Energie-Physique | Dr. Goulu

De quelle façon l'électricité permet-elle de nous chauffer ?

Thu, 13 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

il y en a au moins 3:

La façon qui a 100% de rendement mais qui est un peu dommage : la faire passer dans des .
La façon qui a 100% de rendement aussi, mais beacoup moins dommage : la faire passer dans des ordinateurs
La façon qui a ~300% de rendement (plus précisément de (COP)) : en la faisant passer dans une .

Notes de bas de page

La source de l'énergie, l'énergie disponible, la faible valeur de l'entropie, au moment de la création de l'univers, est-elle comprise par les physiciens ?

Fri, 17 Jan 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Déjà les physiciens ne comprennent pas le mot “création”.

Ils préfèrent “origine de l’Univers”, avec un U majuscule à s’il vous plaît. Parce que si Univers n’a pas de majuscule, alors rien n’a le droit d’en avoir une tellement Il est Grand.

Ensuite, . C’est juste un nombre qui reste constant lors des transformations d’un système fermé, c’est l’invariant qui correspond à la symétrie des lois de la physique par décalage dans le temps selon le génial .

Si on met de côté le fait qu’on ignore si l’Univers est un système fermé et si les lois de la physique étaient les mêmes à l’époque du , alors il n’y a pas de “source” de l’énergie : l’énergie totale de l’Univers doit rester constante.

Et cette “énergie disponible”, on a aucune idée de ce qu’elle vaut, mais elle pourrait bien être nulle. Zero. Nada. C’est l’hypothèse de l’ par exemple.

Pour finir, les thermodynamiciens vous diront que vous inversez la cause et l’effet : vous demandez pourquoi l’entropie augmente au cours du temps, alors que pour eux le temps est le nom donné au gradient d’entropie.

Vous le voyez, les physiciens ont une compréhension de l’origine de leur Univers très différente de celle décrite par votre question.

Est-il vrai que le nucléaire est l'énergie qui engendre le moins de décès par unité produite ?

Sat, 21 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Plusieurs études indépendants ont montré que c’est bien le cas.

La première et la plus académique était :

Markandya, A., & Wilkinson, P. (2007). Electricity generation and health. Lancet. ( )

mais ne compare que les énergies fossiles

D’autres travaux plus récents ont confirmé les résultats et intégré l’éolien et le solaire , notamment

Brian Wang, (2012) sur NextBigFuture

Pourquoi le moteur à combustion a-t-il prévalu sur le moteur électrique au début de la voiture ?

Wed, 18 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

C’est une excellente question.

Parce que les gens ne le savent pas, mais :

En fait, au début de la voiture ce sont les moteurs électriques et à vapeur qui prévalaient sur les moteurs à combustion:

En 1900, sur 4192 véhicules fabriqués aux , 1575 sont électriques, 936 à essence et 1681 à vapeur. ( )

la première voiture à avoir atteint 100 km/h était électrique : , en 1899:

(vous imaginez ? 100 km/h là dedans ? ou plutôt là dessus ? la jugulaire pour tenir la casquette est indispensable….)

Les raisons qui ont conduit à l’adoption massive des voitures à essence sont encore débattues par les historiens ( voir pour détails et références), mais les questions d’aujourd’hui étaient encore plus d’actualité avec les batteries de l’époque : autonomie et temps de recharge …

Lors d’un cours sur l’innovation j’avais du défendre l’idée que les voitures électriques avaient eu leur chance, et l’avaient perdue… Je reste persuadé que les batteries solides solidaires du chassis sont une mauvaise idée. Ca va obliger à développer un colossal réseau de distribution d’électricité.

Deux alternatives me semblent dignes d’intérêt:

les batteries amovibles qu’on remplace par des chargées dans des stations services en quelques minutes
les batteries à flux redox, qui utilisent des électrolytes liquides qu’on peut remplacer dans les stations services en quelques minutes. ( voir )

Combien de temps pour atteindre les 50% de consommation d'énergie renouvable ?

Mon, 16 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Selon un rapport américain les renouvelables atteindront 30% de l’énergie primaire mondiale en 2050.

Mais la consommation d’énergie totale augmentera de 47% dans le même temps. Autrement dit, les renouvelables serviront à augmenter la production d’énergie, pas à diminuer l’énergie fossile…

Donc les renouvelables représenteront 50% quand la consommation d’énergie aura doublé, au pif vers 2070.

Notes de bas de page

Est-ce que l'hydrogène pourra remplacer les hydrocarbures pour la mobilité ?

Sun, 15 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Les hydrocarbures se trouvent dans le sol, l’hydrogène pas.

