Module B.5 - Les ressources en énergie et le développement durable

MODULE B.5

Les ressources en énergie et le développement durable

🎯 OBJECTIF GÉNÉRAL

être capable de proposer des choix et des actions pour maîtriser la consommation d'énergie et limiter les impacts sur l'environnement et la santé.

SÉANCE 1

Les sources d'énergie : renouvelables / non renouvelables

Objectif : Être capable de caractériser les sources d'énergies renouvelables et non renouvelables en fonction de leurs avantages et leurs limites.

🔍 C1 - S'informer 🔬 C2 - Analyser

📰 SITUATION

La consommation mondiale de charbon bat des records

Alors que le charbon est une des sources d'énergie les plus émettrices de CO₂, la consommation mondiale a atteint un niveau historique en 2022, participant directement au réchauffement de la planète. La consommation mondiale de charbon a touché un « plus haut historique » en 2022 et devrait de nouveau flirter avec un « niveau record » cette année, indique jeudi l'Agence internationale de l'énergie (AIE).

Elle est notamment encouragée par la baisse des cours revenus au niveau de 2021. En 2023 et 2024, les petits reculs enregistrés dans le monde sur l'utilisation du charbon pour alimenter des centrales électriques seront compensés par une augmentation de son utilisation dans l'industrie.

La Chine, l'Inde et l'Asie du Sud-Est consommeront ainsi ensemble approximativement trois quarts du charbon mondial cette année. En Europe, le recours au charbon dans les centrales électriques devrait s'affaiblir encore fortement cette année au fur et à mesure que se développent les énergies renouvelables, qui émettent très peu de gaz à effet de serre, et au fil de la reprise du nucléaire et de l'hydroélectricité, ajoute l'AIE.

Source : AFP, ouest-france.fr, 28/07/2023

📋 ANALYSE DE LA SITUATION

1. Indiquer le problème décrit dans la situation.

💡 Indice : Regardez le titre de l'article et les conséquences mentionnées sur le climat.

✅ Correction : Consommation record de charbon dans le monde qui participe au réchauffement climatique.

2. Relever un paramètre qui participe à l'utilisation massive du charbon comme énergie en Inde et en Chine notamment.

💡 Indice : Cherchez dans le texte ce qui explique pourquoi le charbon est plus utilisé (aspect économique).

✅ Correction : Le prix du charbon est revenu à des niveaux d'il y a trois ans ce qui fait que c'est une énergie abordable.

3. Identifier en soulignant dans la situation deux sources d'énergie évitant une consommation importante de charbon en Europe.

💡 Indice : Regardez dans le dernier paragraphe les alternatives au charbon mentionnées en Europe.

✅ Correction : • Les énergies renouvelables
• L'hydroélectricité

📊 DOC. 1 - Classification des énergies

🔬 Les énergies non renouvelables

Ce sont des énergies épuisables, dont les stocks sont limités, avec un renouvellement long (en millions d'années). Ces énergies ont un rendement connu d'avance et leur stockage est aisé. Cependant elles sont inégalement réparties sur Terre et dégagent lors de leur utilisation des polluants néfastes pour la planète.

Types d'énergies non renouvelables :

A. ..................... - Énergie fossile
B. ..................... - Énergie fossile
C. ..................... - Énergie fossile
D. ..................... - Énergie fissile

🌱 Les énergies renouvelables

Ce sont des énergies non épuisables, gratuites, abondantes et mieux réparties sur Terre. Les pics de production d'énergie sont parfois décalés de la consommation en fonction des conditions météorologiques. L'impact environnemental est plus faible que les autres énergies.

Types d'énergies renouvelables :

E. ..................... (solaire)
F. ..................... (éolien)
G. ..................... (hydraulique)
H. ..................... (géothermie)
I. ..................... /déchets organiques (biomasse)

A. .........

Énergie fossile

B. .........

Énergie fossile

C. .........

Énergie fossile

D. .........

Énergie fissile

E. .........

Énergie solaire

F. .........

Énergie éolienne

G. .........

Énergie hydraulique

H. .........

Géothermie

I. .........

Biomasse

4. Indiquer la source d'énergie représentée pour chaque lettre

💡 Indice : Observez bien les images ci-dessus, elles correspondent aux lettres A à I.

