Introduction

1.
L'invention la plus extraordinaire de l'histoire de l'humanité
L'histoire de la machine à vapeur │ Le charbon et les mineurs de charbon │ La naissance de la thermodynamique

2.
Larmes du diable, histoire de pétrole
Le conte des sept sœurs │ Le pétrole, combustible fossile par excellence │ Les multiples facettes du pétrole │ Les grands pétroliers et notre pays │ Voitures à moteur à combustion interne et pétrole │ Rockefeller, le roi du pétrole

3.
Lait et fromage, industries énergivores
Raffinage du pétrole et pétrochimie | Industries de l'acier, du ciment, des engrais, de l'aluminium et des plastiques

4.
Le pouvoir de l'électricité
La guerre des courants entre Edison et Tesla │ État actuel et avenir des centrales thermiques │ Transformateurs │ Générateurs │ Moteurs électriques │ Centrales à batteries

5.
L'avenir de l'automobile
Des calèches aux automobiles │ Réglementation sur les émissions automobiles │ Véhicules électriques et à pile à combustible à hydrogène │ La stratégie de Tesla │ L'ombre des véhicules électriques │ Véhicules électriques et énergies renouvelables

6.
révolution du schiste
Le schiste, sauveur de l'Amérique │ Sécuriser les technologies et l'économie minières │ Exploitation du schiste et pollution environnementale │ Changements géopolitiques │ L'avenir du gaz de schiste │ La révolution du schiste et nous

7.
L'hydrogène et les piles à combustible
La révolution de l'hydrogène | Les inconvénients de l'énergie hydrogène | Le présent et l'avenir des piles à combustible

8.
L'avenir des énergies renouvelables
Cellules solaires │ Énergie éolienne │ Bioénergie │ Dispositifs de stockage d'énergie

9.
L'énergie du futur
Transition des énergies fossiles aux énergies renouvelables │ Gaz à effet de serre et réchauffement climatique │ Enjeux clés liés au réchauffement climatique │ L'avenir du réchauffement climatique │ Considérations sur l'énergie nucléaire │ L'énergie du futur

Mots de départ
Remerciements

Cahier d'exercices sur l'énergie pour tous
« L’essentiel, c’est l’énergie ! »

L’énergie rend nos vies plus confortables et pratiques, mais son utilisation excessive, liée à l’amélioration de notre niveau de vie, nous cause aujourd’hui de nouveaux problèmes.
La lumière et l'ombre coexistent toujours dans la consommation d'énergie.
Plus la lumière est forte, plus l'ombre est grande.

● Pouvez-vous imaginer un monde sans énergie ?

Il n'est pas exagéré de dire que tout dans l'humanité, du passé à nos jours, y compris notre vie quotidienne, le fonctionnement de la société et de l'État, a été guidé par l'énergie.
Comme chacun sait, l'énergie est la force qui fait avancer le monde, depuis l'invention de la machine à vapeur, le développement des grandes mines de charbon, la popularisation du pétrole, l'émergence des voitures électriques et même les sources d'énergie renouvelables comme l'énergie solaire et éolienne.
Sans énergie, nous ne pouvons rien faire.
Par conséquent, si nous ne comprenons pas correctement l'énergie, nous ne serons pas en mesure de comprendre correctement le passé, le présent, ni même l'avenir.
Ainsi, l'énergie est la force motrice qui assure le bon fonctionnement de toutes les organisations de notre société.
L'énergie se divise généralement en quatre catégories : usages industriels, domestiques, liés aux transports et commerciaux. On s'intéresse généralement à l'énergie domestique consommée à domicile, comme le gaz ou l'électricité pour lesquels on paie des factures mensuelles, et à l'énergie utilisée pour les transports, comme l'essence ou le diesel dans les véhicules, mais on s'intéresse beaucoup moins aux usages industriels et commerciaux.
Cependant, étant donné que l'énergie a un impact considérable sur tous les aspects de notre société, notamment la politique, l'économie et l'environnement, il est très important de comprendre les bases de tous les domaines de la consommation d'énergie.