Tout le monde pense que l’hydrogène est produit par électrolyse de l’eau (ce qui nécessite l’énergie produite lorsqu’on brûle l’hydrogène…) , mais ce n’est que très marginalement le cas. On utilise plutôt le :

$CH_4 + 2H_2O \rightarrow CO_2 + 4H_2$

En gros, on produit le CO2 dans l’usine qui produit l’hydrogène, et à partir d’un volume de gaz naturel et d’eau, on vous fournit un volume 4 fois plus grand d’hydrogène difficile et dangereux à stocker …

Bref, c’est techniquement possible, oui, mais économiquement, l .

En passant, la bonne façon d’utiliser l’hydrogène est la , beaucoup plus efficiente que de brûler l’hydrogène dans un piston ou un réacteur. Une fois que je demandais à un spécialiste pourquoi on ne faisait pas de piles à combustible à gaz naturel, il m’a dit “ah, ce serait le Graal qu’on recherche depuis que la NASA a mis des piles à combustible dans les capsules Apollo, mais on a jamais réussi, on a du se rabattre sur l’hydrogène…”

Si on reproduisait un soleil d'un diamètre d'un kilomètre, en laboratoire, serait-il assez puissant pour alimenter en énergie gratuite la planète au complet ?

Tue, 05 Nov 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Gratuite, certainement pas. Les gens qui auraient développé ce truc voudraient au minimum gagner leur vie, et si possible au moins aussi bien que des cheikhs du pétrole. Et puis il faudrait amener cette énergie chez vous, et les gens qui construisent les lignes veulent aussi être payés etc. Bref, on vous vendra cette énergie au prix maximisant le profit, exactement comme maintenant.

Car réalisez bien que vous ne payez pas le pétrole. Le pétrole au fond d’un puits ne coûte strictement rien. Vous payez uniquement les gens qui l’extraient, le transforment, le transportent, le stockent, et des tas de fonctionnaires via les taxes.

Pour en revenir à votre Soleil artificiel, le problème est que la ne marche pas en petit. Il faut une étoile. Ou alors, c’est TRES compliqué .

Le projet est en train de construire un réacteur qui devrait produire de l’énergie comme ça.

Le site ne fait pas loin d’un km :

Le réacteur proprement dit sera dans ce bâtiment qui doit bien faire 50m de diamètre (ya des gens, si vous regardez à la loupe…)

Et l’intérieur sera comme ça:

La partie torique au centre contiendra 840 m3 de plasma de deuterium et tritium (des isotopes de l’hydrogène).

Si ça marche, il produira 500 MW environ, mais en consommera à peu près autant pour fonctionner …

Ensuite, il y aura , d’une puissance de 2000 MW.

Il en faudrait environ 1500 pour fournir l’énergie que nous consommons actuellement sur la planète.

Ca ne sera pas demain, et absolument pas gratuit.

Notes de bas de page

Comme les aimants permanents rebâtissent leur champs magnétiques d’où vient l’énergie nécessaire pour le faire ?

Fri, 25 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

ils ne les “rebâtissent” jamais. L’énergie potentielle d’un champ magnétique est fournie lors de la fabrication de l’aimant, par un courant électrique dans un électroaimant par exemple. Ensuite le champ ne varie plus. Il peut être déformé par d’autres phénomènes magnétiques, mais ça ne modifie pas l’aimantation.

Vous pouvez voir ça comme le champ gravitationnel d’une masse. Une fois que la masse est formée, elle garde “son” champ. Ou elle déforme le champ existant d’une manière constante comme vous préférez, ça ne change rien.

De même un aimant génère une déformation constante du champ électromagnétique, et la ferraille et les autres aimants tombent dedans.

Pourquoi le nucléaire au thorium n'a-t-il pas plus de succès aujourd'hui ?

Thu, 24 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Parce qu’il faut tout refaire à partir de zéro : toute la filière de combustible, la construction de réacteurs différents, la courbe d’expérience avec les inévitables accidents, la gestion des déchets etc.

Je suis persuadé que si les militaires n’avaient pas encouragé, voire initié toute la filière nucléaire, on aurait choisi le thorium et on aurait eu beaucoup moins de problèmes de sécurité et de déchets.

Maintenant, c’est malheureusement trop tard.

Du moins chez nous, parce que la Chine continue, et même accélère le développement de réacteurs au thorium

Notes de bas de page

Pourquoi l'air comprimé dans des reservoirs n'est pas considérer pour le stockage d'énergie puisque c'est la deuxième meilleur méthode ?