✅ Correction :
A. Pétrole - B. Charbon - C. Gaz - D. Uranium
E. Soleil - F. Vent - G. Eau - H. Sol - I. Bois

5. Compléter, à l'aide de vos connaissances et du DOC. 1, le tableau ci-dessous.

ÉNERGIES RENOUVELABLES	ÉNERGIES NON RENOUVELABLES
Avantages :	Avantages :
Limites :	Limites :

💡 Indice : Pensez aux aspects économiques, environnementaux et pratiques de chaque type d'énergie.

✅ Correction :
ÉNERGIES RENOUVELABLES
Avantages : • Gratuites et inépuisables • Coût de production en baisse
Limites : • Rendement variable • Stockage difficile

ÉNERGIES NON RENOUVELABLES
Avantages : • Rendement connu d'avance • Facilité de stockage
Limites : • Énergie épuisable • Pollution importante

SÉANCE 2

Ressources énergétiques : répartition et état des réserves

Objectif : Être capable de repérer les ressources en énergie au niveau mondial.

🔍 C1 - S'informer 🤔 C3 - Comprendre ⚡ C4 - Agir

🌍 DOC. 2 - Idées reçues : les énergies fossiles se feraient rares

Répartition mondiale des ressources énergétiques

Les énergies fossiles représentaient plus de 80 % de la consommation d'énergie primaire mondiale en 2022. Une telle dépendance amène à se poser la question de la quantité qu'il semble encore possible d'extraire.

Les ressources prouvées permettraient alors de subvenir aux besoins de l'économie extractive pendant 139 ans pour le charbon, 54 ans pour le pétrole et 49 ans pour le gaz fossile.

Au prisme de la crise climatique, les énergies fossiles ne se font pas rares. Si nous brûlions toutes ces réserves prouvées, nous atteindrions très probablement un réchauffement supérieur à +6 °C par rapport à 1850.

1. Indiquer les trois pays les plus riches en charbon.

💡 Indice : Observez la carte ci-dessus et repérez les zones les plus foncées pour le charbon.

✅ Correction : • Australie
• États-Unis
• Russie

2. Proposer un argument en faveur du déploiement des énergies renouvelables dans l'Union européenne du point de vue économique et géopolitique.

💡 Indice : Réfléchissez à la dépendance de l'Europe vis-à-vis d'autres pays pour les énergies fossiles.

✅ Correction : L'Union européenne ne possède pas de réserve importante d'énergie fossile ce qui la rend dépendante d'autres pays.

3. Expliquer pourquoi s'inquiéter sur le niveau de réserves en énergie fossile n'est pas la seule priorité au regard de la crise climatique.

💡 Indice : Regardez ce qui est écrit en rouge dans le document sur les conséquences climatiques.

✅ Correction : L'utilisation potentielle de toutes les réserves en énergie fossile pourrait augmenter le réchauffement climatique de 6 °C, ce qui serait intenable.

🎯 AUTO-ÉVALUATION

Types d'énergie et ressources mondiales

Score : 0/10

Question 1 - Vrai/Faux : Le pétrole et le gaz naturel sont des énergies renouvelables.

Vrai

Faux

FAUX - Ce sont des énergies fossiles non renouvelables.

Question 2 - QCM : Parmi ces énergies, laquelle est une énergie fissile ?

Le charbon

L'uranium

Le pétrole

Le bois

L'uranium - C'est la seule énergie fissile de la liste.

Question 3 - Explication courte : Citez deux avantages des énergies renouvelables.

Exemples : Gratuites et inépuisables, impact environnemental faible, coût de production en baisse

Question 4 - Vrai/Faux : Les énergies fossiles ont un rendement variable selon la météo.

