Formes d’énergie

L’énergie peut se présenter sous différentes formes : thermique, chimique, rayonnante, nucléaire, électrique ou encore mécanique. De l’extraction à l’utilisation, des déperditions ont lieu dans la chaîne énergétique (énergie primaire, secondaire, finale et utile).

Quelles sont les différentes formes d’énergie ?

Plusieurs formes d’énergie sont à distinguer :

• Énergie primaire : elle est disponible dans la nature avant toute transformation
• Énergie secondaire : elle provient de la transformation d’une énergie primaire pour être exploitée, elle quitte le lieu de production
• Énergie finale : elle arrive chez le consommateur, celle qui est facturée
• Énergie utile : elle est la part de l’énergie finale réellement exploitée pour satisfaire le besoin de l’usager

Pour passer de l’énergie primaire à l’énergie utile, différentes étapes sont nécessaires (extraction puis transformation, transport et distribution). Chacune d’elle engendre des déperditions, principalement sous forme de chaleur.

• Énergie secondaire = énergie primaire x rendement de conversion
• Énergie finale = énergie secondaire x rendement de transport
• Énergie utile = énergie finale x rendement d’utilisation

Formes d’énergie	Caractéristiques
Énergie primaire	Sources d’énergies brutes directement extraites de la nature
Énergie secondaire	Énergie transformée qui peut être stockée ou acheminée
Énergie finale	A été transportée jusqu’à son lieu de consommation, elle est facturée
Énergie utile	Permet de faire fonctionner un appareil

Quelles sont les formes d’énergie primaire ?

L’énergie primaire désigne les différentes sources d’énergies disponibles dans la nature avant transformation. Elle englobe les combustibles fossiles bruts, les ressources primaires renouvelables et le minerai d’uranium, dont découle l’énergie nucléaire.

Formes d’énergies primaires	Caractéristiques
Les combustibles fossiles	Ressources limitées, polluantes
Les ressources renouvelables	Stocks illimités, favorables pour l’environnement
Minerai d’uranium	Principale source d’électricité en France

1. Les énergies fossiles primaires

Les énergies fossiles

Les combustibles fossiles bruts primaires sont le gaz naturel, le pétrole et le charbon. Leur combustion, qui produit de l’énergie thermique ou chimique, permet de produire les énergies fossiles.

Excellents combustibles, les énergies fossiles ont l’avantage de bénéficier d’un excellent rendement énergétique. Les énergies fossiles existent sous différentes formes :

• Pétrole : est emprisonné dans des formations géologiques sous forme liquide et visqueuse
• Charbon : elle apparait en roche fossile
• Gaz naturel : est présent sous forme gazeuse dans les roches poreuses

Leur exploitation nécessite de pouvoir les extraire du sous-sol, par puisage ou dans des mines. Les énergies fossiles répondent à trois besoins : la production d’électricité, la production de chaleur et la production de carburants (gazole, diesel ou kérosène).

2. Les énergies renouvelables primaires

Les sources primaires renouvelables sont utilisées pour produire des énergies renouvelables. Contrairement aux combustibles fossiles, ces ressources sont illimitées. Leur impact sur l’environnement est limité, car leur usage et leur exploitation ne génèrent pas ou peu de gaz à effet de serre.

Comme les énergies fossiles, les énergies renouvelables permettent de produire aussi bien de la chaleur, de l’électricité ou du biocarburant. Voici quelques exemples de sources primaires renouvelables :

• Énergie rayonnante : le rayonnement solaire, énergie solaire
• Énergie mécanique : la force de l’eau, hydroélectricité
• Déchets organiques : la biomasse
• Géothermie : la chaleur de la Terre
• Aérothermie : les calories présentes dans l’air, énergie éolienne

3. Utilisation des énergies primaires

Que ce soit dans le secteur des transports, dans l’industrie ou pour la production d’électricité, la France utilise plusieurs sources d’énergie, comme le nucléaire, le pétrole ou les énergies renouvelables. C’est ce qu’on appelle le mix énergétique.

Le bois-énergie, qui représente la quasi-totalité de la biomasse solide, demeure la première source d’énergie renouvelable consommée en France. Son principal usage est le chauffage.

Mix énergétique en France

En ce qui concerne la production d’électricité en France, différentes sources d’énergie sont utilisées : le nucléaire, les énergies renouvelables et les énergies fossiles : C’est ce qu’on appelle le mix électrique.

Mix électrique en France

Quelles sont les formes d’énergie secondaire ?

La transformation des énergies primaires permet de créer des énergies secondaires qui peuvent être stockées et acheminées jusqu’au lieu de leur consommation. Il peut s’agir par exemple d’électricité, de chaleur ou de carburants.

Forme d’énergie secondaire	Caractéristiques
Les énergies fossiles	Impact défavorable pour l’environnement Non renouvelables
Les énergies renouvelables	Impact favorable pour l’environnement Stocks illimités
L’énergie nucléaire	Énergie décarbonée, principale source d’électricité en France

1. Les énergies fossiles secondaires

Les énergies fossiles sont issues de combustibles primaires comme le gaz, le pétrole ou le charbon. Par leur combustion, les énergies fossiles peuvent :

• Produire d’électricité : centrales thermiques
• Produire de chaleur : centrales à cogénération, chaudière à gaz
• Produire de carburant : pétrole transformé en kérosène, fioul, gazole

Les énergies fossiles ont un impact défavorable sur l’environnement. Leur utilisation génère d’importantes émissions de gaz à effet de serre (CO2) qui sont responsables du réchauffement climatique.

