Guide de l’enseignant (SAE1)Regards sur l’avenir énergétique du Québec

Deuxième année du deuxième cycle du secondaire, ST, STE

RéalisationAssociation québécoise pour la maîtrise de l’énergie (AQME)Sous la direction de Marie-France Courtemanche-Bell

Comité de conception pédagogique de la Commission scolaire de l’Énergie (CSDE)Nancy Brouillette, conseillère pédagogique en science et technologieMichèle Grondin, enseignante en science et technologie, école secondaire Val-MauricieMichel Héroux, enseignant en science et technologie, école secondaire Val-MauricieIsabelle Lesieur, enseignante en science et technologie, école secondaire des ChutesMarcel Jr. Trudel, enseignant en science et technologie, école secondaire Du Rocher

En collaboration avec :Renée April, conseillère pédagogique en science et technologie, Commission scolaire de Montréal (CSDM)Véronique Blais, conseillère d’orientation, CSDECarole Boivin, conseillère d’orientation, CSDEGuy Lavallée, enseignant à l’école secondaire Val-Mauricie, CSDEAnnie L’Heureux, enseignante en géographie, école secondaire Val-Mauricie, CSDEGeneviève Morin, conseillère pédagogique en science et technologie, CSDMRichard Papineau, conseiller pédagogique en science et technologie, Commission scolaire de la Pointe-de-l’Île (CSPI)Mélanie Rhainds, conseillère pédagogique en science et technologie, Commission scolaire de la CapitaleJulie Robidoux, conseillère pédagogique en mathématiques et en science et technologie, Commission scolaire des Chênes (CSDC)Isabelle St-Hilaire, conseillère pédagogique en français, CSDEMicheline Trépanier, conseillère d’orientation, CSDEHuguette Vanlandeghem, conseillère pédagogique en science et technologie, Commission scolaire Marguerite-Bourgeois (CSMB)

Comité de conception scientifiqueEugène Gagné, ingénieur forestier, Fédération québécoise des coopératives forestières (FQCF)Christophe Sibuet Watters, Ph. D., ingénieur, Chaire de recherche du Canada sur l’aérodynamique des éoliennes en milieunordique, École de technologie supérieure (ETS)François Tétreault, B. Sc., biologiste, Réseau de distribution, Hydro-QuébecJocelyn Millette, Ph. D., ingénieur, Laboratoire des technologies de l’énergie (LTE), Hydro-QuébecPhilip Raphals, directeur général, Centre HéliosDaniel Rousse, Ph. D., ingénieur, Université du Québec (UQ)Jacques Goyette, Ph. D., Institut de recherche sur l’hydrogène, Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR)Jaroslav Franta, ingénieur, Énergie atomique du Canada limitée (EACL)Louis Lamarche, Ph. D., ingénieur, Département de génie mécanique, ETSNicolas Martin, candidat au Ph. D., ingénieur, Institut de génie nucléaire, École Polytechnique de MontréalYves Poissant, Ph. D., Programme photovoltaïque, Ressources naturelles Canada : CanmetÉNERGIE

Révision linguistiquePlein de sens

GraphismeLine Jutras Design

IllustrationsFrançois Escalmel

© Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie, 2009.Dépôt légal : 2009ISBN 978-2-9811155-4-6ISBN 978-2-9811155-5-3 (PDF)Imprimé au Canada

La reproduction, l’adaptation, la traduction ou la diffusion d’une partie ou de la totalité du Guide de l’enseignant de la situationd’apprentissage et d’évaluation Regards sur l’avenir énergétique du Québec du projet Génergie sont autorisées en contextescolaire uniquement. La source doit toujours être clairement indiquée. Pour obtenir l’autorisation d’utiliser le matériel Génergie à d’autres fins éducatives, veuillez communiquer avec l’Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie (AQME).

Utilisée dans ce guide sans aucune discrimination, la forme masculine ne vise qu’à alléger le texte.

Remerciements

L’Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie (AQME) tient à mentionner la généreuse contribution du ministère du Développement économique, de l’Innovation et de l’Exportation du gouvernement duQuébec, principal partenaire financier dans la réalisation du projet Génergie.

Cette situation d’apprentissage et d’évaluation n’aurait pu être élaborée sans la précieuse collaboration des nombreux consultants scientifiques et techniques qui ont gracieusement offert leur expertise.

L’AQME désire également exprimer sa gratitude envers tous les enseignants et les conseillers pédagogiquesqui ont aidé à concevoir et à vérifier cette SAE. L’AQME souhaite aussi souligner la collaboration spécialede la Commission scolaire de l’Énergie qui a soutenu sans restriction le travail de ses enseignants, conseillères pédagogiques et conseillères d’orientation.

Finalement, l’AQME tient à remercier très chaleureusement les membres du comité de travail qui ont suorienter le développement global de Génergie en offrant leurs conseils et en favorisant le rayonnement du projet dans le milieu scolaire et au sein de l’industrie de l’énergie.

01

Principal partenaire financier

Organismes collaborateurs

Légende

02

Documents à photocopierpour les élèves

Lecture, recherche et collecte de données

Réflexion

Discussion et exposé oral

Expérience

Les métiers et carrières en énergie

Un peu d’histoire

En bref

Principes scientifiques etprocédés technologiques

Avantages et inconvénients

Vues sur le monde

Travail en équipe de base

Travail en équipe d’experts

Travail en groupe-classe

Travail individuel

E

G

I

B

Table des matières

Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Légende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

À propos de l’AQME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Portrait de la SAE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Synthèse des apprentissages ciblés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Méthodes d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Préparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Réalisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Intégration et réinvestissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Mot de la fin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

ANNEXES

Annexe 1 : Canevas de planification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Annexe 2 : Réponses aux questions d’activation des connaissances initiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Annexe 3 : Complément d’information sur les filières énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Annexe 4 : Symboles des unités de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

03

À propos de l’AQME

L’Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie (AQME) est une association multisectorielle qui rassembleles fournisseurs, les professionnels et les producteurs du milieu de l’énergie, ainsi que les consommateurs.

Au service de ses membres depuis 1985, l’AQME a fait des enjeux d’efficacité énergétique son cheval debataille et est devenue une référence incontournable dans le domaine. Organisme sans but lucratif neutre etindépendant, l’Association travaille à structurer l’industrie en promouvant l’acquisition, le développement et le partage de connaissances en maîtrise de l’énergie par le biais d’activités et de services adaptés aux besoins des intervenants du milieu.

Présentation de GénergieLe projet Génergie s’inscrit dans la volonté de l’AQME d’éveiller la jeunesse aux enjeux énergétiquesactuels et futurs. Par la conception d’outils et de services éducatifs traitant principalement d’efficacitéénergétique, l’AQME contribue à la mise en place de mesures favorisant l’épanouissement d’une relèvenombreuse et compétente en énergie. En créant un lien concret et dynamique entre le milieu scolaire et le milieu professionnel de l’énergie, l’AQME offre aux jeunes une occasion de poser un regard différent sur ce domaine en pleine effervescence.

Objectifs généraux• Stimuler l’intérêt des jeunes du secondaire et du collégial pour les enjeux liés à la maîtrise de l’énergie ;

• Susciter une réflexion au sujet de la place qu’occupe l’énergie dans le développement de la société québécoise ;

• Développer la pensée critique des jeunes et du personnel enseignant à l’égard des différentes filières énergétiques ;

• Initier les jeunes et le personnel enseignant au concept de l’efficacité énergétique ;

• Diffuser de l’information sur les carrières et les métiers en énergie ;

• Contribuer à l’enrichissement de la culture scientifique et technologique des enseignants et de leurs élèves.

Questions et commentaires Pour télécharger gratuitement le matériel éducatif de Génergie ou pour en connaître davantage sur ce projet et l’AQME, nous vous invitons à consulter la page Internet www.aqme.org/genergie.aspxou à communiquer avec nous. C’est avec plaisir que nous vous appuierons dans votre démarche.

Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie255, boulevard Crémazie Est, bureau 750Montréal (Québec) H2M 1L5Tél.: 514 866-5584Téléc.: 514 874-1272genergie@aqme.org

04

Portrait de la SAE

Cette situation d’apprentissage et d’évaluation (SAE) a été conçue pour les cours Science et technologie (ST) et Science et technologie de l’environnement (STE) de la deuxième année du deuxième cycle du secondaire.