Vrai

Faux

FAUX - Les énergies fossiles ont un rendement connu d'avance, contrairement aux renouvelables.

Question 5 - QCM : Selon les estimations, les réserves prouvées de charbon permettraient de subvenir aux besoins pendant :

49 ans

54 ans

139 ans

200 ans

139 ans - D'après le DOC. 2 de la séance 2.

Question 6 - Explication courte : Pourquoi l'Union européenne a-t-elle intérêt à développer les énergies renouvelables ? (argument géopolitique)

Réponse : Pour réduire sa dépendance énergétique vis-à-vis d'autres pays producteurs d'énergies fossiles.

Question 7 - Vrai/Faux : Les 5 plus gros producteurs de pétrole concentrent plus de 60% des réserves mondiales.

Vrai

Faux

VRAI - Ils concentrent 62% des réserves selon le DOC. 2.

Question 8 - QCM : Le principal problème des énergies renouvelables est :

Leur coût très élevé

Leur impact environnemental important

Leurs difficultés de stockage

Leur épuisement rapide

Leurs difficultés de stockage - C'est le principal défi technique.

Question 9 - Explication courte : Expliquez pourquoi manquer de réserves d'énergies fossiles n'est pas le seul problème climatique.

Réponse : L'utilisation de toutes les réserves fossiles provoquerait un réchauffement de +6°C, ce qui serait catastrophique.

Question 10 - QCM : Parmi ces énergies, laquelle est renouvelable ?

L'uranium

La géothermie

Le gaz naturel

Le charbon

La géothermie - C'est une énergie renouvelable utilisant la chaleur du sol.

📚 DÉFINITIONS - NOTIONS CLÉS

Énergie renouvelable

Énergie qui se reconstitue aussi rapidement qu'elle est utilisée (solaire, éolien, hydraulique, géothermie, biomasse)

Énergie non renouvelable

Énergie dont les stocks sont limités avec un renouvellement très long en millions d'années (pétrole, gaz, charbon, uranium)

Énergie épuisable

Énergie dont les réserves diminuent à chaque utilisation et finiront par disparaître

Énergie non épuisable

Énergie disponible de manière continue et illimitée dans le temps

Répartition inégale

Distribution non uniforme des ressources énergétiques sur la planète, créant des dépendances entre pays

Épuisement

Diminution progressive des stocks d'énergie jusqu'à leur disparition complète

À retenir : Les énergies fossiles sont à la fois non renouvelables ET épuisables, tandis que les énergies renouvelables sont non épuisables.

SÉANCE 3

Consommation d'un ménage : postes et impacts

Objectif : Être capable d'identifier les impacts de la consommation énergétique sur l'environnement et sur la santé de l'individu.

🔍 C1 - S'informer 🔬 C2 - Analyser

🏠 DOC. 3 - Postes de consommation énergétique d'un logement

⚡ ÉNERGIE

3140€ par an

par ménage en moyenne

= 9% DU BUDGET ANNUEL
(1420€ pour le carburant, 1720€ pour le logement, dont 34% électricité)

📊 RÉPARTITION PAR USAGE (hors carburant) :

CHAUFFAGE
66%

EAU CHAUDE SANITAIRE
11%

ÉLECTROMÉNAGER, MULTIMEDIA
17%

CUISSON
6%

⚠️ CONSOMMATION NUMÉRIQUE

1/4 des consommations électriques liées au numérique pourraient être évitées. L'équipement en appareils électriques et électroniques (appareils connectés, climatiseurs…) et le poids des usages numériques augmentent.

Un climatiseur mobile de classe A (2,5 kW) = plus de 130€ pour 1 mois d'utilisation !

1. Relever le poste de consommation d'énergie le plus important dans un foyer.

💡 Indice : Regardez le graphique de répartition ci-dessus.

✅ Correction : Il s'agit du poste de chauffage (66%).

