Territoire régional : Le territoire énergétique de l'Alberta
Mise en contexte
Un territoire énergétique est organisé autour de l’exploitation et de la commercialisation d’une ressource naturelle. Pour répondre à la demande croissante d’énergie, il importe de favoriser le développement à long terme de cette ressource par une gestion responsable qui tient compte du respect de l’environnement.
Le territoire énergétique qui sera ici présenté sera celui de l'Alberta et la ressource naturelle dont il est question le pétrole, sous la forme des sables bitumineux.
Concepts à l'étude
Notions de base
Les différentes sources d'énergie
Les énergies renouvelables
Énergie solaire - Énergie éolienne - Énergie hydroélectrique - Énergie géothermique
L'énergie solaire
Mécanismes de production
Les panneaux thermodynamiques convertissent directement la lumière du soleil pour faire chauffer de l'eau. Ils sont généralement utilisés dans des installations domestiques. Les panneaux solaires photovoltaïques, eux, peuvent convertir la lumière du soleil directement en électricité. Toutefois, depuis quelques années, des panneaux flexibles peuvent maintenant recouvrir des surfaces courbes comme les autobus.
Consommation actuelle
L'énergie solaire représente moins de 0,3 % de la production mondiale d'électricité, suffisamment pour alimenter 29 millions de foyers. Il s'agit toutefois d'une forme d'énergie en pleine croissance (+58 % en 2012).
Avantages et inconvénients
Les panneaux photovoltaïques ne requièrent pas la construction d'importantes infrastructures. Ces panneaux, une fois construits, n'émettent pas non plus de gaz à effet de serre. L'énergie solaire est aussi, en théorie, inépuisable. Cette énergie est néanmoins relativement chère par rapport aux sources d'énergie traditionnelles.
Source : Radio-Canada
L'énergie éolienne
Mécanismes de production
La puissance d'une éolienne est proportionnelle à la surface balayée par ses pales. L'énergie recueillie sert à faire tourner un rotor : cette rotation permet la création d'électricité. Toutefois, la vitesse du vent est déterminante pour le bon fonctionnement de ces appareils. Pour pouvoir actionner le rotor, il faut minimum 10 km/h. Cela explique ainsi la hauteur des éoliennes, car les vents en hauteur sont plus puissants que les vents au sol.
Consommation actuelle
Cette technologie est relativement nouvelle. Le premier champ d'éoliennes connu est celui de Cowley Ridge, construit en 1993. L'énergie éolienne représente environ 2 % de la production mondiale d'énergie.
Avantages et inconvénients
L'énergie éolienne est une énergie renouvelable qui émet très peu de gaz à effet de serre. Toutefois, cette technologie a des impacts sur le paysage : une éolienne moyenne fait 80 mètres de haut. De plus, ces machines émettent un bruit aussi fort qu'un chant d'oiseau sur une distance de 300 mètres. Elle peut également causer la mort d'oiseaux.
Source : Radio-Canada
L'énergie hydroélectrique
Mécanismes de production
Il existe deux types de centrales hydroélectriques. Le premier type est au fil de l'eau, ce qui signifie qu'aucun réservoir n'est créé. La turbine est simplement installée au niveau d'un segment de rivière. Dans cette optique, c'est le courant naturel de l'eau qui fait tourner la turbine. Le deuxième type de centrale inclut la création d'un réservoir. L'eau contenue dans celui-ci peut donc être régulée, tout comme la production.
Consommation actuelle
L'hydroélectricité correspond à environ 7 % de la production mondiale d'électricité, ce qui en fait l'énergie dite renouvelable la plus utilisée. L'hydroélectricité fournit aussi 99 % de l'électricité en Norvège. Au Québec, ce pourcentage atteint 95%.
Avantages et inconvénients
L'hydroélectricité est une énergie renouvelable, mais pas pour autant 100 % verte. Le barrage d'un cours d'eau provoque l'inondation d'étendues de terres, obligeant parfois le déplacement des populations locales. Pour la construction du barrage des Trois-Gorges, le plus gros barrage du monde situé en Chine, plus d'un million de personnes ont ainsi dû être déplacées. Cette submersion des terres entraîne également le dégagement de grandes quantités de CO2 et de mercure par la décomposition des zones forestières inondées.
Source : Radio-Canada
L'énergie géothermique
Mécanismes de production
L'énergie géothermique utilise la chaleur provenant des entrailles de la Terre. En raison de la pression et du fait qu'à certains endroits le manteau de la Terre se rapproche de la surface terrestre, on observe une hausse d'environ 3 °C tous les 100 mètres. L'énergie géothermique est utilisée à des fins résidentielles. Un puits est alors creusé dans le sol à environ 100 mètres de profondeur et, au moyen d'une pompe, la chaleur contenue est récupérée et directement utilisée.