Elle donne la possibilité d’explorer, en classe, un grand nombre de concepts prescrits par le Programme deformation de l’école québécoise (PFEQ) et qui touchent à un enjeu environnemental d’actualité : l’énergie. Elle fournit aussi des outils d’évaluation par compétence (disciplinaires et transversales) et permet d’intégrerl’approche orientante dans les cours de science et de technologie.

Sa valeur fondamentale ne consiste pas qu’à servir de passerelle pour la transmission de notions disciplinaires.Elle permet aussi aux élèves de comprendre et de mesurer les conséquences environnementales, socialeset économiques de leurs choix en matière de consommation énergétique. En effet, plus nous consommonsd’énergie, plus nous devons en produire, ce qui entraîne des répercussions importantes sur notre milieude vie. Cette SAE aborde donc les notions de production, de consommation et d’économie d’énergie et apporteà vos élèves une nouvelle perspective sur le monde de l’énergie.

Veuillez noter que le canevas de planification de la SAE se trouve en annexe 1 du présent document.

Intention pédagogiqueAmener l’élève à bien connaître les différentes filières et leurs principales caractéristiques afin qu’il puisseporter un regard critique sur leur implantation ou leur développement dans un contexte québécois.

Objectifs spécifiquesCette SAE offre à l’élève l’occasion d’explorer les différentes filières énergétiques développables sur le territoirequébécois. L’élève est ainsi amené à découvrir les principes scientifiques et technologiques généraux, de mêmeque les avantages et les inconvénients associés à chacune des sources d’énergie.

L’acquisition de ces connaissances vise à lui permettre de présenter une proposition de développementénergétique intégré pour le Québec en tenant compte des trois principes fondamentaux du développementdurable (environnemental, social et économique).

Durée prévueSix périodes (compter 2 périodes supplémentaires de 75 minutes pour les présentations orales).

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UNIVERS VIVANT

Écologie • Dynamique des communautés

(perturbations)

• Dynamique des écosystèmes (recyclage chimique)

• Écotoxicologie* (contaminant)

TERRE ET ESPACE

Cycles biogéochimiques• Cycle du carbone

Lithosphère• Horizons du sol (profil)

• Ressources énergétiques

• Épuisement des sols*

Hydrosphère• Bassin versant

• Circulation océanique

• Ressources énergétiques

Atmosphère• Effet de serre

• Circulation atmosphérique

• Masse d’air

• Ressources énergétiques

• Vents dominants*

Espace• Flux d’énergie émis par le Soleil

UNIVERS MATÉRIEL

Transformations chimiques• Combustion

• Photosynthèse et respiration

Organisation de la matière• Modèle atomique de Rutherford-Bohr

• Modèle atomique simplifié*

• Neutron*

Transformations nucléaires*• Radioactivité

• Fission et fusion

Électricité• Relation puissance et énergie électrique

Transformation de l’énergie• Loi de la conservation de l’énergie

• Rendement énergétique

• Distinction entre chaleur et température

UNIVERS TECHNOLOGIQUE

Ingénierie mécanique• Caractéristiques des liaisons

des pièces mécaniques

• Changements de vitesse

Ingénierie électrique• Fonction de transformation de l’énergie

* Concepts prescrits en Science et technologie de l’environnement.

Synthèse des apprentissages ciblés

Domaine général de formation (DGF) : Environnement et consommationIntention éducative : «Amener l’élève à entretenir un rapport dynamique avec son milieu, tout en gardantune distance critique à l’égard de la consommation et de l’exploitation de l’environnement.» (PFEQ, 2007, p. 9)

Axe de développement : connaissance de l’environnement

Compétences disciplinaires• Compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques• Compétence 3 : Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie

Compétences transversales• Compétence 1 : Exploiter l’information

Concepts prescrits

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Stratégies• Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques, technologiques

et contextuelles éventuellement utiles pour cerner un problème ou prévoir des tendances

• Explorer diverses pistes de solution

• Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se situer au regard d’une problématique scientifique ou technologique

Attitudes• Intérêt pour la confrontation des idées

• Objectivité

• Coopération efficace

• Respect de la vie et de l’environnement

Éléments abordés par l’approche orientante• Connaissance de soi : amener l’élève à mieux connaître ses qualités et ses champs d’intérêt

• Exploration des métiers et carrières : permettre à l’élève d’explorer différents métiers et carrières en lien avec les filières énergétiques

Repères culturels• Efficacité énergétique

• Principes du développement durable

• Sommet de la Terre à Rio de Janeiro

• Protocole de Kyoto

• Survol historique des avancements scientifiques et technologiques en matière d’énergie

• Distribution géographique des ressources énergétiques au Québec

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Méthodes d’évaluation

Une grille d’évaluation descriptive à cinq niveaux a été élaborée pour chacune des compétences que cible la SAE, soit la compétence 2 : Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques, et la compétence 3: Communiquer à l’aide des langages utilisés en sciences et en technologie. Ces grillessont disponibles à la fin du Cahier de l’élève.

Conçus dans un souci de rigueur et le respect du PFEQ, plusieurs outils d’évaluation permettent aussi aux élèves d’effectuer individuellement ou en groupe des rétroactions pertinentes sur le développementdes compétences mobilisées dans cette SAE.

Par exemple, une grille d’auto-évaluation de la compétence transversale Exploiter l’information a été crééepour permettre à l’élève d’évaluer son travail. Elle se trouve aussi à la fin du Cahier de l’élève.

Vous êtes invité à faire découvrir ces outils à vos élèves en début d’activité afin qu’ils gardent en tête le développement de ces compétences.

Une section permettant aux élèves d’évaluer leur intérêt pour des métiers et carrières en énergie a été préparée en collaboration avec des conseillères d’orientation. Vous la trouverez aux pages 16 et 17 duCahier de l’élève. Invitez vos élèves à y inscrire les informations qu’ils auront recueillies et leurs réflexionsconcernant leur orientation professionnelle. Ils pourront se référer ultérieurement à cette section afin d’effectuer une rétroaction sur l’évolution de leur intérêt pour différents sujets et d’alimenter leur projetpersonnel d’orientation.

Nous désirons porter à votre attention le fait que nous ne prétendons pas que les outils d’évaluation decette SAE soient parfaits. Notez cependant qu’ils ont été testés en classe et qu’ils peuvent donc être utiliséstels quels ou servir d’inspiration pour des grilles que vous créerez.

Par ailleurs, nous aimerions vous inviter à faire parvenir les outils que vous concevez à la coordonnatricedu projet Génergie qui les rendra disponibles sur la page Internet du projet.

08

www.aqme.org/genergie.aspx

PréparationDurée : 30 minutes

Activation des connaissances initialesPour commencer la situation d’apprentissage et d’évaluation, nous vous suggérons de discuter avec vos élèvesde la place qu’occupe l’énergie dans leur vie et de son importance dans notre société. Vous pouvez aussi leurposer des questions pour les amener à réfléchir sur la notion d’énergie. Pour ce faire, consultez l’annexe 2.

Exploration d’innovationsPour susciter l’intérêt de vos élèves envers les innovations technologiques en énergie, présentez-leur différentsexemples, dont quelques-uns sont donnés dans la fiche 1, intitulée Exemples d’innovations technologiques.D’autres références sont également disponibles sur la page Internet de Génergie.

Présentation des filièresIl existe plusieurs manières de regrouper les sources d’énergie. Nous vous proposons d’utiliser la nomenclature suivante :

• Efficacité énergétique

• Bioénergie (ex.: biomasse, biogaz, bioéthanol)

• Énergie éolienne

• Énergies fossiles (gaz naturel, charbon, pétrole)

• Énergie hydraulique (ex.: hydroélectricité, marémotricité, énergie des vagues)

• Énergie nucléaire (fission, fusion)

• Énergie solaire (solaire actif [photovoltaïsme, photothermie], solaire passif)

• Énergie thermique (géothermie, maréthermie)

Pour vous aider à présenter les différentes filières, consultez l’annexe 3 intitulée, Complément d’informationsur les filières énergétiques et les fiches 7 à 14. Il est fortement recommandé de conserver les informationscontenues dans l’annexe 3 pour vous-même. Les élèves doivent découvrir ces éléments au cours de leur recherche documentaire. Vous pouvez cependant utiliser les références indiquées dans l’annexe 3pour aider vos élèves à commencer leur travail de recherche. Notez que ces références ont aussi servi à bâtir les fiches 7 à 14.

