle couche est la roche mère ? L’argile
   L’argile noire, riche en matière organique : c’est là que le pétrole s’est formé, avant de monter dans le grès.
3. Si l’argile de 1 200 à 1 320 m était un sable poreux, le pétrole aurait continué à vers la surface.
   Sans roche couverture imperméable, rien ne l’aurait arrêté : il aurait continué à monter et se serait dispersé.
4. La période des grandes forêts à charbon s’étend de −359 à −299 millions d’années. Combien de millions d’années a-t-elle duré ?
   359 − 299 = 60 millions d’années.

Complète avec le mot exact.

1. La matière organique récente (bois, déchets végétaux, fumier) utilisée pour produire de l’énergie s’appelle la .
   La biomasse : de l’énergie solaire captée récemment par la photosynthèse.
2. Le gaz produit par la fermentation des déchets agricoles dans un méthaniseur s’appelle le .
   Le biogaz, riche en méthane.
3. Dans un méthaniseur, le résidu de la fermentation, épandu ensuite dans les champs comme engrais, s’appelle le .
   Le digestat : il rend au sol une partie de ce que les cultures lui ont pris.

Une forêt privée produit 900 m³ de bois par an.

1. On y coupe 1 100 m³ par an. De combien de mètres cubes le bois sur pied diminue-t-il chaque année ? m³
   1 100 − 900 = 200 m³ de moins chaque année : la forêt s’appauvrit.
2. De quel pourcentage faut-il réduire les coupes pour que l’exploitation redevienne renouvelable ? Arrondis à l’unité : %
   Il faut couper au plus ce qui pousse : 900 m³ au lieu de 1 100. 200 ÷ 1 100 ≈ 0,182, soit environ 18 %. Piège : le pourcentage se calcule sur les coupes actuelles (1 100), pas sur la pousse (200 ÷ 900 ≈ 22 %).
3. Ailleurs, on défriche une forêt tropicale pour planter des palmiers à huile destinés au biocarburant. Le carbone des arbres abattus et du sol part dans l’air sous forme de .
   Sous forme de dioxyde de carbone : le biocarburant commence par une « dette » de carbone, et peut émettre plus que le carburant fossile qu’il remplace.

Dans l’Atlantique Nord : phytoplancton → zooplancton → hareng → phoque. Le phytoplancton d’une zone stocke 50 000 kJ. On admet que 10 % de l’énergie passe d’un maillon au suivant.

1. Quelle énergie se retrouve dans les harengs ? kJ
   Zooplancton : 50 000 × 0,1 = 5 000 kJ ; harengs : 5 000 × 0,1 = 500 kJ.
2. Quelle énergie se retrouve dans les phoques ? kJ
   500 × 0,1 = 50 kJ.
3. Quelle part de l’énergie du phytoplancton arrive aux phoques ? %
   50 ÷ 50 000 = 0,001, soit 0,1 %. Piège : on ne fait pas 10 % + 10 % + 10 % ; on multiplie : 0,1 × 0,1 × 0,1 = 0,001.

Complète avec le mot exact.

1. Le solaire et l’éolien ne produisent pas à la demande : ils sont .
   Intermittents : rien la nuit pour le solaire, rien sans vent pour l’éolien.
2. Une source dont on peut régler la production selon les besoins, comme un barrage, est dite .
   Pilotable : on ouvre les vannes quand il faut de l’électricité.
3. Une centrale nucléaire produit de l’électricité par la de l’uranium.
   Par la fission de l’uranium, sans combustion.
4. L’usine de la Rance, en Bretagne, produit de l’électricité grâce aux .
   Grâce aux marées, depuis 1966.

Utilise le tableau du cours (g de CO₂ par kWh, sur le cycle de vie).

1. Je suis bas carbone et pilotable, mais je ne suis pas renouvelable : je suis le .
   Le nucléaire : 12 g par kWh, mais l’uranium est un stock.
2. Je suis renouvelable, mais j’émets du CO₂ quand on me brûle : je suis la .
   La biomasse : 230 g par kWh dans le tableau.
3. 500 kWh produits par une centrale au gaz rejettent kg de CO₂.
   500 × 490 = 245 000 g = 245 kg (1 kg = 1 000 g).
4. Combien de fois plus de CO₂ par kWh pour le charbon que pour le nucléaire ? Arrondis à l’unité :
   820 ÷ 12 ≈ 68,3, soit environ 68 fois plus.

Une éolienne terrestre produit 6 millions de kWh par an et fonctionne 20 ans. Utilise le tableau du cours.

1. Combien de kWh produit-elle en 20 ans ? millions de kWh
   6 × 20 = 120 millions de kWh.
2. Combien de tonnes de CO₂ cette électricité émet-elle sur tout le cycle de vie de l’éolienne ? t
   120 000 000 × 11 g = 1 320 000 000 g. 1 t = 1 000 000 g : 1 320 000 000 ÷ 1 000 000 = 1 320 t.
3. Combien de tonnes de CO₂ émettrait la même électricité produite au gaz ? t
   120 000 000 × 490 g = 58 800 000 000 g = 58 800 t, soit 57 480 t de plus qu’avec l’éolienne.