2. Expliquer comment le dérèglement climatique a un impact sur l'augmentation de la consommation d'énergie lors de périodes estivales.

💡 Indice : Pensez aux appareils qui consomment plus quand il fait chaud.

✅ Correction : Les températures plus élevées poussent les gens à utiliser davantage de climatiseurs qui consomment beaucoup d'électricité.

3. Identifier un poste de consommation en augmentation depuis quelques années et proposer une solution pour réduire la consommation énergétique au niveau de ce poste.

💡 Indice : Regardez ce qui est mentionné sur le numérique dans l'encadré jaune.

✅ Correction : Le poste numérique est en augmentation. Solution : débrancher les box et éteindre les multiprises lors des périodes d'absence.

🌡️ DOC. 4 - Effet de serre et pollution liée à la production d'énergie

🌍 L'EFFET DE SERRE NATUREL

L'effet de serre est un phénomène naturel qui permet à la Terre de conserver une partie de la chaleur émise par le Soleil. L'atmosphère, par la présence de gaz à effet de serre (GES), constitue une barrière naturelle en empêchant une partie de l'énergie solaire d'être rejetée dans l'espace.

Sans ce phénomène : -19°C au lieu des +15°C actuels !

⚠️ EFFET DE SERRE ACCENTUÉ

L'utilisation croissante des énergies fossiles accentue l'effet de serre. La combustion du pétrole, du charbon et du gaz rejette de grandes quantités de dioxyde de carbone (CO2).

Le méthane (CH4) est 25 fois plus puissant que le CO2 en effet de serre !

4. Repérer, en entourant sur l'illustration, trois gaz à effet de serre. [CO2, CH4, N2O]

💡 Indice : Cherchez les formules chimiques dans le schéma ci-dessus.

✅ Correction : • CO2 (dioxyde de carbone)
• CH4 (méthane)
• N2O (protoxyde d'azote)

5. Identifier les quatre principales activités humaines contributrices d'émission de GES.

💡 Indice : Regardez l'illustration du schéma, les activités sont représentées par des symboles.

✅ Correction : • Agriculture
• Industries
• Transport
• Activités domestiques

6. Expliquer comment l'accumulation des gaz à effet de serre provoque le réchauffement climatique.

💡 Indice : Pensez à la "barrière naturelle" et à l'énergie solaire qui reste piégée.

✅ Correction : L'accumulation de GES dans l'atmosphère retient en plus forte concentration l'énergie solaire sur Terre, qui devrait normalement repartir vers l'espace. La Terre se réchauffe.

7. Citer trois conséquences du dérèglement climatique lié à l'émission de gaz à effet de serre.

💡 Indice : Pensez aux catastrophes naturelles et aux impacts environnementaux.

✅ Correction : • Déforestation
• Méga incendies
• Baisse de la biodiversité

📊 DOC. 5 - L'empreinte carbone

Comparaison empreinte carbone des transports

L'empreinte carbone indique la quantité de dioxyde de carbone (CO2) émise par un produit ou une activité. Elle couvre à la fois les émissions directes (celles que nous produisons au quotidien) et les émissions indirectes (celles qui ont été nécessaires pour fabriquer un produit ou utiliser un service).

8. Proposer, à l'aide du DOC. 5 et de vos connaissances, une explication sur la différence d'empreinte carbone entre un avion et un train sur un trajet Paris-Bordeaux.

💡 Indice : Pensez au type d'énergie utilisée par chaque moyen de transport en France.

✅ Correction : L'électricité utilisée par les trains en France n'émet pas de CO2 contrairement à l'avion qui utilise des énergies fossiles, sources d'émission de CO2.

🚗 DOC. 6 - Voiture électrique ou thermique

Comparaison voiture électrique vs thermique

🔋 Données clés (sur 150 000 km) :

Voiture ÉLECTRIQUE
9 tonnes CO2-eq

Voiture THERMIQUE
22 tonnes CO2-eq

9. Relever, dans le DOC. 6, l'étape correspondant à des émissions indirectes de CO2 dans le calcul de l'empreinte carbone des deux véhicules.