Il s’avèrerait intéressant que vous demandiez à vos élèves de qualifier l’exploitation énergétique du Québec.Actuellement, le Québec produit principalement de l’électricité par le biais de la filière de l’énergie hydraulique, mais aussi des filières nucléaire, thermique et éolienne. Pour connaître la quantité d’énergieélectrique produite par chacune des filières, consultez la page Internet suivante sur le site d’Hydro-Québec:www.hydroquebec.com/developpementdurable/themes/index.html.

Mise en contexte (mandat et compétences)Demandez aux élèves de lire la mise en contexte et de définir le mandat qui leur est confié. Assurez-vousque tous ont bien compris les tâches qu’ils doivent accomplir. Précisez-leur quelles sont les compétencesdisciplinaires et transversales évaluées et quels sont les critères qui s’y rattachent. Profitez de l’occasion pourjeter un coup d’œil aux grilles d’évaluation situées à la fin de leur cahier.

09

RéalisationDurée : 6 heures + 2 h 30 min pour les présentations orales

Organisation du travailPrésentation des stratégies de lectureCette SAE comporte une part importante de recherche documentaire. Nous vous suggérons de prendrequelques minutes afin de revoir avec vos élèves des stratégies gagnantes pour réaliser cette tâche. À cet effet, la fiche 2, intitulée Stratégies de lecture, présente deux aide-mémoire :

• Le premier a pour but d’aider les élèves à employer des stratégies de lecture efficaces ;

• Le second vise le développement de stratégies permettant de bien comprendre les différentes questions.

Présentation des stratégies de vérification des sourcesPour soutenir vos élèves dans leur recherche d’informations, nous vous proposons quelques pistes dans la fiche 3 intitulée Stratégies de vérification de la fiabilité des sources.

Formation des équipes de baseAttribuez une région administrative à chacune des équipes de base constituées idéalement de quatre élèves.Ces équipes devront proposer un plan de développement énergétique qui s’harmonise de manière réalisteavec leur région administrative.

Photocopiez et remettez-leur ensuite la section de la fiche 4, intitulée Caractéristiques des régions administratives du Québec, qui correspond à la région administrative qu’ils devront étudier. Notez que dans cette fiche, les régions présentant des caractéristiques similaires sont regroupées.

Vous pouvez aussi laisser les élèves choisir leur région, mais dans ce cas, vous prenez le risque que certainesrégions ne soient pas retenues. Enfin, si vous désirez simplifier la tâche, vous pouvez aussi imposer à toute la classe une même région administrative.

Choix préliminaire des filières énergétiquesEn équipe de base, les élèves déterminent deux filières qu’ils jugent, de manière préliminaire, intéressantesà développer. Il est important de leur souligner que leur plan de développement énergétique doit permettreun aménagement durable du territoire et s’intégrer au réseau déjà en place. En d’autres termes, leur propositiondoit être la plus réaliste possible et s’appuyer sur des faits scientifiques et technologiques. Pour les aider,revoyez la liste des filières énergétiques et invitez-les à délibérer des choix à faire.

Ils doivent justifier leur choix en utilisant les informations contenues dans la fiche 4. Il est aussi essentielqu’ils fassent appel à leurs connaissances antérieures en science et en technologie ou qu’ils se reportent à des sujets d’actualité dont ils ont déjà entendu parler.

Les élèves doivent aussi nommer les responsables de chacune des filières imposées ainsi que de cellesqu’ils ont eux-mêmes choisies.

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Équipe de base A :région administrative

de la MauricieÉlève 4a Élève 2a

Élève 1a

Élève 3a

Équipe d’experts :filière de

l’énergie éolienneÉlève 1d Élève 1b

Élève 1a

Élève 1c

Exploration des filières énergétiquesFormation des équipes d’expertsRegroupez les élèves qui se documentent sur la même filière énergétique. Si l’équipe est trop nombreuse,vous pouvez la scinder en deux sous-groupes.

Afin de vous aider à visualiser le fonctionnement des équipes, voici une représentation du «déplacement»de l’élève 1a :

Remettez à chacune des équipes :

• La fiche 5 intitulée Questions propres à chacune des filières énergétiques ;

• Les fiches 7 à 14 présentant chacune des filières énergétiques.

Précisez-leur que la tâche consiste à :

• Décrire la filière dans son ensemble et en souligner les impacts environnementaux, sociaux et économiques;

• Répondre aux questions communes à toutes les filières ;

• Répondre aux questions propres à leur filière.

Collecte de données Comme première étape, proposez à vos élèves de lire la fiche de leur filière énergétique, de l’analyser et d’enextraire les informations importantes concernant les principes scientifiques et technologiques. Demandez-leurde trouver les impacts positifs et négatifs potentiels de leur filière (avantages et inconvénients).

Les élèves évaluent par la suite s’il leur manque des informations pour mener à bien leur présentation.Invitez-les alors à consulter différents sites Internet ou à aller à la bibliothèque pour compléter leur recherche.Des ressources sont suggérées sur la page Internet de Génergie.

Recherche d’informations sur un métier et une carrière en énergieRappelez aux élèves qu’ils doivent parler d’un métier et d’une carrière en lien avec leur filière énergétiquelors de leur exposé oral. Ils peuvent donc profiter de leur recherche documentaire pour se renseigner surces métiers et carrières. La page Internet de Génergie contient des informations à ce sujet.

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Identification des sources consultéesSoulignez à vos élèves qu’ils doivent présenter au moins trois sources d’information utilisées pour leur rechercheet justifier leur choix en indiquant comment ils ont procédé pour vérifier la fiabilité des sources consultées.

Réponses aux questions sur les filières énergétiquesDemandez à vos élèves de répondre aux questions communes à l’ensemble des filières qui se trouvent dans le Cahier de l’élève et à celles propres à leur filière (fiche 5). L’information nécessaire pour répondrecorrectement à ces questions se trouve dans les fiches 7 à 14. Les élèves devront avoir effectué une recherche documentaire pour se renseigner sur les avantages et les inconvénients de leur filière.Cependant, si des élèves ont de la difficulté à identifier des impacts, vous pouvez les aider en consultantl’annexe 3.

Partage des informationsAprès avoir réalisé leur recherche documentaire, les équipes d’experts présentent leurs résultats à la classesous forme d’exposés oraux. Cette étape est optionnelle. Vous avez aussi la possibilité de simplement donnerà chacune des équipes un droit de parole de quelques minutes pour qu’elle transmette des informationsimportantes sur leur filière. Cet échange d’informations prend alors la forme d’une discussion informelle. Proposez à vos élèves de rencontrer par la suite les experts des autres équipes qui ont travaillé sur des filièresdont ils souhaitent mieux connaître le potentiel de développement pour leur région. Cette approche valoriseles élèves et les incite à coopérer plus efficacement. Si vous optez pour les présentations orales, invitez lesélèves à consigner leurs notes dans leur cahier.

N’oubliez pas de leur mentionner qu’ils doivent présenter les impacts environnementaux, sociaux et économiques de leur filière. De plus, invitez-les à se référer aux concepts prescrits suggérés pour chacunedes filières. Notez que la liste des concepts n’est pas exhaustive et que selon les recherches effectuées,les concepts étudiés seront sensiblement différents. Vous pouvez cependant déterminer les concepts sur lesquels vous souhaitez que les élèves se documentent. Certaines filières offrent un large éventail denotions. Il vous est donc possible de faire des choix différents selon les objectifs pédagogiques inscrits dans vos plans de cours.

Préparation du plan du rapportDe retour en équipe de base, les élèves se préparent à réaliser leur dernière tâche, la rédaction de leur rapport.

Définition des critères d’évaluation des filières énergétiquesLes élèves définissent les critères qu’ils croient les plus adéquats pour évaluer la pertinence de développerou d’implanter les différentes filières énergétiques dans leur région administrative. Pour y arriver, ils doivent faireappel aux trois principes fondamentaux du développement durable (environnemental, social et économique)et se servir des caractéristiques de leur région administrative. Ils doivent aussi justifier leur choix en sebasant sur au moins quatre concepts prescrits.

