Energie et Exergie sont dans un bateau…

9 Septembre 2013

En cette période de transition énergétique, durant laquelle vous et moi fûmes appelés à donner notre avis à travers le « Grand débat national » qui vient de se clore, il nous a paru intéressant de revenir sur le concept d’énergie, qui est tout de même au centre du débat.

Nous avons tous appris sur les bancs du collège que l’énergie se conserve.

C’est en quelque sorte une denrée inusable, durable dirions-nous aujourd’hui pour être à la mode.

Or dans les temps difficiles actuels nous sommes mis en demeure d’économiser cette énergie.

Comment pourrions-on économiser une denrée qui, par définition, est inusable ?

Les thermodynamiciens, qui sont des gens pointilleux, ont mis le doigt sur ce paradoxe et nous ont expliqué qu’en la matière nous devrions réviser notre approche sous peine de rester dans l’incohérence.

Ils nous ont expliqué que oui, dans l’absolu, l’énergie se conserve, mais qu’elle change d’aspect lors de ses utilisations. Ils ont introduit la notion d’énergie noble par opposition à une énergie qui serait peu efficace.

Au cours de ses tribulations l’énergie perd de ses quartiers de noblesse, sa « qualité » se dégrade.

La « noblesse » d’une énergie se mesure alors à sa faculté de fournir du travail mécanique. La part ainsi désignée comme noble est appelée « Exergie ».

A partir de maintenant nous sommes donc priés de raisonner non plus sur l’énergie, mais sur l’exergie.

C’est elle que nous devons économiser.

Ce concept n’est pas nouveau, il fut introduit à la fin du XIXè siècle (Duhem, Gouy,…) sous l’étiquette « énergie utilisable », et remis au goût du jour au milieu du siècle dernier sous son nom actuel d’exergie, nettement plus sexy.

Il est donc parfaitement orthodoxe de considérer l’exergie dans les calculs de rendements des systèmes, et en particulier dans la recherche des causes de pertes dans les différents sous-systèmes.

Mais l’approche exergétique est compliquée et doit être maniée avec précautions. Elle est encore assez peu utilisée dans l’Industrie car elle nécessite une solide formation de thermodynamicien sous peine de tomber dans l’erreur ou le contre-sens. Son introduction dans le domaine grand-public risque de créer une certaine confusion peu propice à la clarté des exposés.

A titre d’exemple voici la définition de l’exergie telle que la donnent les ouvrages spécialisés:

Fo = U + Po.V - To.S - Somme sur i ( uio Ni)

U est l’énergie interne.

S est l’entropie.

Po est la pression environnante.

V est le volume.

To est la température environnante.

Ni est le nombre de moles.

Uio est le potentiel chimique.

Fo s’exprime également selon les cas en fonction de l’enthalpie, de l’énergie libre, ou de l’enthalpie libre.

Toute notions qui sont évidemment hermétiques au commun des mortels et donc de nature à creuser encore un peu plus le fossé d’incompréhension entre les spécialistes et le grand public.

Il faudra décidément un grand effort de communication pour faire accepter cet aggiornamento exergétique en dehors des bureaux d’études.