Les ressources énergétiques et les impacts de leur exploitation

Fiche | Sciences et technologies
Définition

Une ressource énergétique est une source d’énergie d’origine naturelle qui est exploitée pour répondre à des besoins liés aux activités humaines.

Résumé des ressources énergétiques, de leurs caractéristiques et des impacts de leur exploitation

Pour choisir d’exploiter une ressource énergétique plutôt qu’une autre, il faut considérer plusieurs facteurs. La disponibilité de la ressource, le lieu géographique, le rendement énergétique, les contraintes financières et les contraintes environnementales sont des facteurs qui sont généralement pris en compte.

Une ressource énergétique renouvelable a généralement moins d’impacts négatifs sur l’environnement qu’une ressource énergétique non renouvelable. C’est pourquoi le caractère renouvelable d’une ressource énergétique est considéré comme un avantage.

Les ressources énergétiques renouvelables Les ressources énergétiques non renouvelables
Biomasse
Vent
Rayonnement solaire
Hydroélectricité
Géothermie
Combustibles fossiles
Uranium
Définitions
  • Une ressource renouvelable est une ressource énergétique qui se renouvèle au moins aussi vite qu’elle se consomme.

  • Une ressource non renouvelable est une ressource énergétique qui ne se renouvèle pas ou qui met beaucoup plus de temps à se renouveler qu’à se consommer.

L’émission de gaz à effet de serre (GES) par l’exploitation d’une ressource énergétique est considérée comme un inconvénient, puisqu’elle a des impacts négatifs sur l’environnement.

Les ressources énergétiques avec une émission négligeable ou nulle de GES Les ressources énergétiques avec une émission élevée de GES
Vent
Rayonnement solaire
Hydroélectricité
Uranium
Géothermie
Biomasse
Combustibles fossiles
Important!

Les émissions de gaz à effet de serre correspondent aux rejets de certains gaz comme le dioxyde de carbone |(\text{CO}_2)|, le méthane |(\text{CH}_4),| le protoxyde d’azote |(\text{N}_2\text{O})| et l’ozone |(\text{O}_3).| Ces gaz ont la propriété de retenir la chaleur dans l’atmosphère et de renforcer l’effet de serre.

De plus, les émissions de dioxyde de carbone |(\text{CO}_2)| et de méthane |(\text{CH}_4)| dans l’atmosphère perturbent le cycle du carbone.

La biomasse

Définition

La biomasse est l’ensemble de la matière organique de laquelle on peut exploiter l’énergie.

Provenance Forme d’énergie
Biosphère Énergie chimique

Remarque : Certains manuels scolaires incluent la biomasse dans les ressources énergétiques de la lithosphère.

Les ressources énergétiques de la biomasse incluent, entre autres, le bois et ses résidus, les déchets organiques d’origine animale et/ou alimentaire, le maïs, le blé, le canola et le soja. Les principaux produits de la biomasse sont les suivants.

Bois → Bois de chauffage
Résidus de bois → Granulés de bois
Déchets organiques → Biogaz
Maïs, blé, canola, soja → Agrocarburants

L’énergie chimique de la biomasse est libérée en effectuant une réaction de combustion, c’est-à-dire en brulant les produits de la biomasse.

Le chauffage des bâtiments est la principale utilisation du bois, des granulés de bois et du biogaz comme ressource énergétique. Leur combustion libère de la chaleur qui est ensuite utilisée comme source de chauffage.

Une personne vide un sac de granulés de bois dans une fournaise.

Une fournaise à granulés de bois

PV productions, Shutterstock.com

La chaleur dégagée par la combustion des biogaz peut également être utilisée pour produire de l’électricité dans une centrale thermique. Cette centrale fonctionne de manière similaire à une centrale thermique au charbon.

Une vache dans le champ et les dômes de production de biogaz en arrière-plan

La production de biogaz près d’une ferme

Fabian Faber, Shutterstock.com

Lorsque le maïs, le blé, le canola et le soja sont exploités en tant que ressources énergétiques, ils sont notamment transformés en agrocarburant. Ceux-ci sont ensuite utilisés dans l’industrie du transport.

Vue aérienne d’un tracteur qui récolte les grains de maïs

La récolte du maïs

TDKvisuals, Shutterstock.com

Les impacts de l’exploitation de la biomasse sur l’environnement

L’exploitation de l’énergie de la biomasse a des impacts négatifs sur l’environnement. En voici quelques-uns.

  • La combustion des produits de la biomasse émet des gaz à effet de serre, ce qui contribue au renforcement de l’effet de serre et à la perturbation du cycle du carbone.