Voici quelques exemples de critères. Notez que cette liste n’est pas exhaustive.

• Perturbation nulle ou faible sur les écosystèmes aquatiques ;

• Réduction du taux d’émissions de gaz à effet de serre ;

• Harmonisation avec le réseau de production et de distribution actuel ;

• Réduction de la consommation d’énergie primaire pour la production de l’énergie finale ;

• Utilisation des ressources énergétiques disponibles sur place ;

• Rendement énergétique important ;

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• Acceptabilité sociale ;

• Coûts économiques faibles ;

• Effets sur la santé humaine nuls ;

• Utilisation des infrastructures déjà en place ;

• Production d’énergie propre ;

• Contribution au développement des innovations technologiques protégeant l’environnement.

Présentation des arguments en faveur de deux filièresAprès avoir établi leurs critères d’analyse, les élèves choisissent deux filières énergétiques qu’ils jugentadéquates à développer dans leur région. Elles peuvent différer de celles choisies à l’étape préliminaire (page 10).

Invitez vos élèves à considérer en premier lieu la filière de l’efficacité énergétique. Il est important qu’ilscomprennent qu’il est essentiel d’essayer de réduire la consommation d’énergie avant de décider de produirede nouvelles énergies, et ce peu importe la source d’énergie choisie (renouvelable ou traditionnelle). Il s’agit du principe premier de l’efficacité énergétique.

Rappelez à vos élèves que le choix des filières est important, mais qu’il existe une multitude de possibilitésintéressantes pour chacune des régions. C’est pourquoi la justification de leur choix est primordiale. En effet,leur argumentation constitue l’élément clé pour évaluer leur niveau de compréhension. Les argumentsqu’ils utilisent doivent donc, d’une part, être en lien avec les concepts scientifiques et technologiques cibléset, d’autre part, favoriser la mise en évidence des principes fondamentaux du développement durable. Les élèves peuvent aussi se reporter aux informations contenues dans la fiche descriptive de leur régionadministrative (fiche 4).

Rejet de deux filières énergétiquesLes élèves doivent maintenant rejeter deux filières énergétiques et en donner les raisons. Expliquez-leurqu’ils doivent procéder comme dans l’exercice précédent, mais en ciblant deux filières qui, selon eux, produisent des impacts négatifs majeurs ou comportent des limites importantes pouvant freiner leur intégrationdans la région ciblée.

Élaboration du plan du rapportProposez à vos élèves réunis en équipe de base de mettre sur papier les idées qu’ils ont développées aucours de l’activité. Invitez-les par la suite à bâtir leur plan de rapport. Pour les soutenir dans leur démarche,demandez-leur de se référer à la fiche 6 intitulée Rédaction du rapport. Ce modèle a été validé par despersonnes-ressources en français.

Rédaction du rapportDemandez à vos élèves de rédiger leur rapport en équipe de base. Vous pouvez vous libérer de l’aspect «apprentissage de la langue» en vous adjoignant un professeur de français. Cette aide vous permettravous permettra de mieux soutenir vos élèves dans l’acquisition des concepts scientifiques et technologiqueset le développement de leurs compétences disciplinaires et transversales.

Finalement, proposez à vos élèves d’utiliser la liste de vérification se trouvant dans leur cahier et qui a étéélaborée pour les aider à n’oublier aucun élément important.

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Intégration et réinvestissement Durée : 1 heure

Retour sur le développement énergétique au QuébecLaissez vos élèves discuter en groupe-classe de ce qu’ils retiennent le plus du développement énergétiqueau Québec. Vous pouvez aussi leur proposer de voter pour les filières dont l’implantation ou le développementà plus grande échelle dans la province serait pertinent.

Invitez-les à réfléchir sur leurs habitudes de consommation énergétique et demandez-leur de déterminerdes comportements qu’ils pourraient modifier afin de réduire leur consommation d’énergie au quotidien.

L’hydrogèneÀ titre d’activité de réinvestissement, vous pouvez discuter du cas de l’hydrogène. Interrogez vos élèves sur la nature de cette substance : s’agit-il d’un gaz, d’une source d’énergie ou d’un vecteur énergétique ?

Par la suite, invitez vos élèves à lire et à discuter des informations contenues dans la fiche 15, intituléeL’hydrogène. Demandez-leur pourquoi l’hydrogène n’est pas considéré comme une filière énergétique en soi. Invitez-les à inscrire leur réponse dans leur cahier. Vous pouvez compléter votre intervention en les amenant à réfléchir sur les impacts environnementaux induits par ce type d’énergie.

Je me découvre et j’élargis mes horizons…Cette SAE offre aux élèves une occasion particulière d’explorer leur intérêt pour les métiers et carrières enscience et technologie. Pour leur permettre de pousser plus loin leur réflexion, proposez-leur de compléterla section Je me découvre, j’élargis mes horizons… incluse dans le Cahier de l’élève.

Notez qu’en tant qu’enseignant en science et technologie, vous pouvez contribuer significativement audéveloppement d’une relève plus nombreuse et plus motivée en science et en technologie. Enseigner touten orientant ses élèves, c’est possible ! Vous pouvez aussi faire appel à votre conseiller d’orientation pourvous accompagner dans la réalisation de cette activité.

Pour soutenir vos élèves dans l’exploration des métiers et carrières en énergie, consultez la liste d’outils deréférences disponible sur la page Internet de Génergie.

Évaluation de la compétence transversale Exploiter l’informationToujours dans le but d’amener vos élèves à prendre conscience des apprentissages qu’ils ont réalisés, invitez-les à compléter la grille d’auto-évaluation de la compétence transversale ciblée dans cette SAE :Exploiter l’information. Cette grille se trouve à la fin du Cahier de l’élève, juste avant les grilles d’évaluationdes compétences disciplinaires.

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Mot de la fin

L’AQME et ses partenaires souhaitent que cette SAE ait répondu pleinement à vos attentes et vous invitentà leur faire parvenir vos commentaires et suggestions.

Si vous avez apprécié cette SAE et souhaitez réaliser d’autres activités sur le thème de l’énergie, consultez le Répertoire des visites techniques en entreprise disponible sur la page Internet de Génergie à l’adressesuivante : www.aqme.org/genergie.aspx. Vous y découvrirez des occasions formidables d’entrer en contactavec le milieu de l’efficacité énergétique et l’industrie de l’énergie !

Le défi énergétique du Québec est un enjeu d’actualité important et il s’avère primordial que la jeunesse y soit sensibilisée. En ayant réalisé les activités proposées dans ce guide, vous avez participé à éveiller la conscience de la génération montante. En espérant que cela portera ses fruits, toute l’équipe de Génergievous remercie pour le geste que vous venez de poser en faveur d’un développement et d’une consommationénergétiques plus responsables.

Merci !

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Canevas de planification

Description de la SAERegards sur l’avenir énergétique du QuébecCette SAE offre aux élèves une occasion d’explorer les différentes filières énergétiques pouvant être développées sur le territoire québécois. Ils sont ainsi amenés à découvrir les principes scientifiques ettechnologiques généraux de même que les avantages et les inconvénients associés à chacune de cessources d’énergie. L’acquisition de ces connaissances vise à leur permettre de présenter une propositionde développement énergétique pour le Québec en tenant compte des trois piliers du développement durable (l’environnement, l’aspect social et l’économie).

Durée prévue• Six périodes (compter 2 périodes supplémentaires de 75 minutes pour les présentations orales).

Les indications de temps sont données uniquement à titre de suggestion. L’enseignant est invité à adapter la SAE en fonction du contexte de sa classe.

