Index

A

• Appareils électriques

C

• Centrales thermiques classiques
• Centrales nucléaires
• Centrales hydroélectriques
• Chaudières
• Chauffage des bâtiments
• Consommation brute
• Consommation finale
• Consommation brute mondiale
• Consommation d'énergie en Suisse
• Consommation d'énergie canton Neuchâtel
• Consommation eau chaude
• Consommation chauffage habitation
• Couplage chaleur-force

D

• Degrés-jours

E

• Energie: agents énergétiques primaires
• Energie: agents énergétiques secondaires
• Energie utile
• Energie grise
• Energie de ruban
• Energie renouvelable
• Energie non-renouvelable
• Ensoleillement

I

• Indice énergétique

P

• Prix de l'énergie
• Population

R

• Rendement
• Réserves mondiales

S

• Solaire thermique
• Solaire photovoltaïque

T

• Transformation des énergies

U

• Unités pour l'énergie et la puissance

V

• Valeurs énergétiques

Sources

Compilation des données publiées dans:

BP Statistical Review of World Energy 1995
Statistiques 2001, Service Cantonal de l'Energie
L'énergie en Suisse, 2002, Electricité Romande

Appareils électriques

Puissance de consommation de quelques appareils électriques et énergie moyenne consommée par ménage (2-3 personnes). On compte 3'575'000 ménages en Suisse en 2000.

Centrales thermiques classiques

Principe

Ce sont des installations qui convertissent de l'énergie chimique en énergie électrique. Elles sont alimentées par des combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) ou par de la biomasse ou par les déchets et les ordures ménagères. L'énergie brute ainsi fournie est convertie en énergie calorifique qui actionne à son tour des turbines à gaz ou à vapeur. La turbine alimente ensuite un alternateur produisant de l'électricité. Le rendement d'une telle centrale est d'environ 40%. Ceci est dû aux pertes thermodynamiques fondamentales au niveau de la turbine (transformation de chaleur, énergie désordonnée donc de basse qualité, en énergie mécanique, énergie ordonnée donc de qualité supérieure).

Production

les centrales électrique thermiques classiques ne produisent qu'une très faible partie des besoins d'électricité en Suisse: 3, 7% de la consommation, soit 2'620 mio kWh (2001). La part de production d'électricité par les centrales thermiques dans le canton est de 7%, soit une production annuelle de 75 mio kWh dont 6,2 mio kWh sont produit à Cornaux, 29,1 mio kWh à Cottendart.

Unités: 1mio kWh= 1GWh=3,6 TJ 1mio kWh est équivalent à 100'000 litres mazout = 87 TEP

Centrales nucléaires

Principe

les centrales nucléaires produisent de l'électricité en convertissant de la chaleur en énergie électrique. Sur ce point le principe est semblable à celui des centrales thermiques classiques, sauf qu'ici le combustible utilisé pour la production d'énergie calorifique est de l'uranium (au lieu des combustibles classiques). Pour des raisons techniques, la température de travail est inférieure à celle obtenue dans les centrales classiques. Le rendement d'une centrale nucléaire est légèrement inférieur: 30-35%.

Production

les centrales nucléaires ont produit le 36,1% de l'électricité en Suisse , soit 25'293 mio kWh annuelle en 2001. L'énergie (ou consommation) brute indique la quantité d'énergie qu'il a fallu fournir à la centrale compte tenu d'un rendement moyen de 33%. Dans ce cas, la consommation brute s'élève à 75'600 mio kWh.

Unités: 1mio kWh= 3,6 TJ 1mio kWh est équivalent à 100'000 litres mazout = 87 TEP

Centrales hydroélectriques

Principe

les centrales hydrauliques sont habituellement classées en deux catégories: les centrales à accumulations (barrage haute chute) et les centrales au fil de l'eau (basse chute). Dans les deux cas, l'aménagement hydroélectrique comprend une installation de retenue d'eau, des turbines à eau qui actionnent à leur tour les alternateurs produisant de l'électricité. Le rendement moyen est très bon (plus de 85%), puisque dans ce cas (et contrairement à ce qui se passe dans des usines thermiques classiques ou non), on transforme une énergie de bonne qualité (énergie potentielle dans les barrages) en une autre forme d'énergie de qualité (électricité).

Production

les centrales hydrauliques produisent environ le 60 % de l'électricité en Suisse. A titre de comparaison, cette forme d'énergie primaire couvre le 99% de la production d'énergie électrique en Norvège, le 70 % en Autriche, le 13% en France. Les centrales à accumulations (barrages) ont la particularité de pouvoir être arrêtées et réenclenchées facilement, permettant ainsi d'ajuster la production de l'énergie en fonction des besoins (production durant les pics d'utilisation; diminution de la production durant la nuit).