  • La combustion des produits de la biomasse émet des oxydes de soufre |(\text{SO}_x)| et des oxydes d’azote |(\text{NO}_x)| dans l’atmosphère. Ces gaz contribuent aux pluies acides.

  • La production d’agrocarburants est associée aux agricultures intensives du maïs, du blé, du canola et du soja. Celles-ci contribuent, entre autres :

    • à la déforestation et au déboisement;

    • à l’utilisation de grandes quantités d’eau potable;

    • à l’utilisation de pesticides provoquant la perte de biodiversité;

    • à l’accélération de l’érosion;

    • à l’épuisement des sols;

    • à l’utilisation d’engrais provoquant la perturbation des cycles de l’azote et du phosphore ainsi que l’accélération de l’eutrophisation des plans d’eau;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant le compactage des sols;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant l’émission de gaz à effet de serre, d’oxydes de soufre |(\text{SO}_x)| et d’oxydes d’azote |(\text{NO}_x)| par la combustion de carburant.

Attention!

Le biogaz est obtenu à partir de la transformation des déchets organiques d’origine animale et/ou alimentaire. La combustion du biogaz émet du dioxyde de carbone |(\text{CO}_2),| un gaz à effet de serre.

Toutefois, il faut considérer que la décomposition des déchets organiques émet du méthane |(\text{CH}_4)| et que ce gaz retient plus de chaleur dans l’atmosphère que le dioxyde de carbone |(\text{CO}_2)|.

Globalement, la transformation des déchets organiques en biogaz permet de remplacer une partie des émissions de méthane |(\text{CH}_4)| par des émissions de dioxyde de carbone |(\text{CO}_2)|.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation de la biomasse

Le vent

Définition

Le vent est le mouvement de masses d’air dans l’atmosphère.

Provenance Formes d’énergie
Atmosphère Énergie mécanique
ou éolienne

La production d’électricité à l’aide d’éoliennes est l’une des principales utilisations du vent comme ressource énergétique.

Vue aérienne des éoliennes et du paysage

Des éoliennes

engel.ac, Shutterstock.com

Les impacts de l’exploitation du vent sur l’environnement

L’exploitation de l’énergie éolienne a des impacts sur l’environnement. En voici quelques-uns.

  • La présence d’éoliennes dans le paysage peut être considérée comme une source de pollution visuelle.

  • Le bruit associé au mouvement des pales de l’éolienne peut être considéré comme une source de pollution sonore.

  • Pour produire une quantité appréciable d’électricité, plusieurs éoliennes doivent être installées pour former un parc éolien. Ce type de parc occupe généralement une grande portion de terrain sans arbres. Cela contribue au déboisement et au déplacement de la faune provoquant une perte de biodiversité.

  • Les éoliennes constituent un risque de collisions, de blessures et de décès pour les animaux volants.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation du vent

D’autres utilisations du vent

Le rayonnement solaire

Définition

Le rayonnement solaire désigne la lumière émise par le Soleil.

Une partie du rayonnement solaire atteint la Terre et est utilisée comme ressource énergétique.

Provenance Formes d’énergie
Espace ou
Soleil
Énergie rayonnante,
lumineuse ou
solaire

Remarque : Certains manuels scolaires incluent le rayonnement solaire dans les ressources énergétiques de l’atmosphère.

La production d’électricité à l’aide de panneaux photovoltaïques est l’une des principales utilisations du rayonnement solaire comme ressource énergétique.

Des panneaux photovoltaïques

Des panneaux photovoltaïques

Diyana Dimitrova, Shutterstock.com

Les impacts de l’exploitation du rayonnement solaire sur l’environnement

L’exploitation de l’énergie solaire a des impacts négatifs sur l’environnement. En voici quelques-uns.

  • La fabrication des panneaux photovoltaïques est associée à l’extraction et à la transformation de minéraux. L’installation de grands projets industriels, comme les mines et les usines de traitement des minerais, et leurs procédés contribuent, entre autres :

    • au déplacement de la faune et au déboisement, provoquant une perte de biodiversité;

    • à la destruction de la roche-mère;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant le compactage des sols;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant l’émission de gaz à effet de serre par la combustion de carburant;

    • à l’utilisation de grandes quantités d’eau potable;

    • à l’utilisation de produits chimiques provoquant une augmentation du risque de contamination des nappes phréatiques.

  • Pour produire une quantité suffisante d’électricité, plusieurs panneaux photovoltaïques doivent être installés pour former un parc solaire. Ce type de parc occupe généralement une grande portion de terrain sans arbres, ce qui contribue au déboisement et au déplacement de la faune.