Clientèle• Élèves de la deuxième année du deuxième cycle du secondaire

Disciplines• Science et technologie, français et projet personnel d’orientation

Ressources et références utilesOrganismes• Agence de l’efficacité énergétique (AEE)

• Association québécoise pour la maîtrise de l’énergie (AQME)

• Fonds en efficacité énergétique de Gaz Métro

• Hydro-Québec

• Ressources naturelles Canada : Office de l’efficacité énergétique

Sites Internet• CyberSciences Junior [http://www.cybersciences-junior.org/junior/fr/index.html]

• Gouvernement du Québec : Portrait de l’énergie au Québec[http://www.gouv.qc.ca/portail/quebec/pgs/commun/portrait/economie/ressourcesnaturelles/energie/?lang=fr]

• Ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport (Québec) : Répertoire Projet personnel d’orientation(PPO)[http://www.repertoireppo.qc.ca/fr/index.html]

• Ressources naturelles Canada : CanmetÉNERGIE[http://canmetenergy-canmetenergie.nrcan-rncan.gc.ca/fra/energies_renouvelables/rescer.html]

• Techno-science.net [http://www.techno-science.net]

Cédéroms• L’ère de l’énergie, version Windows, [logiciel payant], Saint-Augustin-de-Desmaures,

Productions Cotardi, 2005. [http://www.cotardi.com]

Pour obtenir des ressources supplémentaires, consultez la bibliographie de chacune des filières énergétiques présentée en annexe 3.

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ANNEXE 1

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Déroulement de la SAE selon les trois phases du processus d’apprentissage

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Réponses aux questions d’activation des connaissances initiales

Cette annexe trace un portrait global de l’énergie et donne des éléments de réponses pour vous aider àamener vos élèves à découvrir par eux-mêmes ce domaine en pleine effervescence. Son contenu ne doitcependant pas leur être transmis tel quel. Il a plutôt été pensé pour vous permettre de mieux maîtriser le sujet. Si vos élèves émettent des réponses erronées, invitez-les simplement à s’interroger davantage et à vérifier leurs propos.

Qu’est-ce que l’énergie?Le mot «énergie» vient du grec energeia, qui signifie «force en action». L’énergie permet d’accomplir un travailou une action et correspond donc au résultat de la puissance de l’action multiplié par le temps de réalisation.Ainsi, plus une action demande de la puissance et du temps, plus elle consomme de l’énergie. Il est importantde comprendre que bien que nous parlions couramment de consommation d’énergie, il s’agit en fait detransformation énergétique. Une forme d’énergie peut se convertir par elle-même en une autre selon lesparamètres à l’intérieur desquels elle se trouve. Voici la liste des formes d’énergie généralement reconnues:

• Mécanique (moteur, engrenage, muscles)

• Calorifique ou thermique (chaleur)

• Ondulatoire (lumière et laser)

• Cinétique (mouvement en physique et vitesse de réaction en chimie)

• Potentielle (puissance estimée)

• Chimique (réaction chimique)

• Électrique (électricité)

• Nucléaire (fission ou fusion d’atomes)

Le Soleil constitue la source directe et, dans certains cas, indirecte, de tous les types d’énergies exploitéessur Terre, sauf de l’énergie nucléaire. En effet, bien que l’activité solaire soit produite par le biais de la fusionnucléaire, l’énergie nucléaire que nous utilisons est produite indépendamment du Soleil.

ANNEXE 2

19

Quelles sont les sources d’énergie?Il existe plusieurs manières de regrouper les sources d’énergie. Elles peuvent d’abord être classées endeux catégories : les énergies primaires et les énergies secondaires.

Les énergies dites primaires résultent directement de phénomènes naturels comme le vent, le rayonnementsolaire ou la chaleur interne de la Terre. Elles peuvent découler de processus naturels de transformation, tel que le phénomène de fossilisation. La réaction nucléaire entre aussi dans cette catégorie.

Les énergies dites secondaires sont issues de la transformation volontaire effectuée par l’être humain d’une énergie primaire en une autre. L’hydrogène constitue l’exemple parfait. Veuillez noter que la questionde l’hydrogène sera explorée lors de l’étape de réinvestissement des apprentissages.

Les sources d’énergie peuvent aussi être regroupées selon qu’elles sont considérées comme renouvelablesou non renouvelables. Le terme «énergie propre» est aussi souvent utilisé pour désigner les énergiesrenouvelables. En principe, une énergie propre est une énergie non polluante. Bien que la majorité desspécialistes jugent les énergies renouvelables non polluantes, certaines de ces dernières causent des dommages importants à l’environnement. Pour cette raison, une partie de la communauté scientifiques’oppose à ce que les termes «énergie renouvelable» et «énergie propre» soient considérés comme synonymes. Quant aux énergies non renouvelables, elles sont souvent qualifiées d’énergies traditionnelles, car elles sont les plus largement utilisées.

Enfin, les sources d’énergie peuvent être classées selon la nature première de la ressource ou selon le résultat obtenu à la suite d’un procédé de transformation. Voici quelques exemples :

Nature de la ressource• Vent (éolien)

• Soleil (solaire)

• Atome (nucléaire)

• Eau (hydraulique)

• Chaleur de la terre (géothermie)

• Bois (biomasse)

• Déchets agricoles, forestiers et urbains (biomasse)

Résultats obtenus à la suite d’un procédé de transformation• Solaire photovoltaïque

• Hydroélectricité

• Mazout

• Hydrogène

• Essence

• Bioéthanol

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Quelles sont les sources d’énergie utilisées au Québec?Le Québec utilise plusieurs sources d’énergie qu’il produit ou capte (l’hydroélectricité, l’énergie solaire, la géothermie, l’énergie éolienne, l’énergie nucléaire et la bioénergie) ou importe (les énergies fossiles,c’est-à-dire le pétrole, le gaz naturel et le charbon). Voici une proposition de classification de ces énergiesselon qu’elles sont considérées comme renouvelables ou traditionnelles.

Énergies renouvelables• Bioénergie

• Énergie éolienne

• Énergie hydraulique

• Énergie solaire

• Énergie thermique

Énergies traditionnelles ou non renouvelables• Énergies fossiles

• Énergie nucléaire

Ce classement des sources d’énergie ne fait pas consensus au sein de la communauté scientifique internationale. Des spécialistes en énergie estiment que certaines sources ne peuvent être considérées comme renouvelables car elles exercent un impact important sur des composantes environnementales, en détruisant notamment les habitats.L’hydroélectricité exploitée à grande échelle au Québec en est un exemple.

Selon les données actuelles, le Québec utilise majoritairement de l’électricité (environ 40%), principalementissue de l’hydroélectricité (97,6%). Les filières de l’énergie nucléaire (2,2%), de l’énergie thermique traditionnelle (0,15%) et de l’énergie éolienne (0,05%) satisfont le reste de cette demande. (Source: Notre action en six thèmes. Énergies renouvelables et efficacité énergétique, Hydro-Québec, 2009.)

Les produits pétroliers (environ 37%), le gaz naturel (13%), la biomasse (9%) et le charbon (1%) comblentla portion restante des besoins en énergie. (Source : Gros plan sur l’énergie. Consommation d’énergie par forme, ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, 2008.)

Il faut aussi souligner les efforts croissants que la province déploie pour assurer le développement de la filièrede l’efficacité énergétique. L’économie et l’utilisation plus rationnelle de l’énergie sont en effet de plus en plusprivilégiées. En outre, les secteurs de l’innovation et de la recherche en énergie s’avèrent très dynamiques auQuébec. Des recherches sur de nouvelles sources d’énergie exploitables, comme les bactéries, sontnotamment effectuées !

Vue sur le mondeFait intéressant, de l’an 1900 à l’an 2000, la population mondiale a environ quadruplé alors que la consommation énergétique pour la même période s’est multipliée par 20 ! C’est pourquoi l’énergie représente actuellement un enjeu de premier ordre. Pourrons-nous continuer ainsi ? Sera-t-il possible derépondre aux besoins énergétiques de toutes les populations? Quelles solutions se révèleraient gagnantes à long terme? Voilà plusieurs questions qui font actuellement l’objet de recherches importantes, tant sur le plan environnemental, que social ou économique.

21

COMPLÉMENT D’INFORMATION SUR LES FILIÈRES ÉNERGÉTIQUES

Filière de l’efficacité énergétique

Avantages et inconvénients (impacts)La filière de l’efficacité énergétique présente de nombreux avantages et est en train de devenir un élémentincontournable dans le développement énergétique des sociétés.

Bien qu’elle requière parfois l’injection de capitaux initiaux importants, elle s’avère économiquement trèsavantageuse à long terme. En effet, elle permet aux organismes et aux collectivités qui investissent dansdes programmes d’encouragement à l’innovation technologique et dans des campagnes d’information etde sensibilisation sur la réduction de la consommation énergétique de réaliser des économies substantielles encoûts de production et de gestion des ressources. Soulignons cependant que la rentabilité de ces investissementss’avère parfois difficile à calculer, car elle est évaluée en fonction de scénarios de développement potentiel du besoin énergétique.