Sat, 19 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’article que vous mentionnez parle de , stockage magnétique à supraconducteurs, une technologie qui n’existe pas encore en grand.

Le stockage à air comprimé s’appelle CAES et nécessite :

Des pompes et moteurs à air isothermes, très complexes, sans quoi il faut stocker la chaleur produite par la compression (adiabatique) dans un second système, à côté de l’air comprimé
Un gros réservoir étanche pouvant stocker une énorme quantité d’air, car la de l’air comprimé n’est vraiment pas terrible. Il existe quelques sites pilotes dans le monde utilisant des mines désaffectées notamment.

Bref, je ne vois pas ce qui vous permet de dire que c’est la “deuxième meilleure méthode”.

Pourquoi l'énergie ne peut-elle pas être produite à partir de chaleur puisque l'énergie est de la chaleur ?

Thu, 17 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

La chaleur par rapport à quoi ?

La chaleur correspond à un déplacement de particules, pour pouvoir l’exploiter il faut que le dispositif soit plus froid.

Exemple célèbre : la

, un nano-moteur mu par le mouvement brownien:

Là, c’est une bonne maîtrise du qui est nécessaire pour montrer que ces systèmes peuvent fonctionner, mais nécessitent qu’on leur apporte de l’énergie de l’extérieur conformément aux lois susmentionnées. Dans le cas de la roue à cliquet, c’est d’ailleurs Feynman lui-même qui a montré que ce moteur ne fonctionne que si la température T1 est plus élevée que T2, et que la puissance du moteur ne dépasse pas celle prévue par l’

Comment une pile au citron produit-elle de l'électricité ?

Wed, 11 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

La pile au citron (ou à la patate) ne marche pas au citron (ou à la patate) mais au cuivre et au zinc des électrodes

L’acide citrique (contenu dans le jus de citron) est ce qu’on appelle un électrolyte. C’est-à-dire un milieu qui attire les ions des métaux et dans lequel ils peuvent circuler. Les ions sont des petites particules chargées positivement ou négativement. Les particules chargées négativement sont les électrons. Le zinc est un métal qui perd facilement des électrons et le cuivre en accepte facilement. Dans le liquide (le citron), les électrons quittent le zinc pour aller au cuivre. ( sur SimplyScience)

Peut-on contourner la loi de conservation de l'énergie ?

Wed, 28 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Oui c’est vraiment dangereux.

Le démontré mathématiquement en 1918 prouve que l’énergie est l’ “invariant par translation dans le temps”, qui résulte du fait que les lois de la physique ne varient pas dans le temps.

Enfreindre la loi de conservation de l’énergie, c’est donc contraindre l’Univers à ne plus se comporter demain comme il se comporte aujourd’hui.

N’essayez même pas !

Comment le concept d'énergie a évolué au cours des avancées scientifiques ?

Mon, 19 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Ce terme grec originel signifie « force en action », par opposition à δύναμις / dýnamis signifiant « force en puissance »; a utilisé ce terme « au sens strict d’opération parfaite », pour désigner la réalité effective en opposition à la réalité possible.

C’est en 1717 que le terme d’énergie est employé pour la première fois par dans un sens qui s’oriente vers l’acception physique contemporaine. En 1807 emploie lui aussi le terme energy pour désigner un concept encore vague. Malgré ce flou, son adoption constitue une avancée significative dans la précision expressive. En effet, précédemment c’est le mot force qui est employé pour désigner indifféremment les concepts contemporains de , d’énergie et de . Cet usage s’était notamment répandu avec le d’ qui emploie le mot force dans sa formulation des équations de la dynamique. Le terme de sera lui proposé en 1829 par , participant à préciser encore davantage les concepts distincts utiles à la physique. Cependant les termes et leurs distinctions conceptuelles mettront encore du temps à se répandre. Ainsi encore en 1847 tout en soulignant la généralité et l’importance de la , en développera l’idée dans un livre intitulé Űber die Erhaltung der Kraft (Sur la conservation de la force). En 1850, propose explicitement d’adopter le terme energy plutôt que force. Une autre avancée importante est la formulation en termes modernes de la conservation de l’énergie mécanique réalisée par en 1853. Malgré ce progrès significatif, il faudra encore attendre 1875 pour voir énergie apparaître dans la littérature scientifique française.

(…)

l’énergie est aujourd’hui définie comme la « capacité d’un ou d’un à produire du mécanique ou son équivalent ».

Dans un cadre plus formel, elle est définie comme « la grandeur physique qui se conserve lors de toute transformation d’un système physique fermé ».

