Étude des émissions de CO2 par la consommation électrique dans le monde avec un globe virtuel
Activité pédagogique dans le cadre de l'étude du changement climatique est aux programmes de la classe de terminale en enseignement scientifique et en SVT.
Elle focalise sur les émissions de gaz à effet de serre issues de la production électrique dans différents territoires.
Introduction
Cette activité vise à comprendre l'impact des politiques publiques sur la production de CO2 en se focalisant sur la production électrique. Celle-ci est en effet un enjeux majeurs car le secteur est un fort émetteur de gaz à effet de serre et qu'il est actuellement en plein essor et en pleine métamorphose au niveau mondial.
On se propose ici d'étudier l'origine de l'électricité produite et de l'électricité consommée dans différents territoires.
Pour introduire cette étude, une courte vidéo montrant l'intensité des émissions de carbone pour produire de l'électricité dans les territoires européens ou dans le monde entier.
Cela amène naturellement à se poser la question de l'origine des différences d'émissions de CO2 dans la production électrique.
D'autres vidéos sont disponibles. Elles ont été produites à partir des données du site ElectricityMap.
La comparaison de plusieurs vidéos peut d'ailleurs être faite. On constate alors que les émissions de CO2 ne varie que peu dans chaque pays entre 2017 et 2020. Ce qui montre que la production d'électricité est un système qui ne change que lentement dans un pays.
Le scenario pédagogique
Pour favoriser la préparation du grand oral, on propose à chaque groupe d'élèves d'étudier l'origine de la consommation électrique à l'échelle du globe à l'aide du site electricitymap.org puis de se pencher sur un seul territoire.
Chaque groupe devra ensuite faire une présentation orale de ses analyses.
Contrairement à l'exercice du grand oral, il sera ici particulièrement pertinent que les élèves produisent un support d'oral (diaporama, schéma...) afin d'aider leurs camarades à comprendre les situations décrites.
On prendra soin d'assurer une variété des territoires au sein de la classe.
Analyser les territoires
Electricitymap pour chaque région du globe (pays, voire province, état...) des données sur la production de carbone, le mix énergétique peu carboné (incluant le nucléaire) et le mix énergétique renouvelable (excluant le nucléaire). Le code couleur utilisé mesure l’intensité carbone de l’électricité produite ou consommée : les pays en vert en produisent moins. Les données pour la consommation sont également disponibles. Une comparaison des deux montre l’importance de l’interconnexion des réseaux électriques.
La carte permet d'afficher soit l'origine de la production électrique d'un pays, soit celle de sa consommation électrique. Une icône d'information explique la différence entre les deux : la consommation tient compte des importations et exportations d'électricité.
De plus, des calques permettent d'ajouter l'ensoleillement et la vitesse des vents en temps réel.
Un exemple : l'Uruguay
En cliquant sur un pays, des informations plus précises apparaissent :
On peut alors voir le mix énergétique à l'origine de la consommation électrique et les échanges avec les pays voisins. Ici, l'Uruguay produit une électricité 100% renouvelable dont une grande partie est d'origine éolienne (avec une portion de biomasse et d'hydroélectricité). L'Uruguay fourni également de l'électricité à l'Argentine. L'intensité carbone est très basse (32g par kw.h d'électricité)
Plus bas, apparaissent deux graphiques qui montrent l'évolution au cours des dernières 24h :
On constate ici que la production éolienne (turquoise) est très variable. Il existe également une faible production solaire (en orange pendant la journée) et le fioul (en gris) produit le complément lorsque les énergies renouvelables sont insuffisantes. L'intensité carbone de l'Uruguay est donc généralement plus forte que la situation instantanée observée sur la carte. En passant le curseur sur les courbes des données précises s'affichent, ce qui permet de constater que le pic d'émission est de l'ordre de 300g par kw.h d'électricité.
Les élèves peuvent ensuite compléter ses informations par des recherches sur internet. Sur l'Uruguay deux éléments complètent cette analyse : environ 95% de l'électricité produite est issue de sources renouvelables, en particulier hydroélectrique. Ceci ne cadre pas avec les données observées sur la carte... mais l'explication est facile à découvrir : l'Uruguay subit - au moment de l'écriture de cet article - une importante sécheresse depuis plusieurs mois. La production hydroélectrique est donc fortement impactée.
L'essor des énergies renouvelables en Uruguay est corrélable avec une double volonté politique : développement durable et indépendance énergétique.
Des situations très variées dans le monde
Les échanges entre territoires
L'échange d'électricité avec les voisins est devenu courant dans toutes les régions du monde. C'est particulièrement vrai pour les pays Européens ou pour les provinces des grands états.
Le cas de la Tasmanie est à cet égard intéressant : 100% de l'électricité produite sur place est renouvelable mais cette production est insuffisante. Il y a donc importation de l'état australien de Victoria dont l'essentiel de la production est le fait des centrales au charbon.
A l'inverse, mais dans des proportions bien plus faibles, l'électricité britannique est fortement dépendante du gaz, mais le bilan de consommation est plus faible en raison d'une importation importante depuis la France et la Belgique.
Des territoires isolés
Cependant certains territoires demeurent isolés, c'est le cas de l'Islande dont la production est essentiellement géothermique et hydroélectrique, utilisant ainsi les propriétés thermiques du volcanisme de point chaud et de dorsale. Le bilan carbone total du pays n'est cependant pas si rose en raison de l'importance du trafic aérien intérieur. Les recherches des élèves peuvent les amener à mettre en perspective l'importance de la production électrique verte. Si elle est essentielle, elle n'est pas suffisante pour lutter contre le changement climatique.
Des pays émetteurs de CO2 dépendant des combustibles fossiles
L'Allemagne a un fort taux d'énergies renouvelables (en constante augmentation), mais la forte part du charbon en fait une électricité fortement productrice de carbone (en orange foncé sur la carte).
Du reste, les pays les plus émetteurs de CO2 ont une importante production par le charbon ou le fioul (Australie, Pologne...).
Des situations variées dans les pays peu émetteurs de CO2
- Présence importante du nucléaire (situation française)
- Hydroélectricité importante (Norvege, Yukon, Québec...)
- Mix énergétique varié (Suède, Ontario)
Conclusion
Le site ElectricityMap met à disposition de nombreuses données pour comprendre l'origine de l'électricité produite ou consommée dans un pays.
Une analyse permet de comprendre la variété des mix énergétiques dans le monde et l'importance des transferts d'électricité entre les pays.
Des recherches complémentaires permettent aux élèves de comprendre l'origine de ces mix énergétiques en terme de politique publique. Elles permettent également de comprendre le contexte géologique, climatique et sociétal qui a pu permettre le développement de ces bouquets énergétiques.
On pourra également orienter les élèves vers une étude des changements de politiques publiques qui ont lieu aujourd'hui dans de très nombreux pays.
Place dans les programmes
- En Enseignement Scientifique : le thème 1 étudie les changements climatiques passés et futurs et le thème 2 aborde la problématique de la production d'énergie avec un accent particulier sur ses effets climatiques.
- En spécialité Sciences de la Vie et de la Terre : Dans le thème "Enjeux planétaires et contemporains", le chapitre "Comprendre les conséquences du réchauffement climatique et les possibilités d’actions"
Mise à jour : septembre 2023