Sur le plan environnemental, cette filière réduit les impacts négatifs qu’engendre notre demande en énergiepuisqu’elle nous amène à diminuer notre consommation énergétique. Elle contribue à abaisser les émissionsde gaz à effet de serre et les risques d’épuisement ou de raréfaction des ressources énergétiques, et à éliminerles probabilités de contamination des écosystèmes par des explosions nucléaires ou des marées noires par exemple.

D’un point de vue social, elle permet, entre autres, d’éviter la destruction ou l’utilisation des terres cultivablespour la production d’énergie (ex.: culture du maïs pour la production de biocarburant), et aide ainsi à prévenir les famines. Comme elle favorise la réduction de la consommation énergétique, elle atténue lestensions géopolitiques et les risques de guerre dans les pays qui la développent et l’exploitent. De plus,elle donne à la population l’occasion de prendre part activement au développement énergétique de la société.La collectivité peut ainsi agir de manière plus concrète et en fonction de ses valeurs pour bonifier sa qualitéde vie et celle des générations futures.

RéférencesANTOINE, Blandine et Élodie RENAUD. Le tour du monde des énergies, Paris, Éditions JC Lattès, 2008, 427 p.

BARRÉ, Bertrand. Atlas des énergies : quels choix pour quel développement ? Paris, Autrement, 2007, 79 p. (Atlas Monde).

BATTIAU, Michel. L’énergie : un enjeu pour les sociétés et les territoires, Paris, Ellipses, 2008, 201 p. (Carrefours).

BAUQUIS, Pierre-René et Emmanuelle BAUQUIS. L’énergie d’aujourd’hui et de demain, Paris, Autrement, 2007, 95 p. (Monde d’aujourd’hui).

BENHADDADI, Mohamed et Guy OLIVIER. Dilemmes énergétiques, Québec, Presses de l’Université du Québec, 2008, 198 p.

DESSUS, Benjamin. Énergie, un défi planétaire, Paris, LeBelin, 1999, 208 p. (Débats).

LAPONCHE, Bernard. Maîtriser la consommation d’énergie, Paris, Le Pommier, 2004, 125 p. (Le collège de la cité; 5).

LAROCHE, Jean-Claude. Le défi énergétique : de l’épuisement des ressources au développement durable, Paris, Éditions de Paris, 2006, 141 p.

ASSOCIATION QUÉBÉCOISE POUR LA MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE (AQME). «Publications et références : Portrait de l’efficacité énergétique», [en ligne], 2007. [http://aqme.org/Afficher.aspx?section=39&langue=fr] (Consulté le 10 avril 2009).

CANADA. MINISTÈRE DES RESSOURCES NATURELLES. « Information pour les enseignants : Introduction à l’efficacité énergétique et au changement climatique», dans Office de l’efficacité énergétique, [en ligne]. [http://oee.nrcan.gc.ca/clubducalendrier/enseignants/enseignants_changeClimatique.cfm?attr=0] (Consulté le 17 avril 2009).

22

ANNEXE 3

Les références fournies pour chacune des filières ont aussi servi à bâtir les fiches 7 à 14.

23

Filière de la bioénergie

Avantages et inconvénients (impacts)La filière de la bioénergie possède de nombreux avantages. D’un point de vue environnemental, elle estconsidérée comme étant «carbone neutre», ce qui veut dire qu’elle capte et émet une quantité équivalente degaz carbonique. De plus, en réduisant la dépendance des sociétés envers les énergies fossiles, elle favorise la diminution des émissions de gaz à effet de serre (GES). Cette diminution est cependant conditionnelleau bon entretien des installations (chaudières).

Sur les plans économique et social, cette filière génère de nouvelles occasions d’affaires puisqu’elle favorisele développement technologique en promouvant la valorisation de ressources souvent perçues comme desdéchets inutilisables (boues industrielles, résidus forestiers, déchets agricoles, etc.). De ce fait, l’exploitationde cette filière crée des emplois qui profitent souvent aux habitants de la ville ou de la région où s’installeune usine de bioénergie.

En nous basant sur le bilan énergétique des différentes sources de bioénergie, nous constatons que certainesutilisations et certains procédés de transformation s’avèrent beaucoup plus performants que d’autres, et donc plus avantageux. Par exemple, l’utilisation du bois densifié donne un bilan de 1: 6, soit une unitéd’énergie fossile pour la production de 6 unités d’énergie équivalentes sous forme de chaleur. À titre decomparaison, l’emploi de l’éthanol cellulosique donne un rapport de 1: 4,4 à 1: 6,6 et celui de l’éthanol tirédu maïs, de 1: 1,7. Ainsi, le très faible bilan énergétique de ce dernier rend cette option moins intéressante.

Quant aux impacts négatifs, nous pouvons en relever plusieurs si nous tenons compte de l’ensemble des paramètres qui interfèrent tout au long du processus d’extraction, de production, de transport, de consommation et de disposition des déchets finaux de cette ressource énergétique. L’exploitation des terres agricoles pour la culture des végétaux qui servent de ressources premières peut notamment exercer une incidence néfaste sur la sécurité alimentaire, et contribuer à la hausse des prix des aliments,à l’augmentation du degré de vulnérabilité de certaines populations, à l’épuisement des sols et à la diminution de la disponibilité d’eau potable. Il faut donc demeurer prudent et prendre en considérationtous les paramètres qui entrent dans le développement de cette filière.

RéférencesURGELLI, Benoit. «Synthèse du biodiesel par transestérification», dans Actualisation continue des connaissances des enseignants en sciences (ACCES), [document PDF en ligne], 2006. [http://acces.inrp.fr/eedd/climat/dossiers/energie_demain/biomasse/biodiesel.pdf] (Consulté le 5 février 2009).

AGENCE DE L’ENVIRONNEMENT ET DE LA MAÎTRISE DE L’ÉNERGIE (ADEME). «Biomasse énergie : une alternative durable pour vos projets», [document PDF en ligne], 2007. [http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&id=49249&p1=00&p2=0805&ref=17597] (Consulté le 5 février 2009).

ASSOCIATION GRENOBLOISE POUR L’ÉTUDE ET LE DÉVELOPPEMENT DE L’ÉNERGIE SOLAIRE (AGEDEN). «Le bois-énergie», [en ligne], 1999. [http://www.ageden.org/Particuliers/Filiere-energetiques/Energies-renouvelables/Le-bois-energie] (Consulté le 5 février 2009).

DE CHERISEY, Hugues, Claude ROY et Jean-Christophe POUET pour le compte de l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME). «La valorisation de la biomasse : guide d’information à l’attention des administrations et des établissements publics», [document PDF en ligne], 2007. [http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&id=47137&p1=00&p2=0805&ref=17597] (Consulté le 5 février 2009).

VAN DE TEENE, Laurent, Girard PHILIPPE et CENTRE DE COOPÉRATION INTERNATIONALE EN RECHERCHE AGRONOMIQUE POUR LE DÉVELOPPEMENT. «Le point sur la gazéification de la biomasse» [Dossier cogénération], dans Institut technique des bioénergies (ITEBE), [document PDF en ligne], 2003. [http://www.itebe.org/telechargement/revue/Revue8/Revue8FR/FR8page25.pdf] (Consulté le 5 février 2009).

Filière de l’énergie éolienne

Avantages et inconvénients (impacts)Pour l’énergie éolienne, deux atouts environnementaux s’imposent d’emblée. Cette forme d’énergie estconsidérée comme renouvelable puisqu’elle est produite à partir du vent, une ressource inépuisable. De plus, les éoliennes n’émettent aucun gaz à effet de serre (GES) lorsqu’elles génèrent de l’électricité.