Elle est sous-tendue par le . Le qualificatif fermé ou isolé est précisé pour éviter une interprétation qui créditerait la possibilité d’un .

Ainsi , un des les plus influents de la seconde moitié du , décrit l’énergie dans ses comme une grandeur que l’on définit comme constante pour un système isolé.

(…)

Ce principe empirique a été validé, bien après son invention, par le (en 1918). La loi de la conservation de l’énergie découle de l’homogénéité du temps.

A mon humble avis, un siècle après le génial Théorème de Noether , plus personne ne devrait voir l’énergie comme un mystérieux fluide. Ce n’est que le nombre qui reste constant lors des transformations d’un système isolé.

Voir

Notes de bas de page

Quelle est la répartition des sources d'énergie dans le monde ?

Wed, 14 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Pour l’ c’est (en 2015):

Charbon+lignite : 28,1 %
Pétrole : 32,0 %
Gaz naturel : 21,6 %
Nucléaire : 4,9 %
Hydroélectricité : 2,4 %
Biomasse+déchets : 9,6 %
Autres (géothermie, solaire, éolien, chaleur récupérée, etc.) 1,5 %

Mais cette façon de calculer se base sur l’énergie thermique et est défavorable aux sources “directes” d’électricité comme l’hydroelectricité, le photovoltaïques ou l’éolien. En ramenant tout en unités électriques, on obtiendrait environ 6,9 % pour l’hydroélectricité et 3,5 % pour les autres EnR hors biomasse, ce qui porte la part des énergies renouvelables à 20,6 % en 2013.

Pourquoi l'eau est-elle privilégiée pour le stockage de l'énergie ?

Wed, 31 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Parce qu’il faut d’énormes masses, et si possible de grandes hauteurs pour stocker beaucoup d’energie dans le faible champ de gravité de la Terre.

Faites le calcul : 1 tonne à 10m de haut ne “contient” que e=mgh = 100'000 Joules, mais 1 miserable kWh à 10 centimes, c’est 3'600'000 Joules, 36 fois plus. Si vous n’avez pas des millions de tonnes à soulever, si possible de centaines de mètres, vous allez juste stocker de quoi alimenter un coucou suisse

En prime, l’eau est quand même vachement pratique à stocker dans un lac de forme quelconque, à pomper, à turbiner avec un excellent rendement; on peut la doser avec un simple robinet, parfois elle tombe toute seule du ciel, et on peut même la boire après…

Les centrales nucléaires pourront-elles passer de la fission à la fusion d'ici quelques années ?

Tue, 23 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Absolument pas.

on ne peut pas transformer une centrale nucléaire actuelle en , ça n’a juste rien à voir. Au grand max on pourrait peut-être récupérer les turbines et alternateurs …
“d’ici quelques années”, entre 2025 et 2035, le prototype devrait éventuellement arriver à produire quelques dizaines de megawatts, après avoir coûté le quadruple du budget si tout va bien
devrait produire 2 GW vers 2040. Avec les retards habituels dans ce domaine, 2050 parait plus vraisemblable (voir )

Pendant ce temps, les panneaux et centrales solaires continueront à exploiter un réacteur à fusion naturel, stable, pas cher et disponible partout…

La gravité peut-elle être utilisée comme énergie renouvelable ?

Mon, 22 Jul 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Non. Ou plutôt oui, mais une seule fois.

Dans les usines hydrauliques par exemple, on extrait l’énergie potentielle dans le champ gravitationnel de l’eau qui tombe d’une chute.

Mais ensuite c’est l’énergie reçue du Soleil qui fait remonter l’eau des océans dans les nuages et rend l’hydraulique “renouvelable”.

Fondamentalement, le champ de gravité est un : tout cycle y est à énergie nulle. Ou autrement dit : il faut dépenser autant d’énergie pour remonter un caillou à une hauteur h que ce qu’il restitue en descendant de la hauteur h, quel que soit le moyen de monter ou de descendre.

Quand développerons-nous des stations géothermiques ?

Thu, 20 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Quand ça sera rentable. Aux endroits où ça l’est, il y en a déjà. En Islande par exemple, mais plutôt pour le chauffage que pour l’électricité (pour ça ils ont des barrages hydroélectriques…).

Ailleurs il y a pas mal de pompes à chaleur, au risque de pomper plus de chaleur que le sol ne peut en fournir (0.4 watt/m2 en moyenne selon mon souvenir, c’est vraiment pas beaucoup), et on peut aussi déclencher des tremblements de terre en faisant de la fracturation hydraulique pour augmenter la surface , donc c’est pas la panacée…

Notes de bas de page

Peut-on mesurer l’énergie d’une âme humaine ?