Unités: 1mio kWh= 3,6 TJ 1 mio kWh est équivalent à 100'000 litres mazout = 87 TEP

Chaudières

Il en existe de différents types, alimentées par le gaz, le mazout ou le bois. Leur rendement est donné ci-dessous (association minergie):

Sources

Association Minergie

Chauffage des bâtiments

Le chauffage des maisons d'habitation et des bâtiments administratifs s'est bien amélioré au cours des ans, diminuant d'un facteur 10 depuis les années 1950-1970. Les surcoûts sont compris entre 5 et 10 % du coût des bâtiments. Selon les périodes et les exigences, les consommations ont été les suivantes:

Sources

Constructions et émission polluantes, Publication de Bernard Matthey, Ingénieurs-Conseils SA

Consommation brute

C'est la quantité d'énergie primaire consommée par un système pour produire une certaine quantité d'énergie utile. (Voir Energie: agents...)

Pour la Suisse

Unités: 1mio kWh= 3,6 TJ 1 mio kWh est équivalent à 100'000 litres mazout = 87 TEP

Consommation finale:

C'est l'énergie disponible livrée et facturée aux consommateurs finaux juste avant son utilisation dans des systèmes énergétiques (chaudières, moteurs, ampoules...). La consommation finale diffère de la consommation brute puisqu'il a fallu transformer et transporter l'énergie. (Voir Energie: agents...)

Pour la Suisse

Nombre d'habitant: 7'209'000 Nombre de ménages: 3'575'000

Unités: 1mio kWh= 3,6 TJ 1 mio kWh est équivalent à 100'000 litres mazout = 87 TEP

Consommation brute mondiale

La consommation brute mondiale quantifie l'énergie nécessaire pour produire les différentes formes d'énergie qui seront effectivement disponibles dans différents pays. Le tableau ci-dessous donne l'énergie totale. L'histogramme précise en plus la proportion des formes d'énergie utilisées. (Voir "Chiffres clés")

Unités: 1 mio TEP= 41'900 TJ = 11'600 mio kWh

Remarque

La consommation brute en Suisse a passé de 23,8 mio TEP en 1994 à 28,0 mio TEP en 2001

Consommation d'énergie en Suisse

En 2000, la Suisse compte 7'209'000 habitants répartis en 3'575'000 ménages, soit 2,02 habitants/ménage. On distingue la consommation brute, la consommation finale ainsi que la consommation finale des ménages. Deux séries de données sont présentées pour chaque cas: l'énergie utilisée par l'ensemble de la Suisse et l'énergie par habitant.

Consommation brute par an

Unités: 1 mio kWh=3,6 TJ; 1 TEP= 41'900 MJ = 11'600 kWh

Consommation finale par an

Unités: 1 mio kWh=3,6 TJ; 1 TEP= 41'900 MJ = 11'600 kWh

On constate que la consommation finale représente environ le 74% de la consommation brute, les pertes étant dues aux transformations d'énergie.

Consommation finale dans les ménages

La consommation des ménages, qui ne prend donc pas en compte l'énergie grise et tous les services, est le type de consommation le plus directement influencé par les mesures d'économie individuelles.

Unités: 1 mio kWh=3,6 TJ; 1 TEP= 41'900 MJ = 11'600 kWh

La quantité de combustibles pétroliers ne tient pas compte des transports, pour lesquelles il faut compter entre 500 et 1500 litres de pétrole par an pour un parcours de 10'000 km.

Remarques

L'énergie brute totale consommée annuellement par chaque habitant est de 45'060 kWh, ce qui correspond à 3,9 tonnes de produits pétroliers (TEP).

La puissance moyenne utile consommée par chaque habitant est de 3,9 kW. Si on compare cette valeur à la puissance utile qu'un 'esclave' humain pourrait produire et qui se monte à 50-100 W, on voit que notre niveau de vie revient à utiliser 40 à 80 'esclaves' en continuité...

Consommation d'énergie dans le canton de Neuchâtel

Le canton de Neuchâtel compte 167'000 habitant. La population du canton représente le 2,3 % de la population Suisse et consomme le 1,9 % de l'énergie totale du pays.

Le tableau donne la consommation finale pour l'ensemble du canton, ainsi que la consommation finale par habitant.