Ce sont plutôt la fabrication, le transport, l’installation et la maintenance des éoliennes qui induisent lamajorité des coûts environnementaux. S’ajoutent le bruit, dû à la rotation des pales, et la pollution visuelle.Mais bien que le bruit soit inévitable pendant le fonctionnement, cette nuisance devient secondaire lorsqueles éoliennes sont installées loin des zones habitées. Quant à la pollution visuelle, elle fait souvent l’objetde débats visant à déterminer l’emplacement des parcs à éoliennes, car personne ne désire voir ces géantsprès de chez lui. Des accommodements demeurent cependant souvent possibles. N’oublions pas quecette technologie procure aux communautés locales et régionales une certaine autonomie énergétique etque l’intégration au réseau de distribution d’électricité se fait aisément.

Au nombre des impacts environnementaux négatifs, notons enfin la détérioration de la flore avoisinant lesparcs à éoliennes ainsi que l’augmentation du risque de mortalité de certaines espèces de chauves-souriset d’oiseaux.

La vulnérabilité des éoliennes au vent et à la température constitue un inconvénient important, car elle influencedirectement le rendement énergétique. En effet, une éolienne correctement située produit de l’électricitéenviron 35% du temps. C’est que la majorité requiert des vents de 10 à 90 km/h pour fonctionner. En dehorsde cette zone, elles doivent être arrêtées. Il est aussi généralement reconnu que des vents d’une vitessemoyenne de 16 à 18 km/h doivent souffler sur la région ciblée pour que les installations éoliennes soientconsidérées comme viables. De nouveaux modèles acceptent cependant des vents de 4 à plus de 200 km/h.En ce qui concerne la température de l’air, elle doit idéalement demeurer fraîche, sans toutefois descendretrop bas. En effet, plus l’air est frais, plus il est dense. Ainsi, les vents frais déploient plus de force, ce quiaugmente la vitesse de rotation des pales et induit une plus grande production d’énergie.

Du côté économique, l’énergie éolienne produite par des installations industrielles se révèle plus rentableque celle générée par des installations domestiques. Cette différence résulte de la hauteur du mât et de lataille du rotor. En général, le capital initial investi dans un parc d’éoliennes devient rentable après une périoded’environ 10 ans.

RéférencesGIPE, Paul. Le grand livre de l’éolien, Paris, L’Observatoire des énergies renouvelables (Observ’ER), 2007, 508 p.

HLADIK, Jean. Energétique éolienne : applications pratiques, chauffage éolien, production d’électricité, pompage, Québec,Presses de l’Université du Québec, 1984, 207 p.

LE GOURIÉRÈS, Désiré. Les éoliennes : théorie, conception et calcul pratique, Goudelin (Côtes d’Armor), Éditions du Moulin Cadiou, 2008, 306 p.

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Filière des énergies fossiles

Avantages et inconvénients (impacts)L’accessibilité et le coût d’extraction relativement peu élevé des ressources fossiles constituent les deux avantages majeurs de cette filière. En effet, parce qu’elles sont relativement accessibles, ces ressources coûtent moins chères à extraire que d’autres utilisées pour remplir les mêmes fonctions (ex.: transport, chauffage, production industrielle). Cependant, leur coût d’exploitation pourrait augmenter, car il est probable que les futurs puits de pétrole et de gaz naturel soient plus difficiles d’accès (ex.: puits très profonds en mer ou situés dans des régions hostiles à l’être humain telles que la régionpolaire de l’Arctique). Les distances plus importantes à parcourir pour le transport accroîtraient alors les risques de catastrophes écologiques comme les marées noires.

L’excellent rendement énergétique des énergies fossiles représente un autre avantage. À titre d’exemple,un litre d’essence contient en moyenne 33 MJ, alors que l’éthanol en contient 21,3.

De plus, ces ressources sont faciles à transporter, car elles peuvent être entreposées dans de simplesréservoirs. Pour établir une comparaison, un litre d’hydrogène liquide (-253 °C), qui libère environ 10 MJ,doit être contenu dans des batteries au plomb pesant environ 330 kg ou dans des batteries NiCd d’environ165 kg. L’hydrogène est donc moins commode à transporter que les carburants fossiles.

Au chapitre des impacts négatifs, les énergies fossiles contribuent au réchauffement planétaire en libérantdes gaz à effet de serre (GES) et des particules libres lors de leur combustion. Leur raffinage est aussi souvent très polluant.

L’extraction des ressources pétrolifères des sables bitumineux en Alberta pose à la fois un inconvénient et un avantage. Comme elle exige une très grande quantité d’eau, elle met potentiellement en péril cetteressource vitale. Cependant, elle demeure très rentable sur le plan économique et crée de nombreuxemplois régionaux.

D’un point de vue social, l’exploitation des ressources pétrolifères entraîne souvent une polarisation de lapopulation (des personnes deviennent très riches, alors que d’autres s’appauvrissent). De plus, leur répartitionnon uniforme sur le globe génère des conflits humains et de nombreuses guerres.

RéférencesBAUQUIS, Pierre-René et Emmanuelle BAUQUIS. L’énergie d’aujourd’hui et de demain, Paris, Autrement, 2007, 95 p. (Monde d’aujourd’hui)

TOTAL. «Pétrole et gaz. Le gisement : La roche mère», dans planete-energies.com, [en ligne], 2008. [http://www.planete-energies.com/contenu/petrole-gaz/gisements/roche-mere.html] (Consulté le 29 juin 2009).

TOTAL. «Pétrole et gaz : Qui produit, qui consomme le pétrole», dans planete-energies.com, [en ligne], 2008.[http://www.planete-energies.com/contenu/petrole-gaz/societes-petrolieres/consommateurs.html] (Consulté le 29 juin 2009).

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25

Filière de l’énergie hydraulique

Avantages et inconvénients (impacts)Fiable, efficace et souple, l’énergie hydraulique est généralement considérée comme une ressource renouvelable.Elle est aussi souvent perçue comme une énergie propre, car elle n’émet que peu de gaz à effet de serre, son transport s’effectuant par des câbles électriques. Cette classification ne fait cependant pas l’unanimité puisque plusieurs impacts majeurs liés à la création des réservoirs ont été rapportés. En effet, les installationshydroélectriques dont l’aménagement oblige à modifier les plans d’eau détruisent les écosystèmes et mettent en péril la survie de certaines espèces animales et végétales. L’inondation des terres perturbe entre autres la reproduction, la migration et la dispersion de poissons comme l’esturgeon, l’alose et le saumon. Pour pallierce problème, des frayères ont été aménagées au pied des barrages, favorisant ainsi la reproduction des espècesmenacées. Cette mesure a permis d’accroître le rendement de ces zones de pêcherie.

L’augmentation du taux de mercure dans l’eau, principalement pendant les 10 premières années qui suivent la création d’un réservoir, constitue une autre préoccupation majeure. Elle est liée au processus de déforestation et d’immersion des terres. Il semble toutefois que le taux de mercure revienne près de la normale environ 20 ans après la création du réservoir.

Comme autre impact, social celui-ci, mentionnons les fluctuations occasionnelles des niveaux d’eau quicausent certains désagréments aux plaisanciers.

Sur le plan économique, signalons que les centrales au fil de l’eau permettent d’économiser sur les coûtsde transport de l’énergie puisqu’elles peuvent être construites près des grands centres urbains. Notonsaussi que la facture d’électricité des particuliers et des entreprises pourrait augmenter afin d’éponger lescoûts engendrés par le développement de nouvelles installations.

En terminant, un mot sur les hydroliennes. Polyvalentes et moins dommageables que les centrales hydrauliques,elles offrent de nombreuses applications sur le plan technologique. Elles peuvent être constituées en réseauou utilisées en circuit isolé. En contexte fluvial, elles peuvent fonctionner toute l’année. Puisque leurs turbinestournent généralement à une faible vitesse de rotation, comprise entre 20 et 300 tr/min, les impacts négatifsdu bruit et de la turbulence de l’eau sur la faune et la flore aquatiques demeurent peu élevés. Par contre,le risque qu’un bateau ou un nageur heurte une hydrolienne demeure présent.

RéférencesFOIX, André et Michel USSEL. Les microcentrales : turbine Francis, production de l’énergie électrique et régulation électronique, Bayac, Éditions du Roc de Bourzac, 1993.

