Traité de génie civil. 21 , Systèmes énergétiques , offre et demande d'énergie , méthodes d'analyse

Auteur(s) :

Sarlos, Gérard (1938-....) Découvrir l'auteur

Contributeur(s)
- Haldi, Pierre-André (1946-....).
- Verstraete, Pierre (1926-....).
Éditeur(s)
- Presses Polytechniques et universitaires romandes
Date
- 2003
Langues
- Français
Description matérielle
- XII-874p. : ill. ; 24 cm
Sujet(s)
ISBN
- 2-88074-464-4
Indice
- 624 Génie civil, travaux publics, bâtiment
Quatrième de couverture
- Cet ouvrage expose les bases nécessaires à l'analyse, à la modélisation, à la conception, au dimensionnement et à la gestion des systèmes et infrastructures énergétiques. Il permet au lecteur d'acquérir une compréhension suffisante et multidisciplinaire des différents aspects qui touchent l'énergie, ainsi que leurs interactions et couplages, souvent complexes. Il facilite ainsi l'étude et la proposition de solutions énergétiques techniquement adéquates par rapport aux prestations recherchées, économiquement et socialement acceptables par les groupements humains concernés et compatibles avec la préservation du milieu naturel et de l'environnement construit.
  L'ouvrage aborde dans un premier temps les paramètres socio-économiques de l'énergie (besoins individuels et collectifs, consommation, développement) et recense les ressources disponibles. Les méthodes d'évaluation de la demande à court, moyen et long termes sont ensuite développées: technologies de transformation, offres, émissions dans l'environnement, méthodes d'analyse quantitative du système d'offre et méthodes de dimensionnement des aménagements énergétiques.
  Ce livre est le fruit d'un considérable travail d'intégration de données, et se pose en référence dans son domaine. Tout en présentant l'état le plus récent des connaissances, il est le résultat de plus de vingt ans d'expériences accumulées par le Professeur Sarlos et son équipe au travers des nombreux travaux de recherche et des activités d'enseignement à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).
  Destiné aux étudiants de 2^e et 3^e cycle, ingénieurs et économistes, cet ouvrage offre une référence des méthodes d'analyse des systèmes énergétiques
Tables des matières
- - Systèmes énergétiques
  - Offre et demande d'énergie: méthodes d'analyse
  - Traité de Génie Civil
  - de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne publié sous la direction de René Walther et Manfred A. Hirt
  - Volume 21
  - Gérard Sarlos
  - Pierre-André Haldi
  - Pierre Verstraete
  - Presses polytechniques et universitaires Romandes
  - Préface
    V
  - 1 Introduction
    1
  - 1.1 De Prométhée à «l'Homme énergivore» moderne3
  - 1.1.1 L'énergie dans la mythologie et la littérature3
  - 1.1.2 L'énergie dans l'histoire humaine6
  - 1.2 Energie et développement durable14
  - 1.2.1 Les grands enjeux14
  - 1.2.2 L'évolution des ressources et des systèmes d'offre18
  - 1.2.3 Des scénarios prospectifs contrastés20
  - 1.2.4 Un secteur en profonde mutation21
  - 1.2.5 Quelle stratégie pour quel futur?23
  - 1.3 Objectif et structure des chapitres du présent ouvrage24
  - 1.4 Références bibliographiques
    26
  - 2 Bases physiques et thermodynamiques
    27
  - 2.1 Notion d'énergie29
  - 2.2 Forces
    29
  - 2.2.1 Forces et lois de Newton29
  - 2.2.2 Limites de la mécanique newtonienne31
  - 2.2.3 Forces élémentaires et champs de forces32
  - 2.3 Energie - entropie - exergie33
  - 2.3.1 Définition formelle de l'énergie33