Consommation actuelle
L'énergie géothermique est encore très négligeable. Elle représente environ 0,3 % de la production mondiale. L'Islande est toutefois le seul pays du monde à dépendre principalement de cette ressource : environ 70 % de son énergie est géothermique.
Avantages et inconvénients
L'énergie géothermique est en théorie inépuisable et ne dégage pas de gaz à effet de serre. Elle ne dépend pas non plus des conditions climatiques et l'apport d'énergie est continu. Toutefois, l'installation de cette technologie est encore chère (plus de 15 000 $ par habitation au Québec) et ne peut pas se faire partout.
Source : Radio-Canada
Les énergies non renouvelables
Le charbon - Énergie nucléaire - Le pétrole - Le gaz naturel
Le charbon
Mécanismes de production
Le charbon est un vestige de plantes fossilisées puis compressées. L'extraction du charbon est réalisée dans des mines souterraines ou à ciel ouvert. Après l'extraction, il faut parfois nettoyer le charbon. Le charbon peut ensuite être brûlé pour le chauffage ou pour alimenter une turbine qui produira de l'électricité, au sein de centrales thermiques.
Consommation actuelle
Le charbon est une des ressources naturelles les plus exploitées. Il répond à près du tiers de la demande énergétique mondiale. Il représente 44% des émissions de gaz carbonique dans le secteur de l'énergie. Sa consommation est toujours en expansion, surtout dans les pays en développement.
Avantages et inconvénients
Le charbon est une ressource relativement facile à exploiter et à transporter. Il nécessite également peu ou pas de transformation. Il s'agit de l'énergie la moins chère connue par unité de chaleur produite. Cette ressource génère cependant énormément de gaz à effet de serre et peut causer de graves problèmes respiratoires à long terme. Elle produit aussi un gaz explosif, responsable des fameux coups de grisou. Ces explosions minières feraient environ 6000 morts par an en Chine, selon les chiffres officiels gouvernementaux.
Source : Radio-Canada
L'énergie nucléaire
Mécanismes de production
Les centrales nucléaires utilisent la chaleur libérée par l'uranium afin de faire chauffer de l'eau et d'obtenir de la vapeur. Cette vapeur, sous pression, permet ensuite de faire tourner une turbine et de produire de l'électricité. Le principe général est donc le même que pour les centrales thermiques au charbon, au pétrole ou au gaz.
Consommation actuelle
L'énergie nucléaire fournit environ 5 % de la demande mondiale. En janvier 2013, 437 réacteurs fonctionnaient dans 31 pays. La France dépend du nucléaire pour assurer environ les trois quarts de sa consommation d'énergie. Aujourd'hui, Plusieurs pays d'Europe ont renoncé à utiliser le nucléaire (Italie, Allemagne, Belgique et Suisse).
Avantages et inconvénients
Les centrales nucléaires n'émettent pas de grandes quantités de gaz à effet de serre. La fumée que l'on voit sortir de leurs cheminées n'est que de la vapeur d'eau. L'exploitation de cette ressource comporte des risques environnementaux importants. Nous n'avons qu'à penser aux dégâts causés par l'explosion de la centrale de Tchernobyl en 1986. La gestion des déchets nucléaires est également épineuse : ces derniers demeurent dangereux pendant des milliers d'années et doivent être isolés tout ce temps.
Source : Radio-Canada
Le pétrole
Mécanismes de production
Le pétrole provient de la décomposition de la matière organique à travers les temps géologiques. Le pétrole conventionnel est normalement pompé grâce à des puits. Il est ensuite acheminé par tuyaux jusqu'à son lieu d'entreposage. L'extraction du pétrole des sables bitumineux se fait par dilution à l'eau chaude. Il doit ensuite être transformé en pétrole conventionnel, soit en le mélangeant avec des hydrocarbures plus légers, comme du gaz naturel, ou en le transformant chimiquement.
Consommation actuelle
Les différentes formes de pétrole représentent la plus grande part de la demande mondiale d'énergie, soit plus de 33 %. Les réserves connues de pétrole conventionnel représentent 173 millions de millions de tonnes. Ce chiffre peut paraître énorme, mais au rythme actuel, ces réserves seront épuisées d'ici 50 ans. Toutefois, on assiste actuellement à une explosion du pétrole non conventionnel, principalement en Amérique du Nord.