  • Les piles des panneaux photovoltaïques contiennent des métaux lourds. Lorsqu’ils se retrouvent dans les sites d’enfouissement, il y a un risque de contamination des nappes phréatiques. Pour cette raison, il existe des procédés de recyclage des panneaux photovoltaïques et des mesures pour disposer adéquatement des piles en fin de vie.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation du rayonnement solaire

Une autre utilisation du rayonnement solaire

L'hydroélectricité

Définitions
  • L’hydroélectricité est l’électricité produite à partir de l’énergie hydraulique.

  • L’énergie hydraulique est l’énergie mécanique associée au mouvement de l’eau.

Le barrage hydroélectrique

Définition

Un barrage hydroélectrique est une infrastructure qui retient et contrôle le débit de l’eau en amont afin de produire de l’électricité.

Provenance Formes d’énergie
Hydrosphère Énergie mécanique
ou hydraulique
Le barrage Daniel-Johnson sur la Côte-Nord du Québec.

Le barrage Daniel-Johnson sur la Côte-Nord du Québec

Simon J. Ouellet, Shutterstock.com

​​​​​Les impacts des barrages hydroélectriques sur l’environnement

La déviation des cours d’eau est le principal impact négatif environnemental de l’exploitation de l’hydroélectricité à l’aide de barrages. Elle contribue, entre autres :

  • au déplacement de la faune provoquant la perte de biodiversité;

  • à l’assèchement et/ou à l’inondation de différentes zones dans un bassin versant;

  • à la décomposition de matière végétale inondée provoquant la libération de métaux lourds dans l’eau, puis leur introduction dans la chaine alimentaire.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation hydroélectrique (barrage)

Les courants marins

Définition

Les courants marins, ou la circulation océanique, correspondent aux déplacements de l’eau des océans à l’échelle planétaire.

Provenance Formes d’énergie
Hydrosphère Énergie mécanique,
hydraulique ou
hydrolienne

La production d’électricité à l’aide d’hydroliennes est la principale utilisation des courants marins comme ressource énergétique.

Une hydrolienne sur un charriot de transport

Une hydrolienne prête à être installée

Arild Lilleboe, Shutterstock.com
Plusieurs hydroliennes installées sur le fond marin

Des hydroliennes

Alex Mit, Shutterstock.com

Les impacts de l’exploitation des courants marins sur l’environnement

Les impacts de l’exploitation hydrolienne sur l’environnement sont encore peu connus. Toutefois, il est possible qu’elle perturbe les écosystèmes marins, principalement les zones benthiques.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation des courants marins

Les marées

Définition

Les marées sont des variations périodiques du niveau des eaux marines et océaniques. Les marées sont notamment provoquées par l’attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil.

Provenance Formes d’énergie
Hydrosphère Énergie mécanique,
hydraulique ou
marémotrice

La production d’électricité à l’aide d’une centrale marémotrice est la principale utilisation des marées comme ressource énergétique.

Vue aérienne d’une centrale marémotrice

Une centrale marémotrice

Stock for you, Shutterstock.com
Les turbines sont sorties de l’eau et ne tournent pas.

Les turbines au repos

Breedfoto, Shutterstock.com
Les turbines sont dans l’eau et elles tournent.

Les turbines en fonction

Breedfoto, Shutterstock.com

Les impacts de l’exploitation des marées sur l’environnement

L’exploitation des marées pour produire de l’électricité perturbe les écosystèmes néritiques. En effet, une installation marémotrice a tendance à séparer et à modifier les écosystèmes en amont et en aval de la centrale. Avec le temps, cette séparation provoque la perte de biodiversité.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation des marées

Les combustibles fossiles

Définition

Les combustibles fossiles sont des combustibles riches en carbone |(\text{C})| et en hydrogène |(\text{H})| que l’on peut extraire de la croute terrestre. Ils proviennent de la lente décomposition de matière organique au cours de plusieurs millions d’années.

Provenance Formes d’énergie
Lithosphère Énergie chimique ou
énergie fossile

Les impacts de l’exploitation des combustibles fossiles sur l’environnement

L’exploitation des combustibles fossiles a plusieurs impacts sur l’environnement. En voici quelques-uns.

  • La combustion des combustibles fossiles émet des gaz à effet de serre, ce qui contribue au renforcement de l’effet de serre et à la perturbation du cycle du carbone.

  • La combustion des combustibles fossiles émet des oxydes de soufre |(\text{SO}_x)| et des oxydes d’azote |(\text{NO}_x)| dans l’atmosphère. Ces gaz contribuent aux pluies acides.