  - 2.3.2 Energie sensible et énergie potentielle33
  - 2.3.3 Chaleur et température34
  - 2.3.4 Autres formes d'énergie38
  - 2.3.5 Equivalences énergétiques43
  - 2.3.6 Conservation de l'énergie: premier principe de la thermodynamique43
  - 2.3.7 Entropie: deuxième principe de la thermodynamique48
  - 2.3.8 Analyse exergétique54
  - 2.3.9 Terminologie énergétique56
  - 2.4 Systèmes d'unités et échelle d'énergie59
  - 2.4.1 Systèmes d'unités59
  - 2.4.2 Echelle d'énergies associées à différents phénomènes physiques61
  - 2.5 Annexes62
  - 2.5.1 Théorie de la relativité restreinte (bref rappel)62
  - 2.5.2 Systèmes d'unités62
  - 2.5.3 Principales constantes physiques69
  - 2.6 Références bibliographiques
    70
  - 3. Socio-économie de l'énergie
    71
  - 3.1 Energie et développement humain73
  - 3.2 Besoins fondamentaux en énergie74
  - 3.2.1 Besoins en énergie de l'être humain74
  - 3.2.2 Besoins en énergie de collectivités humaines77
  - 3.3 Besoins en énergie des différentes sociétés78
  - 3.3.1 Energie et société78
  - 3.3.2 Principaux déterminants du développement énergétique80
  - 3.4 Evolution de la consommation d'énergie82
  - 3.4.1 Les grandes étapes de l'ère préindustrielle82
  - 3.4.2 L'ère industrielle84
  - 3.5 Situation actuelle86
  - 3.5.1 Consommation d'énergie à l'échelle mondiale86
  - 3.5.2 Situation du secteur de l'électricité89
  - 3.5.3 Bilans énergétiques de différentes collectivités93
  - 3.5.4 Relation entre consommation d'énergie et niveau de vie107
  - 3.5.5 Bilan rétrospectif de la consommation mondiale d'énergie finale pour la période 1970-2000119
  - 3.6 Les perspectives pour le XXI^e siècle122
  - 3.6.1 Les grands enjeux et les défis à relever123
  - 3.6.2 Les perspectives pour 2050: Scénario tendanciel124
  - 3.6.3 Les perspectives pour 2050: Scénario normatif128
  - 3.6.4 Perspectives à très long terme146
  - 3.7 Références bibliographiques
    147
  - 4 Sources d'énergie non renouvelables
    149
  - 4.1 Agents, ressources et réserves énergétiques151
  - 4.2 Charbon153
  - 4.2.1 Formation153
  - 4.2.2 Caractérisation des charbons155
  - 4.2.3 Classification des charbons157
  - 4.2.4 Utilisation du charbon161
  - 4.2.5 Réserves et ressources163
  - 4.2.6 Prospection164
  - 4.2.7 Extraction164
  - 4.2.8 Traitement et transport du charbon167
  - 4.3 Pétrole170
  - 4.3.1 Formation170
  - 4.3.2 Caractéristiques170
  - 4.3.3 Utilisation du pétrole172
  - 4.3.4 Réserves et ressources175
  - 4.3.5 Exploration, extraction, exploitation178
  - 4.3.6 Raffinage186
  - 4.3.7 Transport et stockage188
  - 4.3.8 Prix du pétrole191
  - 4.4 Gaz naturel194
  - 4.4.1 Formation194
  - 4.4.2 Caractéristiques du gaz naturel197
  - 4.4.3 Utilisation du gaz naturel200
  - 4.4.4 Réserves et ressources201
  - 4.4.5 Prospection, extraction, exploitation203
  - 4.4.6 Transport et stockage204
  - 4.4.7 Prix du gaz naturel214
  - 4.5 Energie et combustibles nucléaires218
  - 4.5.1 L'uranium et le thorium dans la nature218
  - 4.5.2 Utilisation de l'énergie nucléaire219
  - 4.5.3 Réserves et ressources233
  - 4.5.4 Cycle du combustible237
  - 4.6 Annexes255
  - 4.6.1 Propriétés physiques des gaz (rappels)255
  - 4.6.2 La compression du gaz naturel261
  - 4.6.3 Utilisation du combustible nucléaire dans les centrales à eau ordinaire (PWR)263
  - 4.7 Bibliographie
    264
  - 5 Sources d'énergie renouvelables
    265
  - 5.1 Caractéristiques générales des énergies renouvelables265