Avantages et inconvénients
La combustion du pétrole libère du gaz carbonique, mais aussi un certain nombre de contaminants comme le dioxyde de soufre, responsable des pluies acides et du smog, le plomb, certains hydrocarbures pouvant avoir un impact sur le réchauffement plus grand que le CO2 et plusieurs particules complexes cancérigènes. L'extraction du pétrole non conventionnel demande aussi de grandes quantités d'énergie et environ cinq litres d'eau par litre de pétrole. Le pétrole conventionnel est cependant relativement facile à extraire, à transporter et à stocker. Il peut aussi être transformé en divers composés tels que le plastique.
Source : Radio-Canada
Le gaz naturel
Mécanismes de production
Le gaz naturel est un combustible présent naturellement dans certaines roches poreuses et est issu de la dégradation d'anciens organismes vivants. Il en existe plusieurs formes, mais la plupart du temps, il est composé d'environ 95 % de méthane, un puissant gaz à effet de serre. Lors de l'exploitation du pétrole conventionnel à l'aide de puits, une fraction pompée, pouvant atteindre 20 %, est composée d'hydrocarbures gazeux, dont le gaz naturel. Ce gaz est liquéfié par la suite pour en faciliter le transport.
Consommation actuelle
Le gaz naturel représentait 23,9 % de l'énergie consommée en 2012. Il s'agit de la troisième source d'énergie la plus utilisée dans le monde après le pétrole et le charbon. On en trouve dans plus de 100 pays. Les principales réserves connues sont en Russie et en Iran. Le plus grand producteur mondial de cette ressource est cependant les États-Unis, avec environ 25 % du marché mondial.
Avantages et inconvénients
Le gaz naturel est le combustible fossile dont la combustion est la plus propre. Il produit 30 % moins de gaz à effet de serre que le pétrole et 60 % moins que le charbon. En plus d'être peu coûteux à exploiter, le gaz naturel a un rendement énergétique supérieur à ceux du pétrole et du charbon. Toutefois, son exploitation peut être très polluante. Les fuites lors de l'exploitation peuvent représenter jusqu'à 4 % de la production du gisement. Cette technique demande également d'énormes quantités d'eau, lesquelles peuvent ensuite contaminer les nappes phréatiques.
Source : Radio-Canada
Le territoire énergétique de l'Alberta
La situation géographique de l'Alberta
Présentation externe
L'Alberta est une province située à l'ouest du Canada et occupe une superficie de 661 848 km2. Elle est située entre la Colombie-Britannique à l'ouest, la Saskatchewan à l'est et les Territoires du Nord-Ouest au nord.
La province compte des dizaines de rivières et de lacs. Il y a une multitude de lacs, tous de moins de 260 km2. Il y a les deux lacs plus grands : le lac Athabasca, 7 898 km2 et le Petit lac des Esclaves, d'environ 1 550 km2.
La province possède un grand nombre de parcs naturels dont 5 parcs nationaux : Banff, Elk Island, Jasper, Lacs-Waterton et Wood Buffalo.
Source : Wikipédia
Présentation interne
La province de l'Alberta a une population d'environ 4 067 000 habitants et une densité de population de 6,1 habitants par Km2. Elle se classe au 4e rang des provinces les plus populeuses, derrière l'Ontario, le Québec et la Colombie-Britannique. Sa capitale est Edmonton et sa ville la plus peuplée est Calgary. Ainsi, nous pouvons affirmer que le bassin de population de l'Alberta se situe au sud de la province.
L'Alberta possède 3 gisements importants de sables bitumineux. Tout d'abord, il y a celui de la rivière de la Paix (Peace River). Il se situe au nord-ouest de la province. Il y a ensuite celui du lac Cold (Cold Lake). Il se situe à l'est de la province. Finalement, nous retrouvons le gisement le plus important du Canada, soit celui d'Athabasca.
Les sables bitumineux d'Athabasca sont d'importants gisements de bitume ou de pétrole brut lourd couvrant 142 200 km2 de forêt boréale, de tourbières et de zones humides peu peuplées. Le gisement couvre environ 21 % du territoire de la province. Situé près de Fort McMurray, le gisement est exploitable à ciel ouvert.
Les sources d'énergies exploitées en Alberta
Les hydrocarbures
- En 2017, l’Alberta a produit 3 538 milliers de barils par jour de pétrole brut. L’Alberta est la principale province productrice de pétrole brut au Canada, avec plus de 80 % de la production totale.
L'énergie éolienne
L’Alberta possède maintenant la troisième puissance éolienne installée en importance au Canada. Selon Statistique Canada, l’énergie éolienne a répondu à environ 7 % de la demande en électricité de l’Alberta en 2017. Les parcs éoliens albertains génèrent assez d’électricité pour alimenter quelque 380 000 foyers.
L'énergie hydroélectrique
La part de l’hydroélectricité de la capacité de production totale a diminué de 7 % à 5 %, tandis que celle de l’énergie éolienne a augmenté de 2 % à 9.