💡 Indice : Les émissions indirectes se produisent avant l'utilisation du véhicule.

✅ Correction : Il s'agit de la FABRICATION.

10. Argumenter, à l'aide du DOC. 6, le fait qu'un véhicule électrique ait une empreinte carbone moins importante qu'un véhicule thermique.

💡 Indice : Comparez les émissions lors de la fabrication et lors de l'utilisation.

✅ Correction : Un véhicule électrique a certes une empreinte carbone importante lors de sa fabrication mais lors de son utilisation son empreinte est faible, ce qui n'est pas le cas des véhicules thermiques.

11. Identifier une étape non prise en compte dans le DOC. 6 dans le calcul global d'émission de CO2.

💡 Indice : Que devient le véhicule après son utilisation ?

✅ Correction : Il s'agit de l'étape de fin de vie des véhicules avec le recyclage des matériaux.

🏭 DOC. 7 - Énergies fossiles, pollution de l'air et effets sur la santé

⚠️ DONNÉES ALARMANTES

L'être humain respire 15 000 litres d'air par jour. L'utilisation des énergies fossiles génère des particules fines responsables d'atteintes à la santé graves.

🚨 40 000 décès prématurés par an en France sont liés à la pollution de l'air !

🔬 Les particules fines (PM) :

PM10 : ∅ < 10 microns (0,01 mm)
PM2,5 : ∅ < 2,5 microns (les plus fines et dangereuses)
Cheveu humain : ∅ 50-70 microns

12. Indiquer un effet à court terme de la pollution de l'air.

Sur les yeux :

Sur l'appareil respiratoire :

💡 Indice : Pensez aux réactions immédiates du corps face aux irritants.

✅ Correction :
Sur les yeux : irritation oculaire
Sur l'appareil respiratoire : toux, bronchite

13. Compléter le schéma ci-dessous en indiquant pour chaque organe une atteinte à la santé à long terme.

CERVEAU

• Maladies neurodégénératives

• Troubles neurologiques

POUMONS

• Réduction des capacités respiratoires

• Asthme

CŒUR

• Altération de la fonction cardiaque

• Hypertension

APPAREIL REPRODUCTEUR

• Fausse couche

💡 Indice : Pensez aux maladies graves qui affectent chaque organe à long terme.

✅ Correction :
CERVEAU : AVC
POUMONS : Cancer des poumons
CŒUR : Troubles cardiovasculaires
APPAREIL REPRODUCTEUR : Baisse de la fertilité

🎯 AUTO-ÉVALUATION 2

Consommation, impacts et solutions

Score : 0/10

Question 1 - QCM : Quel est le poste de consommation d'énergie le plus important dans un logement ?

L'eau chaude sanitaire

Le chauffage

L'électroménager

La cuisson

Le chauffage (66% de la consommation)

Question 2 - Vrai/Faux : Le méthane (CH4) est 25 fois plus puissant que le CO2 en effet de serre.

Vrai

Faux

VRAI - Le méthane est effectivement 25 fois plus puissant que le CO2.

Question 3 - Explication courte : Citez deux effets à long terme de la pollution de l'air sur la santé.

Exemples de réponses : Maladies neurodégénératives, Cancer des poumons, Troubles cardiovasculaires, Baisse de la fertilité

Question 4 - QCM : L'empreinte carbone d'un trajet Paris-Bordeaux est la plus faible avec :

L'avion

La voiture (4 passagers)

Le car

Le train

Le train (2 kg CO2) - Le plus faible impact carbone.

Question 5 - Vrai/Faux : Un véhicule électrique a une empreinte carbone plus importante lors de son utilisation que lors de sa fabrication.

Vrai

Faux

FAUX - C'est lors de la fabrication que l'empreinte est la plus importante.

Question 6 - Explication courte : Pourquoi les climatiseurs augmentent-ils la consommation d'énergie en été ?