Unités: 1 mio kWh=3,6 TJ; 1 TEP= 41'900 MJ = 11'600 kWh

Consommation eau chaude

La consommation d'eau chaude dépend beaucoup des situations et peut varier entre 20 et 80 litres par jour et par personne. Une moyenne de 50 litres par personne et par jour est généralement admise.

Nombre de ménages en Suisse en 2000: 3'575'000; 7'209'000 habitants

Unités: 1 kWh= 3,6 MJ
1 kWh est équivalent à 0,1 litres produit pétrolier = 0,087 kg produit pétrolier

Part de la consommation d'eau chaude (2001)

La consommation d'énergie pour l'eau chaude représente environ le 10% de la consommation des ménages.

Consommation chauffage habitation

La consommation pour le chauffage des bâtiments varie en fonction des usages et des utilisateurs. Un hôpital nécessite davantage de chauffage qu'une maison d'habitation ou des bureaux. De plus, il faut distinguer la consommation des bâtiments existants de celle des bâtiments neufs et considérer les améliorations qui peuvent être raisonnablement apportées aux bâtiments existants. On utilise l'indice énergétique pour quantifier la consommation de chauffage des habitations. Cet indice représente la quantité d'énergie utilisée par an et par unité de surface de l'habitation.

Unités: 1 kWh= 3,6 MJ
1 kWh est équivalent à 0,1 litres produit pétrolier = 0,087 kg produit pétrolier

Exemple

Si un ménage occupe une surface habitable de 100 m² la consommation annuelle moyenne pour le chauffage serait égale à 10'000 kWh, soit le 55% de sa consommation énergétique totale.

Couplage chaleur-force

Les systèmes de couplage chaleur-force produisent simultanément chaleur et électricité. C'est le cas des centrales thermiques où la chaleur est (partiellement) récupérée pour le chauffage de bâtiments. C'est le cas aussi des usines d'incinération où une partie de la chaleur dégagée par la combustion des ordures est dirigée sur une turbine à gaz produisant de l'électricité.

Degrés-jours

Les degrés-jours (DJ) sont une donnée météo significative de la rigueur climatique. Ils sont définis comme l'écart entre la température intérieure prise à 20° et la température extérieure moyenne mesurée pendant 24 h. On ne comptabilise les DJ que si la température extérieure est inférieure à 12°C. (On considère qu'à partir de 12°C il y a 'gain' gratuit)

Les normes adoptées pour définir les degrés-jours peuvent différer selon les situations. Pour l'administration et l'habitat on utilise des DJ(20/12).

On admet par contre que les locaux d'un hôpital sont à 22°C et dans ce cas l'on comptabilise les degrés-jours dès que la température extérieure est inférieure à 14°C. Pour un hôpital on utilise des DJ(22/14).

Energie: agents énergétiques primaires

Ce sont les sources d'énergie que l'on trouve dans la nature et les phénomènes naturels. Ces agents n'ont pas encore été transformés, et peuvent être directement utilisables pour fournir de l'énergie ou non: bois, charbon, produits pétroliers, énergie solaire...

Le pétrole brut provient de Libye (49%), du Nigéria (32 %), d'Algérie (10%), d'Iran.

Le gaz provient d'Allemagne (46%), de France (24%), des Pays-bas (20%) de Russie (11%)

Energie: agents énergétiques secondaires

Ce sont les différentes formes sous lesquelles l'énergie est disponible après transformation d'énergie primaire: électricité, essence, mazout...

Les produits pétroliers raffinés proviennent des Pays-Bas, de la France, d'Allemagne, etc.

Energie utile

C'est l'énergie sous la forme finalement utilisée par le consommateur.

Par exemple: chaleur pour les habitations et l'eau sanitaire, travail fourni par des moteurs électriques ou thermiques, lumière, etc.

Energie grise

L'énergie grise est la quantité d'énergie consommée de façon indirecte par l'utilisation d'objets et de services qui eux-mêmes ont nécessité de l'énergie pour leur préparation.

Les estimations montrent que l'énergie grise représente plus du tiers de la consommation énergétique totale d'un ménage en Suisse. Ceci concerne tout particulièrement les secteurs de l'alimentation (thon mis en boîte, par exemple), de la construction, des emballages.

Energie de ruban

L'énergie de ruban représente la quantité d'énergie utilisée en 'stand-by'. La puissance nominale des dispositifs assurant cette fonction est certes faible, mais les dispositifs sont alimentés en continuité. En additionnant la puissance de tous les 'stand-by' dans un ménage (horloge de cuisinière, hi-fi, ordinateur, TV, magnétoscope, etc), on arrive à près de 45 W pour un ménage, soit 400 kWh d'énergie consommée par an. (Puissance totale utilisée en Suisse: 155 MW, ce qui est presque la puissance d'une demi centrale nucléaire comme celle de Beznau I...)