À lire absolument : Essai sur l'énergie

Bien que la majeure partie de l'énergie soit aujourd'hui conçue et produite par des ingénieurs professionnels, les principaux consommateurs d'énergie sont les particuliers.
Par conséquent, cet ouvrage a pour but de combler cette lacune et de susciter un plus grand intérêt pour l'énergie en aidant tous ceux qui en consomment à en avoir une compréhension correcte.
Plutôt qu'un « manuel d'énergie » facilement accessible à tous les consommateurs d'énergie, il peut être considéré comme un « essai sur l'énergie » fournissant des explications simples basées sur les opinions personnelles et les connaissances professionnelles limitées de l'auteur.
Si nous acquérions un niveau de connaissances énergétiques suffisant, ces connaissances nous aideraient à faire des choix économiques et politiques concernant notre consommation d'énergie, ce qui peut être considéré comme une forme de bien public.
Cela est particulièrement vrai en période de crise climatique grave, comme aujourd'hui.
Par exemple, lorsqu'il s'agit de choisir entre l'énergie nucléaire et les énergies renouvelables, entre les systèmes de production d'électricité centralisés et décentralisés, ou entre les véhicules à moteur à combustion interne, électriques ou à hydrogène, nous serions en mesure de faire des choix plus judicieux si nous disposions d'informations de base plus précises et correctes.

● Un changement majeur dans le paradigme énergétique

Le professeur Han Gwi-young du département de génie chimique de l'université Sungkyunkwan, auteur de cet ouvrage, est l'un des plus grands experts dans ce domaine, ayant mené des recherches liées à l'énergie à l'université pendant environ 30 ans.
Un professeur a fermement estimé que les dernières années avaient été une période de « changement de paradigmes énergétiques ».
C’est parce que nous avons pris conscience que l’essor des véhicules électriques, l’intérêt pour les véhicules à pile à combustible à hydrogène, le développement mondial des énergies renouvelables, la transition énergétique pour réduire les émissions de dioxyde de carbone et le développement des petites centrales électriques décentralisées à partir des systèmes électriques centralisés – l’effort mondial pour économiser l’énergie et améliorer l’efficacité se déroule à une échelle et avec une intensité bien plus grandes qu’auparavant.
On s'attendait notamment à ce que cela constitue un tournant majeur pour le système énergétique, car l'intérêt et l'inquiétude de tous concernant le réchauffement climatique et les changements climatiques ont considérablement augmenté par rapport au passé.
Par conséquent, nous avons besoin d'informations précises sur l'énergie.
Cela fait référence à l'utilisation correcte de l'énergie, au bon choix des produits énergétiques et à une connaissance adéquate du réchauffement climatique.
Ce type de connaissances énergétiques constitue le moyen le plus judicieux de faire face au changement climatique au XXIe siècle.
Grâce à ce livre, nous pouvons tous acquérir ces connaissances.

Avec la prise de conscience croissante du réchauffement climatique et des changements climatiques qui en résultent, la consommation d'énergie évolue dans une direction souhaitable et positive, comme en témoignent le développement des sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne et la transition rapide vers les véhicules électriques.
Malheureusement, le problème demeure : les industries clés qui produisent des biens de première nécessité comme l'acier, le ciment, les plastiques et les engrais doivent utiliser des combustibles fossiles plutôt que de l'électricité dans leurs processus de production.
Autrement dit, il s'agit d'une industrie qui nécessite l'approvisionnement en combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel pour son processus de production.

Par conséquent, lorsqu'on examine les caractéristiques de ces industries, la gravité du problème réside dans le fait que les efforts visant à prévenir le réchauffement climatique en interdisant l'utilisation des combustibles fossiles et en empêchant le rejet de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ne sont pas réalisables dans tous les secteurs industriels.
On pourrait croire que produire suffisamment d'électricité à partir d'énergies renouvelables résoudra tous les problèmes du réchauffement climatique, mais la réalité est bien plus complexe.
Hormis la production d'électricité et les transports, toutes les autres industries nécessitent des combustibles fossiles.
Un autre obstacle se dresse encore sur le chemin des efforts visant à enrayer le réchauffement climatique.

● Les industries à forte intensité énergétique, telles que le raffinage du pétrole et les industries pétrochimiques

Les entreprises liées à la pétrochimie que nous connaissons se divisent globalement en « industrie du raffinage du pétrole » et « industrie pétrochimique ».
Les deux transforment le pétrole brut pour créer des produits pétrochimiques à haute valeur ajoutée.
En termes simples, l'industrie du raffinage du pétrole est une industrie qui produit de l'essence et du diesel, qui sont principalement des matières premières pour le transport, en décomposant le pétrole brut à l'aide d'un catalyseur.
La pétrochimie est une industrie qui produit non seulement des matières plastiques, mais aussi des substances intermédiaires pour les fibres synthétiques, les produits pharmaceutiques, les aliments et les matériaux, ainsi que divers matériaux de base nécessaires à la vie quotidienne, tels que l'acétone, l'alcool, les colorants et les adhésifs.