Wed, 12 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

, et ce n’est pas du tout ce que vous croyez. En particulier on ne peut rigoureusement pas mesurer l’énergie de quoi que ce soit. On peut mesurer des masses, des forces, des vitesses, des températures, des longueurs d’onde etc. et utiliser des formules du genre $E=m.c^2, E=m.g.h , E = \hbar\omega = h\nu = \frac{h c}{\lambda}$

pour calculer un nombre qu’on appelle “énergie” et qui a la propriété magique de se conserver au cours des transformations d’un système isolé. J’ai écrit “magique” parce que le contexte me semble approprié, mais en réalité c’est une bête conséquence du génial

Bref, votre question se ramène à une autre : quelles sont les caractéristiques mesurables d’une “âme humaine” ?

S’il n’y en a pas, j’ai bien peur que la réponse soit E=0 …

Mais ne vous formalisez pas, c’est peut-être le cas de l’Univers entier ( ) …

Des particules sont-elles créées à partir de l'énergie libérée lors du Big Bang ? Pendant l'expansion, l'énergie continue est-elle convertie en matière ?

Thu, 06 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

, il n’existe pas d’ “énergie pure”. L’énergie est juste un nombre qui reste constant lors des transformations d’un système isolé.

Pour autant que l’Univers respecte les conditions du (ce qui n’est pas sur…), la somme de la matière “normale, de la matière noire, de l’énergie “normale” et de l’énergie noire est restée constante depuis le Big Bang a maintenant. Et peut-être même “avant” le Big Bang, si ça a un sens.

Une idée assez intéressante pour qu’Albert Einstein se soit arrêté de traverser une rue au beau milieu du trafic pour y réfléchir est que cette énergie totale vaut … zéro. C’est le

D'où provient l'énergie circulaire "éternelle" des électrons ?

Tue, 04 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Les électrons n’ont pas d’ “énergie circulaire”, ils n’orbitent pas autour du noyau, sinon ils émettraient des ondes électromagnétiques qui leur feraient perdre cette énergie.

Autour du noyau, les électrons doivent être vus comme des ondes stationnaires remplissant les , chacune ayant un niveau d’énergie bien déterminé.

Rappel : , c’est juste le nombre qui reste constant lors des transformations d’un système isolé selon le théorème de Noether.

Si le Big Bang a déclenché l'expansion de l'Univers, celui-ci ne devrait-il pas finir par s'arrêter de grandir, l'énergie se dissipant ?

Mon, 27 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

L’énergie se dissipant où ?

Quand un vaisseau de l’Empire explose sous les lasers de Luke Skywalker, les débris partent dans toutes les directions avec une certaine énergie cinétique. La gravitation tendra à rassembler les morceaux, mais si leur vitesse est supérieur à la (très basse) vitesse de libération, ils iront vers l’infini (et au delà…). Leur énergie cinétique diminuera un peu, d’exactement autant que leur énergie potentielle dans le champ gravitationnel des autres débris augmentera. Aucune énergie ne se dissipera.

Le Big Bang n’est pas une explosion, mais les galaxies sont quand même des débris s’éloignant les uns des autres. A des vitesses très élevées. Et même de plus en plus élevées, bizarrement.

Il n’y aura pas de Big Bounce.

Pourquoi (certains ou pas) les physiciens croient-ils que la somme de l'énergie de l'univers est fixe ?

Sun, 26 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Il faut bien comprendre que . C’est juste un nombre qui reste constant lors des transformations d’un système isolé. Le a démontré mathématiquement que pour toute “symétrie” en physique, il existe un tel nombre.

Par exemple le fait que l’espace est isotrope (= n’a pas de direction particulière) fait que les lois de la physique produisent le même résultat quelle que soit l’orientation d’une expérience dans l’espace. On dit que la physique est “invariante par rotation dans l’espace”, et selon le théorème de Noether il existe alors un nombre qui reste invariant lorsqu’un système isolé tourne : le . Mais il me semble clair que le moment cinétique se calcule, ce n’est pas “quelque chose” qui est “possédé” par le système en question.

L’énergie, c’est exactement la même chose. Si vous faites une expérience maintenant, et que vous la refaites dans 3 mois, vous obtiendrez le même résultat : la physique est “invariante par translation dans le temps” et selon Noether, l’énergie est juste le nombre qui reste invariant lorsque vous translatez le système dans le temps.