Energie renouvelable

C'est une forme d'énergie inépuisable qui est fournie en continuité par la nature: énergie solaire (rayonnement, éolienne, biomasse, hydraulique), énergie thermique souterraine (géothermie).

Energie non-renouvelable

C'est une forme d'énergie épuisable, dont les réserves diminuent: charbon, pétrole, gaz naturel, uranium ne sont disponibles qu'en quantité finie (voir Réserves mondiales)

Ensoleillement

L'ensoleillement dépend des régions du monde. La puissance maximum qui arrive sur un mètre carré de surface terrestre est de 1000 W/m².

L'ensoleillement varie en outre au cours de la journée et selon les conditions météorologiques.Il est donc nécessaire de pouvoir stocker l'énergie solaire.

Dans le canton l'ensoleillement est le suivant:

Unité: 1kWh=3,6 MJ; 1 an= 31 mio secondes

Indice énergétique

C'est la quantité d'énergie utilisée par an et par mètre carré de surface pour chauffer un local. Voir Chauffage habitation.

Prix de l'énergie

Population en millions habitants

Rendement de quelques machines

Réserves mondiales

Solaire thermique

L'énergie solaire est abondante (1'130 kWh/m².an): si la moitié de la surface des toitures neuchâteloises était recouverte de capteurs solaires, ce qui représente environ 4,5 mio de m², la production annuelle de chaleur d'origine solaire correspondrait à la totalité des besoins thermiques du canton (2'300 mio kWh en 99).

L'énergie solaire thermique, dans nos régions, est le plus souvent mise en valeur pour la préparation de l'eau chaude sanitaire et plus rarement pour le chauffage des bâtiments. Cette technologie s'applique aussi bien à de nouvelles constructions qu'à des bâtiments existants, quelle que soit leur affectation et leur taille.

Dimensionnement

Pour la seule préparation de l'eau chaude sanitaire, une estimation sommaire donne 4 à 10 m² de capteurs vitrés pour une villa et de 0,5 à 2 m² par personne dans un immeuble locatif. Le boiler (stock solaire) qu'il est nécessaire d'installer dans le local technique sera dimensionné à raison de 40 litres environ par m² de capteur vitré.

Production

Apport solaire net de 300 à 600 kWh/an, soit équivalent à 30 à 60 litres de mazout par m² de capteur et par année.

Prix

Solaire thermique: 0,12 à 0,25 Fr/kWh

Solaire photovoltaïque

L'énergie solaire est abondante (1'130 kWh/m².an): si la moitié de la surface des toitures neuchâteloises était recouverte de cellules photovoltaïques, ce qui représente environ 4,5 mio de m², la production annuelle d'électricité d'origine solaire s'élèverait à 500 mio kWh, soit à la moitié des besoins cantonaux (1'008 mio kWh en 1999) .

Les panneaux photovoltaïques permettent de transformer entre 6 et 15 % du rayonnement solaire en électricité. Les centrales d'une certaine importance injectent l'énergie ainsi produite dans le réseau électrique après élévation de sa tension à l'aide d'un onduleur.

Dans les installations en îlots (maisons isolées), l'électricité photovoltaïque est stockée dans des batteries d'où elle peut être prélevée selon les besoins, sous une tension de 12 à 24 V.

Dimensionnement

Pour une maison de vacances isolée, 5 m² de cellules permettent de faire fonctionner quelques lampes, une pompe à eau, un réfrigérateur, une TV.

Une surface de 30 m2 produit dans nos régions environ 3'000 kWh d'électricité par année. Ceci correspond approximativement à la consommation annuelle d'électricité d'un ménage moyen.

Prix

1 Fr/kWh

Transformation des énergies

En théorie n'importe quelle forme d'énergie peut être transformée en n'importe quelle autre forme d'énergie. En pratique cependant, les coûts, le rendement, etc limitent les types de transformation.Cela signifie que la restriction ou la pénurie d'une des défférentes formes d'énergie n'aura pas la même incidence sur la société.

Unités pour l'énergie et la puissance

Unités d'énergie:

Unités de puissance:

Valeurs énergétiques des différents agents:

Unités: 1 kWh= 3,6 MJ 1 mio kWh=3,6 TJ 1 TEP= 41'900 MJ = 11'600 kWh