Utilisation de l'énergie solaire à l'échelle planétaire et faible rendement photosynthétique

Première générale Spé · Enseignement Scientifique 1ère

À retenir

• La Terre intercepte en permanence une puissance solaire colossale d'environ P_sol = 1,74 10^17 W (174\,000 térawatts). • Devenir de cette puissance radiative incidente : - Environ 30\,\% est directement réfléchie vers l'espace par l'atmosphère, les nuages et la surface terrestre (albédo terrestre moyen a = 0,30). - Environ 70\,\% est absorbée par les océans, les continents et l'atmosphère, puis convertie en énergie thermique (moteur des vents, des courants marins et de l'évaporation de l'eau) avant d'être réémise vers l'espace sous forme de rayonnement infrarouge thermique. - Seule une infime fraction, d'environ 0,1\,\% de la puissance solaire totale reçue, est convertie en biomasse par la photosynthèse à l'échelle mondiale ! • Rendement énergétique à l'échelle de la feuille : - Sur une feuille éclairée, la majorité de la lumière est transmise ou réfléchie, ou absorbée et dissipée sous forme de chaleur et de fluorescence. - Le rendement énergétique photosynthétique foliaire moyen (rapport entre l'énergie chimique fixée sous forme de matière organique et l'énergie lumineuse incidente) ne dépasse pas 1 à 2\,\%.

Le cours

Utilisation de l'énergie solaire à l'échelle planétaire et faible rendement photosynthétique • La Terre intercepte en permanence une puissance solaire colossale d'environ P_sol = 1,74 10^17 W (174\,000 térawatts). • Devenir de cette puissance radiative incidente : - Environ 30\,\% est directement réfléchie vers l'espace par l'atmosphère, les nuages et la surface terrestre (albédo terrestre moyen a = 0,30). - Environ 70\,\% est absorbée par les océans, les continents et l'atmosphère, puis convertie en énergie thermique (moteur des vents, des courants marins et de l'évaporation de l'eau) avant d'être réémise vers l'espace sous forme de rayonnement infrarouge thermique. - Seule une infime fraction, d'environ 0,1\,\% de la puissance solaire totale reçue, est convertie en biomasse par la photosynthèse à l'échelle mondiale ! • Rendement énergétique à l'échelle de la feuille : - Sur une feuille éclairée, la majorité de la lumière est transmise ou réfléchie, ou absorbée et dissipée sous forme de chaleur et de fluorescence. - Le rendement énergétique photosynthétique foliaire moyen (rapport entre l'énergie chimique fixée sous forme de matière organique et l'énergie lumineuse incidente) ne dépasse pas 1 à 2\,\%. Astuce et méthode clé Garde en tête ces ordres de grandeur : 30 % réfléchis (albédo), 70 % transformés en chaleur (climat/cycle de l'eau) et seulement 0,1 % captés par la photosynthèse planétaire. Piège classique à éviter Ne dis jamais que « les plantes captent toute l'énergie solaire ». La photosynthèse n'utilise qu'une infime frange de l'énergie solaire incidente, même si cette fraction suffit à alimenter toute la biosphère.

Dans ce chapitre