L’énergie se conserve donc “par définition”:

pour un système isolé (en gras parce qu’on l’oublie trop souvent)
si la physique est vraiment invariante par translation dans le temps
si la physique peut être décrite par un ou un Hamiltonien

A notre échelle, ces conditions sont remplies. Mais à l’échelle de l’Univers, on ne sait pas. On ne sait pas si l’Univers peut être considéré comme un système isolé (on ne peut pas le mettre dans une boite , comme dit ), ni si la physique était la même pendant le Big Bang, notamment l’ , ni si elle se résume à des Lagrangiens et des Hamiltoniens à l’ .

Mais comme vous le dites bien, il y a des physiciens qui “croient"que oui, et dans ce cas y’a pas photo : l’énergie de l’Univers se conserve depuis l’origine du temps (s’il y en a une) jusqu’à la fin des temps.

Et certains vont plus loin : cette énergie totale pourrait valoir… zéro ! Selon l’hypothèse de l’ , l’énergie gravitationnelle (qui est négative car il faut fournir de l’énergie pour disperser la matière liée par la gravitation) contrebalance l’énergie correspondant à la matière (e=mc^2 est toujours positive) Si c’est le cas, alors l’Univers aurait pu apparaître spontanément d’une du vide…

Deux anecdotes à propos du Grand Albert et de tout ceci:

il a dit que le théorème de Noether était un “monument de la pensée mathématique” et recommandé Emmy Noether (une femme!) à Hilbert en ces mots “La vieille garde à Göttingen devrait prendre des leçons de Mademoiselle Noether ; elle semble maîtriser le sujet !”
quand a expliqué l’Univers à énergie zero à Einstein, il s’est arrêté de marcher au milieu d’une rue pour y réfléchir, et plusieurs voitures l’ont évité de justesse…

Notes de bas de page

Si la masse est de l'énergie et vice versa, peut-on compacter de l'énergie en matière ? Quels seraient les effets sur l'environnement proche ?

Sat, 04 May 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

, c’est juste un nombre qui traduit une propriété fondamentale de l’Univers : la symétrie par translation dans le temps

On sait convertir de la masse en particules à haute énergie (énergie nucléaire etc.) et on sait faire l’inverse aussi dans les accélérateurs de particules, qui produisent des particules plus massives que celles (au repos) qui entrent en collision.

Il faut une énergie tellement colossale pour produire quelques petites particules de rien du tout que c’est hors de notre portée.

Mais c’est exactement ce qui arrive lors des supernova qui produisent des éléments plus lourds que le fer en quantité astronomique : une partie de l’énergie de l’explosion augmente la masse des atomes produits.

Notes de bas de page

L’energie infinie est-elle pour bientot et si oui quels seront les principaux enjeux/changements ?

Thu, 25 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

infinie comment ?

L’ ou peut vous intéresser.

Une civilisation de niveau 1 utilise toute l’énergie arrivant sur sa planète. En extrapolant la consommation d’énergie depuis 2 siècles on pourrait y arriver d’ici un siècle ou deux, mais évidemment pas avec les “énergies renouvelables” car il faudrait couvrir la planète de panneaux solaires, océans compris. Ou alors en mettre plein dans l’espace. La fusion thermonucléaire paraît la seule solution.

A ce stade, les enjeux/changements sont qu’on aura complètement terraformé la planète, qu’on pourra modifier le climat (dans les deux sens…) désaliniser de l’eau de mer pour irriguer les déserts et commencer à utiliser la pour recycler les déchets atome par atome …

Au niveau 2, une civilisation utilise toute l’énergie produite par son étoile. Scénario optimiste : dans 1000 ans. Sphère de Dyson, production industrielle d’antimatière, début des voyages interstellaires (à vitesse relativiste, sinon rien)

Au niveau 3, une civilisation maîtrise toute l’énergie produite par sa Galaxie., qu’elle a mis des centaines de millions d’années à conquérir. A part le , on peine à imaginer les technologies accessibles.

Mais c’est pas encore l’énergie infinie…

Qu'est-ce qui nous empêche d'avoir des banques de batteries géantes, de la taille d'une ville, pour stocker de l'énergie durable comme le solaire ?

Fri, 19 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La faible des batteries, et leur prix.

Prenons un exemple. Selon cet article , l’Ile de France a consommé 69032 GWh d’électricité en 2016. En moyenne, ça fait 189 GWh par jour.

Supposons que d’un coup de baguette magique vous produisiez cette énergie uniquement avec du solaire, disons pour simplifier de 6h du matin à 6h du soir, et que vous deviez en stocker seulement le quart (47 GWh) pour la nuit, de 6h du soir à 6h du matin.