Réponse attendue : À cause du dérèglement climatique, les températures augmentent et les gens utilisent de plus en plus de climatiseurs qui consomment beaucoup d'électricité.

Question 7 - QCM : L'objectif de neutralité carbone doit être atteint en :

2030

2040

2050

2060

2050 - Objectif mondial de neutralité carbone.

Question 8 - Vrai/Faux : Les particules PM2,5 sont plus dangereuses que les PM10.

Vrai

Faux

VRAI - Plus les particules sont fines, plus elles sont dangereuses.

Question 9 - Explication courte : Proposez deux gestes écocitoyens pour réduire sa consommation énergétique.

Exemples : Éteindre les lumières, débrancher les appareils, privilégier les transports en commun, baisser le chauffage, utiliser des ampoules LED.

Question 10 - QCM : Les quatre principales activités humaines émettrices de GES sont :

Transport, industrie, agriculture, domestique

Transport, énergie, agriculture, construction

Industrie, énergie, transport, commerce

Agriculture, transport, résidentiel, tertiaire

Transport, industrie, agriculture, domestique - Les 4 activités principales selon le DOC. 4.

📚 DÉFINITIONS - NOTIONS CLÉS

Effet de serre

Phénomène naturel permettant à la Terre de conserver la chaleur du Soleil. Accentué par les activités humaines

Gaz à effet de serre (GES)

Gaz présents dans l'atmosphère qui retiennent la chaleur (CO2, CH4, N2O...)

Empreinte carbone

Quantité de CO2 émise par un produit ou une activité (directe + indirecte)

Particules fines (PM)

Particules en suspension dans l'air, dangereuses pour la santé (PM10, PM2,5)

Pollution de l'air

Contamination de l'atmosphère par des substances nocives (gaz, particules)

Neutralité carbone

Ne pas émettre plus de CO2 que ce qu'on peut absorber (objectif 2050)

Gestes écocitoyens

Actions individuelles pour préserver l'environnement et réduire sa consommation

Mesures collectives

Actions mises en place par les États pour lutter contre le réchauffement

Postes de consommation

Différents secteurs d'usage énergétique (chauffage, transport, numérique...)

Dérèglement climatique

Modification du climat mondial due aux activités humaines

SÉANCE 4

Agir : mesures collectives et gestes écocitoyens

Objectif : Être capable de proposer des mesures collectives et individuelles permettant de maîtriser la consommation en énergie et de réduire l'émission de gaz à effet de serre.

🔍 C1 - S'informer ⚡ C4 - Agir

🌍 DOC. 8 - Les mesures en faveur de la lutte contre le réchauffement climatique

🎯 OBJECTIF MONDIAL

Face à l'urgence écologique et climatique, l'ensemble des pays de la conférence mondiale sur le climat appelle à présenter des plans concrets pour atteindre la neutralité carbone d'ici 2050 : un pays ne devrait pas émettre plus de CO2 qu'il ne peut en absorber (par les forêts, les sols…).

1. Relever, dans le DOC. 8, le principal objectif que doivent atteindre les pays afin de lutter contre le réchauffement climatique.

💡 Indice : Regardez ce qui est écrit en gras dans le premier paragraphe du document.

✅ Correction : L'objectif est d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2050.

2. Proposer un geste écocitoyen pour réduire sa consommation d'énergie pour chaque poste de consommation ci-dessous.

🏠 LOGEMENT

🚗 TRANSPORT

💻 NUMÉRIQUE

💡 Indice : Pensez aux actions simples du quotidien : éclairage, chauffage, déplacements, appareils électroniques...

✅ Exemples de corrections :
LOGEMENT : Éteindre la lumière dans les pièces inoccupées, baisser le chauffage de 1°C
TRANSPORT : Privilégier la marche, le vélo ou les transports en commun
NUMÉRIQUE : Débrancher les appareils quand ils ne sont pas utilisés, éteindre les box internet