  • L’installation de grands projets industriels, comme les mines de charbon et les installations pétrolières et/ou gazières, et leurs procédés contribuent, entre autres :

    • au déplacement de la faune et au déboisement provoquant la perte de biodiversité;

    • à la destruction de la roche-mère;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant le compactage des sols;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant l’émission de gaz à effet de serre par la combustion de carburant;

    • à l’utilisation de grandes quantités d’eau potable;

    • à l’utilisation de produits chimiques provoquant une augmentation du risque de contamination des nappes phréatiques, des eaux de surfaces et des eaux océaniques;

    • au risque de déversement de combustibles provoquant la contamination des nappes phréatiques, des eaux de surface et des eaux océaniques.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation des combustibles fossiles

Le charbon

Définition

Le charbon est un minerai riche en carbone |(\text{C})| formé par la décomposition de matières organiques, principalement la matière végétale accumulée au fond des lacs peu profonds.

La production d’électricité à partir d’une centrale thermique est la principale utilisation du charbon comme ressource énergétique.

Une centrale thermique au bord d’un cours d’eau en soirée

Une centrale thermique

Le pétrole

Définition

Le pétrole est une huile minérale formée par la décomposition de matières organiques, principalement celles accumulées au fond des océans, comme les espèces de plancton.

La fabrication de carburant pour l’industrie du transport est la principale utilisation du pétrole comme ressource énergétique.

Une personne fait le plein d’essence dans une station-service.

Le plein d’essence d’une voiture

RossHelen, Shutterstock.com

Le gaz naturel

Définition

Le gaz naturel est un mélange de gaz, principalement composé de méthane |(\text{CH}_4)|, formé par la méthanisation d’animaux et de végétaux enfouis dans la roche sédimentaire.

Le chauffage des bâtiments est la principale utilisation du gaz naturel comme ressource énergétique.

Des fournaises à gaz dans la salle d’équipements d’un bâtiment

Des fournaises à gaz

Borkin Vadim, Shutterstock.com
Des petites flammes bleues dans une fournaise à gaz

La combustion du gaz naturel

Dmitry Naumov, Shutterstock.com

L'uranium

Définition

L’uranium est un métal qui possède plusieurs isotopes dont l’abondance dans la croute terrestre et l’instabilité varient.

Provenance Forme d’énergie
Lithosphère Énergie nucléaire

Les isotopes d’uranium sont utilisés pour engendrer des réactions de fission nucléaire et libérer de grandes quantités d’énergie.

La production d’électricité à partir d’une centrale nucléaire est la principale utilisation de l’uranium comme ressource énergétique.

Une centrale nucléaire

Une centrale nucléaire

Attention!

L’uranium est parfois catégorisé comme un combustible nucléaire parce qu’il génère beaucoup d’énergie. Par contre, il n’y a pas de réaction de combustion dans les procédés d’une centrale nucléaire. L’uranium n’est donc pas un combustible au sens chimique du terme.

Les impacts de l’exploitation de l’uranium sur l’environnement

L’exploitation de l’uranium a des impacts négatifs sur l’environnement. En voici quelques-uns.

  • L’installation de grands projets industriels, comme les mines et les usines de traitement des minerais, et leurs procédés contribuent, entre autres :

    • au déplacement de la faune et au déboisement provoquant la perte de biodiversité;

    • à la destruction de la roche-mère;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant le compactage des sols;

    • à l’utilisation de machineries lourdes provoquant l’émission de gaz à effet de serre par la combustion de carburant;

    • à l’utilisation de grandes quantités d’eau potable;

    • à l’utilisation de produits chimiques provoquant une augmentation du risque de contamination des nappes phréatiques.

  • Le rejet d’eau chaude par la centrale nucléaire provoque l’accélération de l’eutrophisation des cours d’eau.

  • L’enfouissement des déchets radioactifs est un risque de contamination de l’eau des nappes phréatiques. Ce risque est considéré comme faible lorsque le stockage des déchets radioactifs est adéquat.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation de l’uranium

La géothermie

Définition

La géothermie, aussi appelée énergie géothermique, est l’énergie associée à la chaleur interne de la Terre.

Provenance Formes d’énergie
Lithosphère Énergie thermique
ou géothermique

La production d’électricité à l’aide d’une centrale géothermique est l’une des principales utilisations de la chaleur interne de la Terre comme ressource énergétique.

Une centrale géothermique

Une centrale géothermique

Les impacts de l’exploitation de la géothermie sur l’environnement

L’exploitation de la géothermie pour produire de l’électricité a peu d’impacts sur l’environnement.

Les avantages et les inconvénients de l’exploitation de la géothermie

Une autre utilisation de la géothermie

Exercice

Exercice

Les impacts de l'exploitation des ressources énergétiques

Sciences et technologies Secondaire4