Les meilleures batteries lithium/ion ont une densité d’énergie de 400 Wh par litre (dm3) de volume de batterie, donc 400 kWh par m3.

Petite division : 47′000′000/400 = 117′500 m3 de batteries. Ca fait un cube de 50m de côté, sans compter les câbles, connecteurs, ventilateurs etc.

Si vous trouvez ça encore acceptable, voilà le prix : les batteries lithium coûtant environ 700 Euro par kWh, votre batterie vous reviendra autours de 33 milliards (!) d’euro. Accessoirement, elle nécessitera a elle seule plus que la production mondiale annuelle de , 43000 tonnes en 2017. Et n’oubliez pas de prévoir la changer tous les ~5 ans car elle ne supporte que 2000 cycles de charge/décharge…

Et rappelez-vous bien que ça c’est juste pour une batterie qui stocke le quart de votre consommation quotidienne pour quelques heures, mais pour le solaire il n’y a pas vraiment de problème, on sait que le soleil reviendra demain.

Le vrai problème c’est pour l’éolien, pour lequel on ne sait pas quand le vent re soufflera… Des études comme celle-ci montrent qu’il faut stocker plusieurs jours d’énergie (3 à 5 suivant les endroits) pour être capable de fournir de l’électricité 99% du temps (ce qui signifie une probabilité élevée d’avoir plusieurs jours par an sans électricité)

Il existe d’autre types de batteries plus adaptées que le lithium pour du stockage statique, entre autres les batteries à flux redox que j’ai découvertes en écrivant:

Le problème est qu’elles utilisent aussi des ressources limitées et pas bon marché…

Notes de bas de page

Quelle est la source d'énergie de la géothermie ?

Fri, 19 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

. La désintégration de l’ 238, du 232 et du produit environ 24 terawatts, soit l’équivalent de 24’000 centrales nucléaires humaines.

Ca parait beaucoup, mais comme la surface de la Terre est de 510,1 millions de km2 ça ne fait “que” 47 kW par km2, soit 470W / hectare.

Ce n’est vraiment pas beaucoup, et ça explique pourquoi la géothermie n’est exploitable que dans des endroits où un phénomène naturel concentre cette chaleur, comme le volcanisme ou la circulation d’eau souterraine.

Ca veut dire aussi que si tout le monde se met à puiser l’énergie dans le sol, dans les zones denses le sol va refroidir et au bout de quelques années, ça ne marche plus.

Pourquoi n'arrive t'on pas à utiliser les fluctuations quantiques du vide pour créer une source d'énergie ?

Tue, 16 Apr 2019 00:00:00 +0000

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Parce qu’elle est extraordinairement faible, et non renouvelable.

Voir )

Quelles sont quelques applications de transsmission d'energie sans fil ?

Wed, 03 Apr 2019 00:00:00 +0000

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La réponse de est intéressante, car en effet, on ne peut pas transmettre de l’information sans transmettre en même temps un peu d’énergie…

Au début du 20ème siècle, c’était encore plus clair : comme les amplificateurs n’existaient pas, les émetteurs de radio AM devaient émettre avec des puissances de plusieurs (centaines de) kilowatts pour que les récepteurs comme les reçoivent assez d’énergie pour produire un son légèrement audible. (Ceux qui rouspètent contre les milliwatts des WiFi actuels devraient s’en souvenir…)

C’est pourquoi les inventeurs de l’époque comme le fameux Nikola Tesla ne faisaient pas vraiment de différence entre la radio et la transmission d’énergie. D’ailleurs, à l’Exposition Universelle de St. Louis de 1904, un prix est a été offert à qui pourra alimenter un moteur de 75 watts à une distance de 30 mètres. L’objectif paraissait donc atteignable à l’époque, mais il n’a jamais été remporté à ma connaissance

Ce n’est qu’en 1975 que la NASA a réussi à faire quelque chose de similaire : l’antenne parabolique de 26m de leur a transmis 34 kW avec un rendement de 82% à 1.5 km de distance. J’imagine que quelques passereaux ont été rôtis par la même occasion…

Bref, en attendant la , la transmission d’énergie sans fil est toujours limitée aux petites distances et aux “petites” puissances, par exemple pour recharger votre téléphone par induction. Des pacemakers et autres dispositifs médicaux implantés sont aussi alimentés ou chargés comme ça à travers la peau. Des entreprises comme imaginent charger des voitures électriques par induction, des trucs comme ça. Cette video de démonstration au TED est chouette, mais regardez bien : le présentateur ne reste pas longtemps dans le faisceau…

et les électrosensibles de la salle sont tous morts, ce qui permet de faire de statistiques précises sur le nombre de personnes concernées par ce grave problème de santé : zéro.