Mais ce qu'il faut comprendre d'un point de vue énergétique, c'est que les industries du raffinage du pétrole et de la pétrochimie fournissent aux populations du monde entier les biens de première nécessité ; leur demande est donc très importante, et par conséquent, la demande énergétique de ces industries l'est également.
Le problème, c'est que l'énergie utilisée est du pétrole, qui ne peut être remplacé par d'autres formes de combustibles fossiles.
Si l'industrie pétrolière risque de décliner avec la transition des moteurs à combustion interne aux véhicules électriques, l'industrie pétrochimique est un peu différente.
À mesure que le niveau de vie des populations s'élève, la demande en diverses substances chimiques qui facilitent la vie quotidienne augmente également.
Cependant, la demande continuera de croître car il n'existe actuellement aucun matériau de substitution produit par l'industrie pétrochimique.
Ceci s'explique par l'absence de produits bon marché capables de remplacer les produits chimiques pratiques (détergents, solvants, etc.) que nous utilisons actuellement.

Pourquoi les industries du raffinage du pétrole et de la pétrochimie sont-elles énergivores ? Le raffinage du pétrole et la pétrochimie consistent tous deux à faire bouillir le pétrole brut à haute température pour le convertir en gaz.
Dans le cas du procédé pétrochimique, on utilise le craquage thermique, et dans le procédé de raffinage, on utilise le craquage catalytique pour le transformer en substances nécessaires, qui sont ensuite séparées selon leur utilisation et soumises à des réactions chimiques supplémentaires, au raffinage ou au traitement.
Tous ces processus de transformation chimique nécessitent beaucoup d'énergie thermique.
En particulier, une grande quantité d'énergie thermique est consommée lors du processus d'ébullition du pétrole brut à haute température pour sa décomposition thermique.
Étant donné les quantités énormes de pétrole brut traitées dans le raffinage et la pétrochimie, l'industrie pétrolière est forcément une industrie énergivore.


● Véhicules électriques et énergies renouvelables

Les voitures électriques fonctionnent grâce à un moteur électrique alimenté par une batterie intégrée au véhicule.
L'automobile présente l'avantage d'avoir une structure simple, moins de pièces, un entretien plus facile et des coûts inférieurs.
Il est également silencieux et, surtout, n'émet pas de polluants (oxydes de soufre, composés azotés, poussières fines, etc.).
Plus important encore, il ne produit aucune émission de dioxyde de carbone.
Mais le problème réside dans la production des batteries et la nature de l'électricité qu'elles contiennent.
Cela signifie que les avantages des véhicules électriques peuvent varier en fonction de la source d'énergie à partir de laquelle l'électricité utilisée pour recharger les batteries aux bornes de recharge est produite.
Si l'électricité alimentant les bornes de recharge pour véhicules électriques est produite par des centrales électriques au charbon ou au gaz naturel, cela annulerait les avantages des véhicules électriques.

Autrement dit, la source des polluants environnementaux et des émissions de dioxyde de carbone provenant des moteurs à combustion interne est simplement passée des pots d'échappement des voitures aux cheminées des centrales électriques.
En effet, les gaz d'échappement des centrales thermiques émettent les mêmes gaz que les polluants des automobiles, et le dioxyde de carbone sera également émis en quantité équivalente.
Par conséquent, pour que les véhicules électriques soient véritablement respectueux de l'environnement, ils doivent utiliser de l'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables ou de centrales nucléaires.
En effet, les énergies renouvelables et l'énergie nucléaire n'émettent ni dioxyde de carbone ni autres polluants lors de la production d'électricité.
L'industrie des véhicules électriques connaît une expansion rapide à l'échelle mondiale, sous l'impulsion de Tesla, et les investissements dans les industries connexes, notamment les batteries, augmentent également de façon explosive.
Néanmoins, la part actuelle du marché automobile occupée par les véhicules électriques est d'environ 1 à 3 %.
Mais une fois que les véhicules électriques représenteront environ 15 % du marché automobile total, de sérieuses inquiétudes se poseront quant à la quantité d'électricité qui sera fournie à ces véhicules.


Cela nous confronte à un nouveau défi : quelle quantité d’énergie renouvelable peut fournir l’électricité nécessaire pour suivre le rythme de la croissance du nombre de véhicules électriques ?
Car même si les énergies renouvelables se développent à un rythme très rapide, elles sont soumises à de nombreuses contraintes spatiales et temporelles.
Autrement dit, si le taux de croissance des véhicules électriques est de 20 % par an, le taux de croissance des énergies renouvelables (énergie solaire, énergie éolienne, etc.) devrait également être de 20 % par an.