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Filière de l’énergie nucléaire

Avantages et inconvénients (impacts)Cette filière présente l’avantage d’être concurrentielle sur le plan économique en raison des coûts d’exploitationrelativement faibles des centrales nucléaires, et ce, bien que le coût de fabrication de ces dernières représente un investissement de l’ordre de plusieurs milliards de dollars. Au coût d’exploitation de la centrale,il faut additionner celui de la gestion des déchets nucléaires, qui se répercute automatiquement sur le prix de l’électricité. Cependant, des études concluent que le coût de l’énergie nucléaire est comparable à celui des centrales au charbon ou au gaz. Il est de plus important de spécifier que ces études incluent uniquement le coûtde la gestion des déchets nucléaires et non pas celui des autres filières. Nous pouvons donc extrapoler queles centrales nucléaires sont encore plus rentables que les centrales à combustibles fossiles qui rejettent des gaz à effet de serre et des cendres à haute teneur en métaux lourds dans l’environnement. Par ailleurs,l’importante puissance électrique d’une centrale nucléaire et la durée de vie d’un réacteur (environ 40 ans)assurent un approvisionnement énergétique stable sur une longue période. Enfin, la disponibilité de la ressourceprimaire, l’uranium, contribue à rendre l’énergie nucléaire très attrayante.

D’un point de vue environnemental, l’énergie nucléaire se révèle profitable, car elle n’émet aucun gaz à effetde serre direct. Cependant, les risques associés aux bris et aux accidents potentiels représentent des menacesimportantes pour le bien-être et la survie des espèces, tout particulièrement pour l’être humain. Afin de réduireà la valeur zéro les probabilités d’accidents, la sûreté des réacteurs est constamment vérifiée et perfectionnée.Néanmoins, l’industrie nucléaire demeure encore relativement mal perçue par le grand public.

Finalement, définir si l’énergie nucléaire est une énergie renouvelable ou non renouvelable s’avère problématique : certains experts la considèrent comme une énergie propre, car elle n’émet pas de CO2,alors que d’autres soulignent sa production de déchets radioactifs.

Rappelons que dans un avenir prochain, des réacteurs pourront fonctionner en utilisant moins de matièrefissile, voire en réutilisant les déchets actuels. Ces nouveaux procédés réduiraient considérablement lesimpacts négatifs sur l’environnement et permettraient à la filière de l’énergie nucléaire d’être mieux accueillieau sein de la population.

RéférencesLIGOU, Jacques. Introduction au génie nucléaire, 2e éd., Lausanne, Presses polytechniques et universitaires romandes, 1997, 445 p.

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Filière de l’énergie solaire

Avantages et inconvénients (impacts)Les énergies solaires thermiques et photovoltaïques (PV) offrent de multiples avantages sur le plan environnemental.

Cette énergie est renouvelable et les technologies qui permettent d’en tirer profit ne produisent aucuneémission de gaz à effet de serre ou d’autres formes de pollution durant leur période d’exploitation, qui est d’environ 30 ans. De plus, les technologies solaires photovoltaïques s’avèrent particulièrement propres, car elles font appel à des matériaux abondants et non toxiques, comme le silicium. Les constructeurs depanneaux recyclent aussi les modules PV à la fin de leur vie utile, ce qui réduit la quantité de déchets produits par cette filière.

Au Québec, les cellules solaires génèrent de 7 à 15 fois plus d’énergie pendant leur durée de vie utilequ’elles n’en requièrent pour leur fabrication, ce qui les rend très concurrentielles.

Autre avantage : les technologies solaires fonctionnent silencieusement et peuvent êtres discrètement intégrées dans les bâtiments. Ainsi, bien qu’elles soient encore parfois méconnues du grand public, elles sont généralement très bien acceptées.

De plus, leur coût d’entretien est minimal et les panneaux n’ont pas à être déneigés s’ils sont inclinés à 45° ou plus.

Cependant, ces technologies demandent des investissements initiaux importants qui ne s’avèrent rentablesque sur une période de 10 à 15 ans (pour les systèmes solaires thermiques) et parfois de plus de 20 ans(pour les systèmes PV raccordés au réseau). Par ailleurs, ces systèmes ne produisent pas toujours la quantitéde puissance nécessaire au fonctionnement de grands bâtiments et d’usines, car ils ne génèrent de l’électricitéque lors des périodes d’ensoleillement. Cette particularité complique l’intégration des grandes centralesphotovoltaïques au réseau électrique et limite pour le moment le taux de pénétration de cette technologie à grande échelle à moins de 30% de la puissance totale.

RéférencesCANADA. MINISTÈRE DES RESSOURCES NATURELLES. «Cartes d’ensoleillement et du potentiel d’énergie solaire photovoltaïque du Canada», [en ligne]. [https://glfc.cfsnet.nfis.org/mapserver/pv/index_f.php] (Consulté le 24 février 2009).

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SOLARBUZZ. World Solar Energy News Headlines, [en ligne], 2009. [http://www.solarbuzz.com] (Consulté le 24 février 2009).

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Filière de l’énergie thermique

Avantages et inconvénients (impacts)Les systèmes géothermiques permettent de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre,dans la mesure où l’électricité nécessaire à leur bon fonctionnement provient d’une source d’énergie propre.

Puisque ces systèmes utilisent la température du sol, ils présentent l’avantage de produire une énergieplus constante, car la température du sol d’une région demeure relativement stable à une même profondeur.Au Québec, en hiver, elle se maintient généralement entre 10 et 12 °C à une profondeur d’environ 3 mètres,alors que la température de l’air peut varier de 30 °C.

Autre avantage : les systèmes géothermiques sont très silencieux, ce qui facilite l’acceptabilité sociale de cette filière.

Le coût d’installation initial très élevé, surtout dû aux forages, constitue le seul inconvénient majeur. Un certain nombre d’années est nécessaire pour récupérer cet investissement. Pour évaluer la rentabilitéd’un système géothermique, il faut connaître avec précision sa taille ainsi que le coût de l’électricité.

Actuellement, la géothermie est très utilisée pour des applications commerciales et industrielles, mais peu dans le domaine résidentiel. Toutefois, elle gagnera en popularité au fur et à mesure que le coût del’électricité augmentera et que les technologies de forage s’amélioreront. En attendant, différents paliers de gouvernements ainsi que les fournisseurs d’électricité comme Hydro-Québec ont mis sur pied des programmes de subventions, afin que cette filière puisse mieux pénétrer le marché.

RéférencesLUND, John W., Derek H. FREESTON et Tonya L. BOYD. «Direct application of geothermal energy : 2005 Worldwide review», Geothermics, vol. 34, 2005, p. 691-727.

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Symbole UnitéBq/kg becquerel par kilogramme14C carbone 14CH4 méthaneCO2 dioxyde de carboneD2O eau lourdeEJ exajouleGJ gigajouleH2 hydrogène2H deutérium3H tritiumH20 eauHz hertzJ joulekcal kilogramme-caloriekg kilogrammekg/m3 kilogramme par mètre cube

Symbole Unitékm/h kilomètre à l’heurekW kilowattkWh kilowattheurem2 mètre carréMa million d’annéesMJ mégajoulem/s mètre par secondeMW mégawattMWe mégawatt électriqueNi-Cd nickel-cadmiumPW petawatttr/min tour par minuteTep tonne équivalent pétroleTWh térawattheureV voltW watt

Symboles des unités de mesure

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ANNEXE 4

Bibliographie

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COMITÉ DE FRANÇAIS DE L’ÉCOLE SECONDAIRE DU ROCHER. Stratégies de lecture. Aide-mémoire à l’enseignant, Shawinigan, Commission scolaire de l’Énergie, 2008, 3 p. [document interne].

INTERNATIONAL ENERGY AGENCY (IEA). World Energy Outlook 2008 Edition, Paris, IEA Publications, 2008, 569 p.

RIOUX, Marie-José. Internet et ses sources d’information en pratique, Paris, L’Harmattan, 2002, 154 p.

SARRASIN, Nicolas, et Dany DUMONT. Le petit guide de l’Internet, Montréal, Les Éditions de l’Homme, 2006, 213 p.

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QUÉBEC. AGENCE DE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE. L’efficacité énergétique au quotidien : des réponses à vos questions ! Parce que ça rapporte, j’agis maintenant !, Québec, Gouvernement du Québec, [document PDF en ligne], 2008. [http://www.aee.gouv.qc.ca/fileadmin/medias/pdf/efficacite_energetique_quotidien.pdf] (Consulté le 20 avril 2009).

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Notes