Activité 2
Description des différentes sources d'énergie
Charbon

Description : Le charbon provient de l'accumulation terrestre de matière d'origine végétale (à l'abri de l'O₂, pour ne pas se décomposer en terre). Il existe différentes formes de charbon : l'anthracite (35 000 kJ/kg (1 tonne d'anthracite = 0,8 tonne équivalent pétrole)) brûle bien et lentement ; le charbon bitumineux est la forme la plus abondante de charbon ; le lignite, pierre très friable, contient 70 % de son poids en eau (1 tonne de lignite = 0,3 tep) ; et la tourbe renferme moins de 50 % de carbone et dégage 12 500 kJ/kg.

Fonctionnement technique : Les centrales thermiques sont principalement alimentées au charbon. Voici leur mode de fonctionnement en quatre étapes, tiré de http://www.edf.com/html/panorama/production/thermique/
fonctionnement.html  :

1. La combustion : Un combustible (gaz, charbon, pétrole) est brûlé dans les brûleurs d'une chaudière pouvant mesurer jusqu'à 90 m de hauteur. Le charbon est d'abord réduit en poudre, le pétrole est chauffé pour le rendre liquide, puis vaporisé en fines gouttelettes, et le gaz est injecté directement, sans traitement préparatoire.

2. La production de vapeur : La chaudière est tapissée de tubes dans lesquels circule de l'eau froide. En brûlant, le combustible dégage de la chaleur, qui va chauffer cette eau. L'eau se transforme en vapeur, envoyée sous pression vers les turbines.

3. La production d'électricité : La vapeur fait tourner une turbine, qui entraîne à son tour un alternateur. Grâce à l'énergie fournie par la turbine, l'alternateur produit un courant électrique alternatif. Un transformateur élève la tension du courant électrique produit par l'alternateur pour qu'il puisse être plus facilement transporté dans les lignes à très haute et haute tension.

4. Le recyclage : À la sortie de la turbine, la vapeur est à nouveau transformée en eau, grâce à un condenseur dans lequel circule de l'eau froide en provenance de la mer ou d'un fleuve. L'eau ainsi obtenue est récupérée et circule de nouveau dans la chaudière pour recommencer un autre cycle. L'eau utilisée pour le refroidissement est restituée à son milieu naturel ou renvoyée dans le condenseur. Les fumées de combustion sont dépoussiérées grâce à des filtres et sont évacuées par des cheminées .

Transport  : Le transport du charbon correspond à 10,5 % de l'ensemble du trafic maritime mondial. Au total, 6400 vraquiers chargés de charbon sillonnent les mers, dont 400 vraquiers géants qui assurent le transport du charbon vers l'Europe et le Japon.

Usages : Le charbon est le deuxième combustible le plus utilisé au monde pour la production d'électricité dans les centrales thermiques, tout de suite après le pétrole et bien avant le gaz naturel. Il sert aussi à la production de goudron.

Principaux pays producteurs : Le charbon est réparti de façon beaucoup plus uniforme sur la planète que le gaz et le pétrole. Les principaux pays producteurs sont les États-Unis (27 %), la Russie (17 %), la Chine (13 %), l'Inde (10 %) et l'Australie (9 %).

Principaux pays consommateurs : La Chine (956 millions de tep*) et les États-Unis (564 millions de tep) totalisent 55 % de la consommation mondiale¹. En Chine, 80 % de l'électricité est produite par des centrales au charbon, 75 % en Inde, 56 % aux É.-U. et 48 % au Japon².

Pourcentage de production par rapport aux autres sources d'énergie : Le charbon représente 25 % de la production d'énergie mondiale.

Avantages : La répartition des réserves de charbon est plus équitable sur la planète que celle du gaz et du pétrole.

Impacts environnementaux : La combustion du charbon est très polluante et dégage du dioxyde de soufre (SO₂), des oxydes d'azote (NO_x) et du dioxyde de carbone (CO₂). Sa combustion contribue donc aux pluies acides et aux changements climatiques. De plus, la combustion du charbon dans les centrales thermiques génère deux sortes de cendres. Les premières sortent des fours des centrales thermiques et sont généralement enfouies dans le sol, où elles contaminent les nappes phréatiques souterraines. Les secondes sortent des cheminées sous forme de suies acides qu'on récupère en les pulvérisant d'eau, ce qui les alourdit et les fait tomber au sol. Elles sont alors entreposées dans des bassins. L'eau s'évaporant laisse une boue concentrée en métaux lourds et en produits toxiques. Des catastrophes environnementales ont lieu lorsque les digues de ces bassins se brisent ou ont des fuites. « Aux États-Unis, où la moitié de l'énergie est produite au charbon, on entrepose présentement [...] 100 millions de tonnes de cendres de charbon en vertu de méthodes de confinement non réglementées. [...] Au Canada, [des groupes environnementaux] s'inquiètent tout autant de l'absence de protection à long terme contre les fuites ou des dommages environnementaux³. »

Émissions de gaz à effet de serre  : 1000 g de CO₂ par kWh.

Impacts sociaux : Les conditions de travail dans les mines souterraines sont très difficiles, des accidents coûtant la vie à de nombreux mineurs, particulièrement dans les pays dits en développement ou émergents, sont fréquents. À titre d'exemple, plus de 6000 personnes meurent chaque année uniquement dans les mines de charbon chinoises. De plus, de nombreux mineurs sont atteints de silicose, une maladie due à la présence de silice dans le système respiratoire.

Réserves mondiales : Elles sont estimées à environ 1000 milliards de tonnes, soit environ 200 ans de consommation au rythme actuel⁴ .