  - 5.2 Energie hydraulique270
  - 5.2.1 Origine270
  - 5.2.2 Caractéristiques271
  - 5.2.3 Potentiel271
  - 5.2.4 Utilisation274
  - 5.3 Energie solaire277
  - 5.3.1 Origine277
  - 5.3.2 Caractéristiques278
  - 5.3.3 Potentiel287
  - 5.3.4 Utilisation293
  - 5.4 Energie éolienne296
  - 5.4.1 Origine296
  - 5.4.2 Caractéristiques299
  - 5.4.3 Potentiel312
  - 5.4.4 Utilisation324
  - 5.5 Energie de la biomasse331
  - 5.5.1 Origine331
  - 5.5.2 Caractéristiques331
  - 5.5.3 Principaux produits de la photosynthèse339
  - 5.5.4 Transformation de la biomasse à des fins énergétiques340
  - 5.5.5 Modes d'utilisation des biocarburants355
  - 5.5.6 Potentiel356
  - 5.5.7 Utilisation358
  - 5.6 Energie géothermique362
  - 5.6.1 Origine362
  - 5.6.2 Caractéristiques365
  - 5.6.3 Potentiel368
  - 5.6.4 Utilisation369
  - 5.7 Energie des mers et océans374
  - 5.7.1 Origine374
  - 5.7.2 Caractéristiques377
  - 5.7.3 Potentiel383
  - 5.7.4 Utilisation386
  - 5.8 Annexes390
  - 5.8.1 Les cycles de réactions thermonucléaires dans le Soleil390
  - 5.8.2 Rayonnement solaire: données géométriques391
  - 5.8.3 Interaction du rayonnement solaire avec l'atmosphère et ses constituants394
  - 5.8.4 Stabilité et instabilité de l'atmosphère (D'après: [5.25].)396
  - 5.9 Références bibliographiques
    398
  - 6 Centrales thermiques
    401
  - 6.1 La production d'électricité403
  - 6.1.1 Contexte général403
  - 6.1.2 Systèmes de production d'électricité envisageables jusqu'à l'horizon 2030405
  - 6.2 Centrales thermiques (classiques)407
  - 6.2.1 Généralités sur les centrales407
  - 6.2.2 Principes de base du fonctionnement des centrales thermiques:cycles thermodynamiques410
  - 6.2.3 Centrales à vapeur: disposition et principaux composants442
  - 6.2.4 Centrales à turbine à gaz: disposition et principaux composants459
  - 6.2.5 Centrales à cycles combinés: disposition et modes opératoires466
  - 6.2.6 Comparaison des installations à vapeur, à gaz et diesel469
  - 6.2.7 Bref historique du développement des machines thermiques470
  - 6.3 Centrales nucléaires473
  - 6.3.1 Centrales nucléaires et centrales thermiques classiques473
  - 6.3.2 Structure d'un réacteur nucléaire475
  - 6.3.3 Calcul du coeur d'un réacteur486
  - 6.3.4 Principales filières de réacteurs nucléaires486
  - 6.3.5 Conduite d'une centrale nucléaire539
  - 6.4 Annexes543
  - 6.4.1 Pouvoirs énergétiques des énergies primaires (d'après [6.35])543
  - 6.4.2 Symboles et conventions de dessin utilisés dans la représentation des schémas de centrales thermiques545
  - 6.4.3 Propriétés thermodynamiques de l'eau546
  - 6.5 Références bibliographiques
    548
  - 7 Autres installations de production d'électricité
    551
  - 7.1 Piles à combustibles553
  - 7.1.1 Principe de la pile à combustible553
  - 7.1.2 Types de piles à combustible555
  - 7.1.3 Thermodynamique des piles à combustible559
  - 7.1.4 Performances des piles à combustible563
  - 7.1.5 Aspects systèmes566
  - 7.1.6 Les piles à combustible hier et aujourd'hui573
  - 7.2 Installations utilisant des biocombustibles576
  - 7.2.1 Utilisation de biomasse pour la production d'électricité576
  - 7.2.2 Installations industrielles brûlant du biogaz d'origine agro-forestière577
  - 7.2.3 Installations décentralisées brûlant du biogaz agricole581
  - 7.2.4 Installations brûlant des déchets urbains ou du gaz de décharge582
  - 7.3 Installations utilisant l'énergie hydraulique585
