Flux d'énergie primaire

Figure 1. La lumière du Soleil est cruciale pour la vie sur Terre. C'est aussi un flux d'énergie pour la Terre, fournissant la plupart de l'énergie pour d'autres flux d'énergie, comme le vent et l'hydroélectricité.

Un flux d'énergie primaire (appelé également flux primaire, flux d'énergie ou simplement flux sur le site de l'ENCYCLOPEDIE ENERGIE) désigne des processus naturels avec l'énergie qui peut être extraite et utilisée de manière utile. Les flux d'énergie comprennent le rayonnement solaire brillant du Soleil sur la Terre ou l'eau coulant en aval dans une rivière. L'énergie contenue dans ces flux primaires peut être exploitée pour fournir des services énergétiques tels que le chauffage domestique, le transport et la production d'électricité.

Les flux d'énergie sont l'un des deux grands types d'énergie que les humains récoltent dans la nature (l'énergie primaire), l'autre étant les combustibles primaires. La plupart de l'énergie et dans le cas des combustibles primaires et dans le cas des flux d'énergie primaires terrestres provient soit directement soit indirectement du Soleil (voir le flux d'énergie terrestre). Les flux primaires sont souvent diffus (ayant une faible densité énergétique), ce qui peut conduire à des impacts environnementaux surprenants. Il est difficile de comparer la densité énergétique ou l'impact environnemental des flux primaires et des combustibles (voir combustible primaire vs flux primaire). Conserver de l'énergie veut dire généralement utiliser moins d'énergie provenant de ces flux ou combustibles primaires (voir la conservation du combustible).

Les flux d'énergie primaire comprennent l'exploitation de l'énergie éolienne, l'énergie solaire (à la fois photovoltaïque et solaire thermique), l'hydroélectricité, l' énergie houlomotrice, l'énergie marémotrice et la géothermie. Comme les flux profitent de l'énergie des systèmes terrestres, ils ont tendance à se réapprovisionner en énergie. C'est pourquoi les flux sont généralement considérés comme renouvelables et durables (voir l'énergie renouvelable et durable). Malgré cela, il est possible d'utiliser les flux primaires de manière non durable, ce qui a été spécifiquement un problème avec l'énergie géothermique.

Actuellement, la comptabilisation de l'énergie ne suit que les flux primaires qui sont utilisés à des fins énergétiques telles que la production d'électricité. Il y a une grande quantité de puissance collectée des flux primaires qui n'est pas officiellement comptabilisée. Par exemple, les voiliers utilisent le vent et de nombreux navires utilisent les marées (ce qui est différent de la production électrique à partir de l'énergie marémotrice). Le plus grand flux utilisé est certainement la lumière du Soleil, et la façon la plus importante de son utilisation consiste à maintenir sur Terre la température confortable pour la vie.

La quantité d' énergie du Soleil est énorme, mais elle sert principalement à maintenir l'atmosphère à une température habitable, à évaporer l'eau pour le cycle hydrologique et à conduire le vent. Comme ce flux total d'énergie solaire est des milliers de fois supérieur à la consommation totale d'énergie par les humains, plusieurs personnes préconisent l'utilisation croissante d'énergie solaire. Le problème avec cette énergie c'est qu'elle est délivrée sur une zone très large (elle est très diffuse), et il est impossible (et cher) d'en récolter la totalité même si l'énergie est disponible.

Selon les calculs formels, les flux primaires ne fournissent qu'une petite fraction (~5 %) de l'énergie primaire actuelle, voir la figure 1. La quasi-totalité de cette énergie est consacrée à la production d'électricité. En raison des particularités thermodynamiques, les flux primaires ne génèrent pratiquement pas de chaleur résiduelle (l'utilisation de combustibles dans un moteur thermique crée de la chaleur résiduelle). Toute l'énergie récoltée avec succès à partir d'un flux primaire est utilisée pour produire de l'électricité (voir la limite de Betz pour savoir pourquoi pas toute l'énergie éolienne peut être récoltée). Cela signifie que bien qu'ils ne représentent que ~5 % de l'énergie primaire, les flux représentent ~20 % de la production électrique dont la plupart est constituée par l'hydroélectricité, l'énergie éolienne étant le deuxième contributeur. Différents pays ont des mix énergétiques très différents, veuillez consulter la production d'électricité pour une carte détaillée de la provenance de l'électricité dans différents pays du monde.

Figure 1. Seulement une petite fraction de l'énergie mondiale (représentée par des morceaux extraits d'un diagramme circulaire) provient des flux primaires. La plupart de cette énergie provient de l'hydroélectricité et une petite fraction constitue l'énergie éolienne, l'énergie solaire, l'énergie géothermique et l'énergie marémotrice. Étant donné que les flux primaires sont généralement utilisés pour produire de l’électricité, le pourcentage d’électricité produit par les flux primaires est d’environ 20 % (venant toujours principalement d’hydroélectricité), car les flux n’ont pas les mêmes limites de rendement thermique que les moteurs thermiques.

Confusion potentielle

Les gens confondent parfois les flux d'énergie avec d'autres concepts liés:

• L'électricité est une énergie qui circule, mais ce n'est pas un flux dans le sens dans lequel ce mot est utilisé ici. L'électricité est produite par des transformations énergétiques à partir de l'énergie primaire. Ce n'est pas une forme d'énergie primaire en soi mais une devise énergétique.

• La chaleur est une énergie qui circule. Plus précisément, c'est de l'énergie thermique qui passe du chaud au froid. C'est délicat, car il y a des moments où la chaleur peut être considérée comme une source d'énergie primaire lors de la prise d'énergie géothermique du sol. De même, quand on utilise la chaleur du Soleil, ce serait un flux. Quand quelque chose est simplement chaud et dégage de la chaleur, comme un feu, ce n'est pas un flux.

• Il y a aussi des flux de matières qui ne sont pas du tout de l'énergie. Cela désigne la façon dont certains matériaux, comme les métaux, se déplacent dans l'économie mondiale. Ce n'est pas de l'énergie primaire, donc ce n'est pas un flux.