L'exploitation : une tâche complexe
L'extraction
L'extraction du pétrole dépend, tout d'abord, du type de pétrole que nous voulons exploiter : le pétrole liquide ou le pétrole sous la forme de sables bitumineux.
Le pétrole, dans sa forme liquide, est relativement simple à extraire. Il faut d'abord forer un puits jusqu'au gisement, puis pomper le pétrole jusqu'à la surface à l'aide d'un chevalet de pompage (voir l'illustration à droite).
L'extraction des sables bitumineux, pour sa part, est beaucoup plus complexe. La composition de ceux-ci est à la source du problème : les sables bitumineux sont un mélanges de sables, de bitume et d'eau (voir l'illustration à droite). Deux méthodes sont ainsi pour l'extraction des sables bitumineux :
- À moins de 75 mètres, il faut enlever la couche de sol afin de se rendre au gisement. Il s'agit donc d'une mine à ciel ouvert. La machinerie lourde s'emploie ensuite à ramasser le tout.
- À plus de 75 mètres, il faut faire un puits et y injecter de la vapeur d'eau afin de rendre malléables les sables bitumineux. Ensuite, il est possible de les pomper jusqu'à la surface. Cela nécessite donc beaucoup d'eau.
Le transport : un choix difficile
Le transport du pétrole : un enjeu complexe
Afin de comprendre l'enjeu du transport du pétrole, je vous suggère fortement de consulter le documentaire issu de la série Découverte (42 minutes), ainsi que les nombreux articles ci-dessous. Les élèves pourront ainsi développer leur propre opinion à ce sujet. Un exemple d'évaluation est disponible sous les nombreux articles.
Situation d'apprentissage et d'évaluation
Mise en situation sur le transport du pétrole.pdfSituation d'évaluation (C3)
Dans cette situation d'évaluation, l'élève devra :
- Prendre connaissance des informations présentes dans le documentaire ainsi que dans les articles ci-dessus ;
- Compléter les pages 2 et 3 du document (prise de notes) ;
- Écrire un texte d'opinion de 250 portant sur le transport du pétrole au Canada.
La commercialisation de l'énergie : gestion gouvernementale
En Alberta, le Ministère de l'Énergie a pour mandat de réglementer et de superviser l'exploitation des ressources naturelles de la province. En fait, le gouvernement albertain possède 97% des terres où se déroulent l'exploitation des sables bitumineux (le 3% restant appartient aux autochtones). Le gouvernement permet à des compagnies privées d'exploiter cette ressource naturelle en échange de compensation financière. Cela permet à cette province de recevoir des milliards de dollars des grandes compagnies pétrolières.
De plus, les sables bitumineux jouent un rôle de premier plan dans l’économie canadienne. L’industrie pétrolière est l’un des plus importants employeurs au Canada et compte un effectif de plus de 400 000 personnes qui occupent des emplois directs, indirects et induits dans le secteur des sables bitumineux et les secteurs de soutien.
Grâce à l'industrie pétrolière albertaine, nous pouvons dire que cette province canadienne jouit d'une autonomie énergétique. Cela veut dire qu'elle produit assez d'énergie pour sa propre consommation et qu'elle n'a pas besoin d'en importer de l'extérieur.
Les sables bitumineux et l'environnement
Impacts sur le climat et l’environnement
Les sables bitumineux produisent le carburant pour le plus nuisible actuellement. Son extraction et sa transformation provoquent :
- La pollution de l’air et de l’eau ;
- Des changements d’affectation des sols dus à la destruction des forêts boréales et des tourbières ;
- Une perte de la biodiversité ;
- La destruction des conditions d’existence des communauté autochtones.
Il faut extraire, transporter et traiter près de deux tonnes de sables bitumineux pour produire 158,9 litres de pétrole. Il s'agit d'un seul baril de pétrole. L’exploitation des sables bitumineux au Canada couvrira bientôt près de 140 000 km2, soit une surface plus grande que celle de l’Angleterre. Comme cette exploitation se fait avant tout dans des mines à ciel ouvert, le problème de la remise en état des terres est très importante. Le gouvernement de l’Alberta exige des compagnies qu’elles restaurent les terres de façon à ce qu’elles « retrouvent leur productivité ». Pourtant, après 40 ans d'exploitation des sables bitumineux, pas un seul hectare de terre n’a reçu de certificat de remise en état par le gouvernement de l’Alberta. Pour produire un mètre cube de pétrole à partir de sables bitumineux il faut entre 3 et 5m3 d’eau douce, issu des cours d'eau à proximité. Il s'agit donc d'un enjeu de la plus grande importance.