Ces ressources étant non renouvelables, elles vont à terme d’épuiser et il sera nécessaire d’exploiter d’autres formes d’énergies. 

2. Les énergies renouvelables secondaires

Les énergies renouvelables secondaires sont principalement des énergies vertes. Il s’agit, par exemple, d’électricité verte, de gaz vert ou bio méthane, de biocarburant ou de chaleur.

Issues de ressources renouvelables, ces énergies ont un impact favorable sur l’environnement : leurs stocks sont inépuisables, car ils se renouvellent en permanence, et leur utilisation émet peu ou pas de gaz à effet de serre. Voici quelques exemples d’énergies renouvelables secondaires :

• L’énergie solaire : elle produit des rayonnements (énergie rayonnante) et de la chaleur (énergie thermique). Elle permet de produire de l’électricité (panneaux photovoltaïques) ou de la chaleur (panneaux thermiques)
• L’énergie hydraulique : utilise la force de l’eau (énergie cinétique) des rivières et des fleuves pour entraîner une turbine (énergie mécanique) qui produit de l’électricité. L’hydroélectricité est la première source d’énergie renouvelable en France
• L’énergie éolienne : utilise la force du vent (énergie cinétique) pour produire de l’électricité. Le vent fait tourner les pales de l’éolienne, qui actionne une turbine couplée à un alternateur pour produire de l’électricité. L’éolien est la deuxième source d’énergie renouvelable en France
• La biomasse énergie : exploite de la matière organique (déchets alimentaires, déchets verts, bois) pour produire de l’électricité, de la chaleur et des biocarburants. La valorisation de la biomasse repose sur de l’énergie chimique (combustion du bois, méthanisation)    

L’énergie finale et l’énergie utile : explications

L’énergie finale est l’énergie livrée aux consommateurs après transport et distribution pour être convertie en énergie utile (carburant à la pompe, électricité, etc.).

L’énergie utile est l’énergie dont dispose le consommateur après la conversion par ses équipements (lumière, chaleur, force motrice). Dans cette chaîne énergétique, les pertes sont présentes à tous les niveaux. Un des enjeux essentiels est d’améliorer le rendement.

1. L’énergie finale

L’énergie finale est une énergie directement utilisable par le consommateur. Une énergie secondaire devient donc une énergie finale lorsqu’elle a été transportée jusqu’à son lieu de consommation. Il peut s’agir par exemple :

• De l’électricité : qui alimente les équipements électroménagers
• Du gaz : qui alimente une chaudière
• Du carburant : utilisé par un véhicule

2. Utilisation des énergies finales

Voici comment est répartie la consommation finale d’énergie par secteur et par énergie en France.

En ce qui concerne l’industrie, le gaz naturel est la principale forme d’énergie consommée avec 40% du total, suivi par l’électricité (35%). Les produits pétroliers représentent 9% du bouquet énergétique (contre 22% en 1990), les énergies renouvelables 7%, la chaleur commercialisée 6% et enfin le charbon 3% (contre 11% en 1990).

Pour le transport, les produits pétroliers (gazole, essence, carburéacteurs) dominent très largement le mix énergétique avec 91% du total. Celui-ci est complété par 7% de biocarburants, 2% d’électricité et 0,5 % de gaz naturel.

Concernant le résidentiel, l’électricité demeure l’énergie la plus consommée, avec 34% du total, devant le gaz naturel (29%), les énergies renouvelables (23%) et les produits pétroliers (11%). Depuis 10 ans, les parts du gaz et du pétrole baissent au profit des énergies renouvelables et de l’électricité.

Pour le tertiaire, l’électricité représente un peu pus de la moitié (52%) du bouquet énergétique, suivie par le gaz naturel (28%), les produits pétroliers (13%), les énergies renouvelables (4%) et la chaleur distribuée par réseau (4%).   

Enfin, en ce qui concerne l’agriculture et la pêche, le bouquet énergétique est dominé par les produits pétroliers, qui représentent 70% de la consommation agricole en 2020, suivie par l’électricité (17%), les énergies renouvelables et déchets (8%) et le gaz naturel (4%).

Secteur	Consommation finale énergétique	Dépense totale
Industrie	302TWh	14Md€
Transport	443TWh	70Md€
Résidentiel	487TWh	48Md€
Tertiaire	269TWh	22,5Md€
Agriculture et Pêche	51TWh	3,8Md€

3. L’énergie utile

L’énergie utile est celle qui permet réellement de faire fonctionner un appareil, indépendamment de la perte d’énergie liée à son fonctionnement. La quantité d’énergie utile est donc inférieure à la quantité d’énergie finale.

Par exemple, lorsqu’une lampe est allumée, l’ampoule dégage de la chaleur. C’est cette déperdition de chaleur qui représente la différence entre l’énergie finale et l’énergie utile. Voici quelques exemples de déperditions concernant la production d’électricité.

La combustion des énergies fossiles dans les centrales thermiques permet de récupérer seulement 35% de l’énergie primaire sous forme d’électricité. Quand on peut récupérer la chaleur liée à la combustion d’une énergie fossile pendant la production d’électricité (cogénération), le rendement augmente jusqu’à 75%.

La production d’électricité des panneaux photovoltaïques représente seulement 20% de l’énergie du rayonnement solaire.

La production d’électricité par une éolienne affiche un rendement maximum de 59%.

Dans une centrale hydraulique, 90% de l’énergie primaire (énergie potentielle de l’eau) est récupérée sous forme d’électricité.

Le rendement d’une chaudière gaz à condensation peut atteindre jusqu’à 104%, car la chaudière récupère la chaleur des fumées produite par la combustion du gaz.