Notes de bas de page

L'hydrogène résoudra-t-il les futurs problèmes d'énergie ?

Tue, 26 Mar 2019 00:00:00 +0000

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Non, car ce n’est pas un source d’énergie mais un “vecteur”, un moyen de la transporter d’un site de production, à une produisant de l’électricité, et de l’eau.

L’avantage de l’hydrogène sur les autres systèmes de stockage d’énergie est principalement sa par kg qui est nettement supérieure aux batteries. Mais les réservoirs d’hydrogène restent très volumineux, ce qui fait que la densité d’énergie par litre est inférieure aux carburants liquides, qui sont aussi moins dangereux à manipuler.

De plus, il faut être conscient qu’actuellement l’hydrogène est produit par plutôt que par électrolyse, donc du CO2 est produit par la filière hydrogène …

Notes de bas de page

Puis-je extraire de la chaleur de l'air et la convertir en électricité ?

Wed, 20 Mar 2019 00:00:00 +0000

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Oui, c’est ce que fait un ou tout autre élément utilisant la comme un élément Peltier (utilisé à l’envers, car en général on les utilise pour refroidir en utilisant de l’électricité)

Le problème, c’est que la “chaleur de l’air” ne peut être captée que par rapport à un corps plus froid. En fait c’est le flux de chaleur entre une zone chaude et une zone froide qui peut être capté, pas la chaleur “absolue” de l’air. Vous pouvez voir la température comme un potentiel (voltage) : un oiseau posé sur un fil à 10′000 volts ne peut (heureusement) pas en capter l’énergie. Vous devez avoir une différence de potentiel, dans votre cas un corps plus froid que l’air pour tirer de l’énergie de la différence.

Un autre problème est que l’ thermique est très faible alors que celle de l’électricité est très élevée : votre système aura un rendement très faible.

Combien faut-il d'éoliennes pour remplacer une centrale nucléaire ?

Sun, 17 Mar 2019 00:00:00 +0000

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Les éoliennes installées actuellement on une puissance de 1 à 3 MW, les plus récentes et futures seront de 5 MW. Soyons optimistes et comptons 5MW.

Leur est de 20% en moyenne européenne sur 5 ans. Ca signifie que les variations (imprévisibles) du vent font qu’elles produisent en moyenne 20% de 5MW, soit 1MW.

Les ont une puissance électrique nette allant de 880 à 1495 MW. Soyons pessimistes et comptons 1000 MW. Le facteur de charge du nucléaire en moyenne sur 5 ans et de 75%.

On divise 750 MW par 1 MW pour trouver le nombre de grosses éoliennes du futur fournissant la même énergie qu’un réacteur nucléaire d’il y a 30 ans en moyenne sur 5 ans : 750.

Mais avec ça, vous ne remplacez la centrale nucléaire qu’en moyenne, quand il y a du vent moyen. Quand il y a un vent optimal, vos 750 éoliennes à 5 MW pièce produisent 3750 MW, presque l’équivalent de 4 centrales. Mais quand il n’y a pas de vent, elles ne produisent rien du tout. Donc en plus des éoliennes, pour chaque centrale nucléaire vous devez trouver un moyen de stocker grosso modo le triple de la puissance de la centrale pendant plusieurs jours.

Le seul moyen actuel de faire stocker de telles quantités d’énergie est le . En Suisse nous avons construit plusieurs “STEP”, comme vous les appelez. Celle que j’ai visité a coûté plus d’un milliard d’euros pour pouvoir stocker 900 MW pendant 3 jours, si vous voulez vous faire une idée…

Ce genre d’installations étant rares, il arrive de plus en plus souvent qu’une période venteuse provoque une surproduction telle que l’électricité atteint des prix négatifs (!!!) sur le marché européen .

Certains prétendent qu’en réalisant un réseau électrique plus puissant et étendu, on pourrait répartir l’électricité entre les pays qui ont du vent et ceux qui n’en ont pas à un moment donné. Outre le fait que ça demanderait des lignes électriques visibles de l’espace , quand un anticyclone s’installe sur l’Europe il prive tout le continent de vent pour une ou deux semaines… Il faudrait des lignes intercontinentales capables de transporter des centaines de GW. On ne sait pas faire ça.

Ou alors il faudra se réhabituer à quelque chose qui était assez courant dans mon enfance : les coupures d’électricité. On allumait les bougies et on faisait un jeu de société, c’était sympa.

Notes de bas de page