  - 7.3.1 Principe de l'utilisation de l'énergie hydraulique pour la production d'énergie mécanique585
  - 7.3.2 Généralités sur les aménagements hydro-électriques587
  - 7.3.3 Barrages, ouvrages d'adduction et centrales589
  - 7.3.4 Turbines hydrauliques596
  - 7.3.5 Bref historique du développement des aménagements hydrauliques606
  - 7.3.6 Utilisation de l'énergie des marées et des vagues608
  - 7.4 Installations solaires610
  - 7.4.1 Utilisation directe de l'énergie solaire pour la production d'énergie thermique ou électrique610
  - 7.4.2 Centrales héliothermiques611
  - 7.4.3 Cellules photovoltaïques617
  - 7.4.4 Bref historique de l'évolution des technologies solaires632
  - 7.5 Aérogénérateurs634
  - 7.5.1 Utilisation de l'énergie éolienne pour la production d'énergie mécanique et électrique634
  - 7.5.2 Types d'éoliennes642
  - 7.5.3 Performances des éoliennes652
  - 7.5.4 Réalisations655
  - 7.5.5 Bref historique des systèmes éoliens656
  - 7.6 Références bibliographiques
    659
  - 8 Bases et critères d'évaluation des systèmes énergétiques
    661
  - 8.1 Introduction663
  - 8.1.1 Perspective historique663
  - 8.1.2 Conditions générales663
  - 8.1.3 Problèmes et limites665
  - 8.2 Critères techniques665
  - 8.2.1 Efficacité énergétique665
  - 8.2.2 Souplesse de production669
  - 8.2.3 Coefficient de retour énergétique671
  - 8.2.4 Capacité de stockage (en Suisse)672
  - 8.3 Critères économiques674
  - 8.3.1 Coût de production de l'électricité674
  - 8.3.2 Coûts externes682
  - 8.4 Critères d'impacts sur l'environnement688
  - 8.4.1 Caractérisation de l'environnement naturel709
  - 8.4.2 Perturbations anthropogènes de l'environnement liées au secteur énergétique724
  - 8.4.3 Comparaison des impacts environnementaux des différentes filières de production d'électricité724
  - 8.5 Critères de risques sanitaires733
  - 8.5.1 Notion et catégories de risques733
  - 8.5.2 Nature et importance des risques courants735
  - 8.5.3 Perception et acceptation du risque739
  - 8.5.4 Comparaison des risques sanitaires liés au fonctionnement normal des différentes filières de production d'électricité741
  - 8.5.5 Les risques d'accidents graves746
  - 8.6 Annexes753
  - 8.6.1 Impacts des rejets de gaz carbonique et autres gaz à effet de serre753
  - 8.6.2 Méthodologie de l'analyse probabiliste de sécurité784
  - 8.7 Références bibliographiques
    792
  - 9 Processus d'aide à la décision
    795
  - 9.1 Contexte général du processus de décision dans le secteur énergétique797
  - 9.2 Préalable au processus de décision: l'analyse de l'offre et de la demande799
  - 9.2.1 Evolution de la demande799
  - 9.2.2 Systèmes d'offre globale d'énergie810
  - 9.3 Planification intégrée de la production d'électricité sur la base du moindre coût820
  - 9.3.1 Méthodologie générale et données de base821
  - 9.3.2 Génération de plans d'expansion821
  - 9.3.3 Prise en compte de la disponibilité aléatoire des unités823
  - 9.3.4 Plan d'expansion optimal (programmation dynamique)827
  - 9.4 Méthodes multicritères d'aide à la décision833
  - 9.4.1 Considérations générales833
  - 9.4.2 Fondements de la méthodologie multicritère834
  - 9.4.3 Electre I836
  - 9.4.4 Electre III et Prométhée840
  - 9.4.5 Négociation844
  - 9.4.6 Exemple d'application de l'approche multicritère à l'évaluation de scénarios énergétiques: le projet Evalscen856
  - 9.4.7 Conclusions859
  - 9.5 Références bibliographiques
    859
  - Index
    861
  - Biographie des auteurs 875
Origine de la notice:
- BPI