Le climat expliqué : Quelle quantité d’énergie dans le monde provient des combustibles fossiles et pouvons-nous tout remplacer par des énergies renouvelables ?

Le climat expliqué Il s’agit d’une collaboration entre The Conversation, Stuff et le New Zealand Science Media Center pour répondre à vos questions sur le changement climatique.

Si vous avez une question à laquelle vous souhaitez qu’un expert réponde, veuillez la lui envoyer [email protected].

Q : Comment se forment les combustibles fossiles, pourquoi libèrent-ils du dioxyde de carbone et quelle quantité d’énergie le monde fournit-il ? Quelles sont les sources d’énergie renouvelables qui peuvent remplacer les combustibles fossiles?

Les combustibles fossiles se sont formés pendant des millions d’années à partir des restes de plantes et d’animaux piégés dans les sédiments puis transformés par la chaleur et la pression.

OS charbon de bois formé Au Carbonifère (il y a 360-300 millions d’années), l’âge des amphibiens et des vastes forêts marécageuses. La fossilisation des arbres a déplacé d’énormes quantités de carbone de l’air vers le sol, abaissant les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère – suffisamment pour amener la Terre presque complètement sous le niveau de la Terre. pays gelé.

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Ce changement de climat, combiné au développement de champignons capables de digérer le bois mort et de restituer du carbone dans l’air, a amené la période charbonnière à un stade Finir.

Le pétrole et le gaz naturel (méthane, méthane) se sont formés de la même manière, non pas à partir d’arbres mais à partir de plancton océanique, et sur une plus longue période. Le champ pétrolier de Maui en Nouvelle-Zélande est relativement petit, datant de l’Eocène, il y a environ 50 millions d’années.

Soleil enfoui brûlant

Lorsque des combustibles fossiles sont brûlés, le carbone réagit avec l’oxygène pour former du dioxyde de carbone. Les L’énergie fournie à l’origine par le soleil, stocké dans des liaisons chimiques pendant des millions d’années, est libéré et le carbone retourne dans l’air. Un exemple simple est la combustion du gaz naturel : une molécule de méthane et deux d’oxygène se combinent pour produire du dioxyde de carbone et de l’eau.

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

La combustion d’un kilogramme de gaz naturel libère 15 kilowattheures d’énergie sous forme de rayonnement infrarouge (chaleur rayonnante). C’est beaucoup d’argent.

Pour arrêter l’aggravation du changement climatique, nous devons arrêter de brûler des combustibles fossiles pour produire de l’énergie. C’est une longue demande car Le combustible fossile permet d’économiser 84 % de toute l’énergie utilisée par la civilisation humaine. (La Nouvelle-Zélande est moins dépendante des combustibles fossiles, à 65 pour cent.)

Il existe de nombreuses sources potentielles d’énergie renouvelable ou à faible émission de carbone : nucléaire, hydraulique, éolienne, solaire, géothermique, biomasse (centrales électriques à combustion) et biocarburants (fabrication de combustibles liquides ou gazeux à partir de plantes). Il y a quelques centrales marémotrices en fonctionnement et des expériences sont menées pour générer une vague et un courant océanique.

Mais, parmi ceux-ci, les deux seuls qui ont le potentiel d’augmenter la quantité massive d’énergie que nous utilisons sont l’éolien et le solaire. Malgré la croissance impressionnante (double en moins de cinq ans), seul le vent fournit 2,2 pour cent De toutes les énergies, l’énergie solaire 1,1 pour cent.

Passer aux énergies renouvelables

L’une des économies, qui laisse entrevoir la possibilité d’une transition complète vers les énergies renouvelables, est qu’une grande partie de l’énergie issue des combustibles fossiles est gaspillée.

Premièrement, l’extraction, le raffinage et le transport des combustibles fossiles représentent 12 pour cent de toutes les utilisations énergétiques. Deuxièmement, les combustibles fossiles sont souvent brûlés de manière très inefficace, par exemple dans les moteurs à combustion interne des automobiles. Un monde basé sur les énergies renouvelables aura besoin de moitié L’énergie en premier lieu.

Les ressources potentielles de l’énergie solaire et éolienne sont énormes et les coûts ont chuté rapidement. certains ont se disputer Nous pouvons passer à des énergies entièrement renouvelables, y compris des lignes de transport et de stockage d’énergie ainsi que des carburants liquides entièrement synthétiques, d’ici 2050.

Une Scénario Vous voyez la Nouvelle-Zélande construire 20 GW d’énergie solaire et 9 GW d’énergie éolienne. Ce n’est pas déraisonnable – l’Australie l’a fait construit autant dans cinq ans. Nous devons nous dépêcher. Les centrales d’énergie renouvelable prennent du temps à construire et les industries La mise à niveau prend du temps.

Autres facteurs à considérer

Le passage aux énergies renouvelables résout les problèmes de carburant et de changement climatique, mais pas les problèmes d’utilisation croissante des ressources. Construire un tout nouveau système énergétique nécessite beaucoup de matériaux, dont certains sont rares et difficiles à extraire. Contrairement au combustible brûlé, le métal peut être recyclé, mais cela n’aidera pas lors de la construction d’un nouveau système pour la première fois.

recherche est fini Que malgré la rareté de certains minéraux (en particulier le cobalt, le cadmium, le nickel, l’or et l’argent), « il est peu probable que le système d’énergie renouvelable épuise complètement les réserves et les ressources minérales jusqu’en 2050 ». Il existe également des possibilités de remplacer des matériaux plus courants, avec une perte d’efficacité dans une certaine mesure.

Mais de nombreux métaux sont élevés localisé. La moitié des réserves mondiales de cobalt se trouvent en République démocratique du Congo, la moitié du lithium au Chili et 70 % des éléments des terres rares utilisés dans les éoliennes et les moteurs électriques se trouvent en Chine.

La consommation gaspillée est un autre problème. Les nouvelles technologies (robots, drones, Internet) et la croissance économique augmentent l’utilisation de l’énergie et des ressources. Les riches consomment une quantité disproportionnée d’énergie et modèlent une consommation excessive et des ordures D’autres l’admirent, y compris les pays riches émergents des pays en développement.

La recherche analyse les émissions au niveau des ménages dans les pays européens avoir trouvé Le 1 % de la population ayant l’empreinte carbone la plus élevée a produit 55 tonnes d’émissions d’équivalent CO2 chacun, contre une moyenne européenne de 10 tonnes.

Les scientifiques ont mis en garde contre la consommation des riches et là-bas fort discussion sur la façon de le réduire tout en maintenant une société stable.

Une façon de renverser ces questions est de commencer par le bas et de demander : quelle est l’énergie minimale requise pour les besoins humains fondamentaux ?

Une étudier On considère qu’une « vie digne » comprend un logement confortable, une alimentation et une eau adéquates, 10 000 km de déplacements par an, l’éducation, les soins de santé et les communications pour chaque personne sur terre – ce que nous n’avons clairement pas encore pu réaliser. Il a constaté que cela nécessiterait environ 4 000 kWh d’énergie par personne et par an, moins d’un dixième de ce que les Néo-Zélandais utilisent actuellement, et une quantité facilement fournie par les énergies renouvelables.

Tout ce carbone souterrain était une énergie mûre pour la cueillette. Nous avons choisi. Mais maintenant, il est temps d’arrêter.

Robert MacLachlan est professeur de mathématiques appliquées à l’Université Massey.

Cet article a été initialement publié Conversation. Lire l’article d’origine.