Complète avec le mot exact.

1. Les poussières très fines rejetées par les moteurs et le chauffage, qui pénètrent profondément dans les poumons, sont les fines.
   Les particules fines (PM2,5) : environ 40 000 décès par an en France.
2. Le gaz naturel est surtout composé de , qui s’échappe parfois des puits et des gazoducs.
   De méthane : quand il fuit sans brûler, c’est un puissant gaz à effet de serre.
3. Le CO₂ qui s’accumule dans l’atmosphère renforce l’effet de et réchauffe le climat.
   L’effet de serre (voir le chapitre sur le changement climatique).

Un litre d’essence brûlé rejette environ 2,3 kg de CO₂.

1. Un scooter consomme 3 L aux 100 km et parcourt 4 000 km par an. Combien de litres d’essence brûle-t-il par an ? L
   4 000 ÷ 100 = 40 ; 40 × 3 = 120 L.
2. Quelle masse de CO₂ rejette-t-il par an ? kg
   120 × 2,3 = 276 kg de CO₂.
3. Combien de litres d’essence faut-il brûler pour rejeter 1 tonne de CO₂ ? Arrondis à l’unité : L
   1 t = 1 000 kg ; 1 000 ÷ 2,3 ≈ 434,8, soit environ 435 L.

Un pays possède 2 400 millions de barils de pétrole en réserve et en produit 80 millions par an.

1. Quelle est la durée de ses réserves ? ans
   2 400 ÷ 80 = 30 ans.
2. Il réduit sa production de 20 %. Quelle est la nouvelle durée des réserves ? ans
   80 × 0,8 = 64 millions de barils par an ; 2 400 ÷ 64 = 37,5 ans. Piège : ce n’est pas 30 + 20 % = 36 ans.
3. Avec sa production d’origine (80 millions par an), il découvre un gisement de 800 millions de barils. Quelle est la nouvelle durée des réserves ? ans
   2 400 + 800 = 3 200 ; 3 200 ÷ 80 = 40 ans : la durée des réserves n’est pas une date de fin.

Sobriété, efficacité ou substitution ? Écris le levier.

1. Faire sécher le linge sur un étendoir plutôt qu’au sèche-linge :
   Sobriété : on renonce à un usage qui consomme.
2. Remplacer un vieux réfrigérateur par un modèle qui consomme deux fois moins pour le même froid :
   Efficacité : même service, moins d’énergie.
3. Remplacer le gaz qui alimente le chauffage d’un quartier par de la chaleur géothermique :
   Substitution : on change de source, du gaz fossile vers une source renouvelable.
4. Aller au collège, à 2 km, à vélo plutôt qu’en voiture :
   Sobriété : on change d’usage pour un petit trajet.

Calcule.

1. Une famille consommait 15 000 kWh par an pour se chauffer ; après l’isolation de sa maison, 9 000 kWh. De quel pourcentage a-t-elle réduit sa consommation ? %
   15 000 − 9 000 = 6 000 ; 6 000 ÷ 15 000 = 0,4, soit 40 %.
2. En 1990, la France émettait environ 540 millions de tonnes d’équivalent CO₂. Pour la neutralité carbone, elle doit diviser ce nombre par plus de 6. Ses émissions de 2050 devront être inférieures à millions de tonnes.
   540 ÷ 6 = 90 millions de tonnes d’équivalent CO₂, le reste étant absorbé par les forêts et les sols.
3. L’empreinte carbone moyenne d’un Français était de 8,2 t CO₂e en 2024 ; l’objectif est d’environ 2 t en 2050. De combien de tonnes faudrait-il la réduire en moyenne chaque année, de 2024 à 2050 ? Arrondis au centième : t
   8,2 − 2 = 6,2 t à gagner en 2050 − 2024 = 26 ans ; 6,2 ÷ 26 ≈ 0,24 t par an.

Une voiture électrique consomme 16 kWh aux 100 km. Une voiture à essence brûle 6 L aux 100 km (2,3 kg de CO₂ par litre). Les émissions de fabrication des voitures ne sont pas comptées.

1. Rechargée avec une électricité à 30 g de CO₂ par kWh, combien la voiture électrique émet-elle aux 100 km ? g
   16 × 30 = 480 g de CO₂ aux 100 km.
2. Rechargée avec une électricité produite au charbon (820 g par kWh), combien émet-elle aux 100 km ? Arrondis au dixième : kg
   16 × 820 = 13 120 g ≈ 13,1 kg.
3. Combien la voiture à essence émet-elle aux 100 km ? Arrondis au dixième : kg
   6 × 2,3 = 13,8 kg.
4. Avec l’électricité du charbon, combien de kilogrammes de CO₂ la voiture électrique fait-elle gagner aux 100 km ? kg
   13,8 − 13,12 = 0,68, soit environ 0,7 kg seulement, contre 13,8 − 0,48 ≈ 13,3 kg avec une électricité bas carbone : électrifier n’a d’intérêt que si l’électricité est bas carbone.