Sciences et technologie · CM1 · Matière, mouvement et énergie · 1er Trimestre

Sources d'énergie non renouvelables

Les élèves explorent les sources d'énergie fossiles et nucléaires, leurs origines, leurs utilisations et leurs conséquences environnementales.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 3 - Identifier différentes sources d'énergie
• MEN: Cycle 3 - Identifier des sources et des formes d'énergie

À propos de ce thème

Les sources d'énergie non renouvelables (pétrole, charbon, gaz naturel, uranium) constituent encore une part majoritaire du mix énergétique mondial. Au cycle 3, les élèves apprennent comment ces ressources se sont formées sur des millions d'années et pourquoi leur consommation actuelle pose des problèmes environnementaux majeurs. Le programme de l'Éducation Nationale met l'accent sur la distinction entre énergie fossile (issue de la décomposition d'organismes vivants) et énergie nucléaire (issue de la fission de l'uranium).

Les élèves analysent les conséquences de l'utilisation massive de ces ressources : émissions de gaz à effet de serre, pollution de l'air, gestion des déchets nucléaires, épuisement progressif des réserves. Ce sujet est l'occasion d'aborder la notion de responsabilité collective et de transition énergétique. Les activités de comparaison, de débat et de modélisation permettent aux élèves de construire une vision nuancée qui dépasse les jugements simplistes, en mobilisant des données concrètes et des arguments scientifiques.

Questions clés

1. Expliquez la formation des combustibles fossiles sur des millions d'années.
2. Évaluez les risques et les bénéfices de l'énergie nucléaire.
3. Prédisez les conséquences à long terme de la dépendance aux énergies non renouvelables.

Objectifs d'apprentissage

• Expliquer la formation des combustibles fossiles à partir de matière organique ancienne sur des millions d'années.
• Comparer les avantages et les inconvénients de l'utilisation de l'énergie nucléaire par rapport aux énergies fossiles.
• Identifier les principales conséquences environnementales de l'extraction et de la combustion des énergies non renouvelables.
• Classer les sources d'énergie non renouvelables selon leur origine (fossile ou nucléaire).
• Évaluer l'impact de la dépendance aux énergies non renouvelables sur les ressources futures de la planète.

Avant de commencer

Les états de la matière

Pourquoi : Comprendre que la matière existe sous différentes formes (solide, liquide, gaz) est essentiel pour appréhender la transformation des matières organiques en combustibles fossiles.

Les sources d'énergie renouvelables

Pourquoi : Avoir déjà identifié des sources d'énergie renouvelables permet de mieux comprendre par contraste les caractéristiques et les limites des énergies non renouvelables.

Vocabulaire clé

Combustibles fossiles	Ressources énergétiques formées sur des millions d'années à partir de la décomposition de plantes et d'animaux morts, comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel.
Énergie nucléaire	Énergie libérée lors de la fission (division) des noyaux d'atomes lourds, principalement l'uranium, utilisée dans les centrales nucléaires.
Gaz à effet de serre	Gaz présents dans l'atmosphère, comme le dioxyde de carbone, qui retiennent la chaleur du soleil et contribuent au réchauffement climatique lors de leur émission par la combustion d'énergies fossiles.
Déchets radioactifs	Matières rendues radioactives par l'exposition à des rayonnements, résultant notamment du fonctionnement des centrales nucléaires et nécessitant un stockage sécurisé sur de très longues périodes.
Épuisement des ressources	Diminution progressive des réserves de ressources naturelles non renouvelables due à une consommation plus rapide que leur formation.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Le pétrole est un liquide noir qui existe sous la terre comme une rivière souterraine.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Le pétrole est piégé dans les pores de roches, comme l'eau dans une éponge. Il ne forme pas de lacs souterrains. Les schémas géologiques en coupe et les manipulations avec des éponges imbibées aident les élèves à visualiser cette réalité.

Idée reçue courante

L'énergie nucléaire pollue autant que le charbon.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les centrales nucléaires n'émettent presque pas de CO2 en fonctionnement. Leur problème principal est la gestion des déchets radioactifs et le risque d'accident. Comparer les émissions de CO2 par kWh de différentes sources sur un graphique permet aux élèves de distinguer les types de pollution.

Idées d'apprentissage actif

Penser-Partager-Présenter: D'où vient l'essence de la voiture ?

L'enseignant pose la question et laisse les élèves formuler individuellement leur réponse. En paires, ils comparent leurs idées et tentent de remonter la chaîne (station-service, raffinerie, plateforme pétrolière, formation géologique). La mise en commun révèle souvent des lacunes sur l'origine géologique du pétrole.

25 min·Binômes

Investigation collaborative : La formation du charbon en accéléré

Les groupes empilent des couches de feuilles mortes humides entre des couches de sable dans des bocaux transparents, puis compriment le tout avec des poids. Ils observent sur plusieurs jours la décomposition et font le parallèle avec les millions d'années nécessaires à la formation réelle du charbon.

45 min·Petits groupes

Débat structuré : Faut-il fermer les centrales nucléaires ?

Chaque groupe prépare des arguments pour ou contre à partir de fiches documentaires. Ils doivent utiliser au moins deux données chiffrées (production d'électricité, quantité de déchets, émissions de CO2) pour étayer leur position. Un rapporteur présente la synthèse du groupe.

50 min·Petits groupes

Galerie marchande: Les énergies dans notre quotidien

Des objets ou images du quotidien sont exposés (voiture, radiateur, smartphone, avion). Les élèves circulent et identifient pour chaque objet la source d'énergie utilisée, en distinguant renouvelable et non renouvelable. Ils proposent une alternative moins polluante quand c'est possible.

30 min·Classe entière

Liens avec le monde réel

• Les centrales thermiques de Gardanne (charbon) et de Fos-sur-Mer (gaz) illustrent l'utilisation des combustibles fossiles pour produire de l'électricité en France, avec des impacts sur la qualité de l'air local.
• Le site de La Hague, dans le Cotentin, est un centre majeur de retraitement du combustible usé des centrales nucléaires françaises, soulevant des questions sur la gestion des déchets radioactifs à long terme.
• Les automobilistes dépendent directement du pétrole pour le carburant de leurs véhicules, un produit dont le prix fluctue en fonction des tensions géopolitiques et de l'état des réserves mondiales.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Sur un carton, demandez aux élèves d'écrire le nom d'une source d'énergie non renouvelable, d'expliquer brièvement son origine (fossile ou nucléaire) et de citer une conséquence de son utilisation.

Question de discussion

Posez la question : 'Si nous n'avions plus de pétrole, de charbon ou de gaz, comment pourrions-nous continuer à faire fonctionner nos maisons et nos transports ?' Encouragez les élèves à proposer des solutions et à identifier les défis.

Vérification rapide

Présentez une image de centrale nucléaire et une image de champ de pétrole. Demandez aux élèves d'écrire sous chaque image le type d'énergie non renouvelable concerné et un avantage ou un inconvénient lié à son utilisation.

Questions fréquentes

Pourquoi dit-on que le pétrole et le charbon sont non renouvelables ?

Leur formation a pris des centaines de millions d'années, à partir de la décomposition d'organismes vivants enfouis sous d'énormes pressions. Nous les consommons en quelques décennies, bien trop vite pour qu'ils se reconstituent. Les élèves saisissent cette disproportion en comparant les échelles de temps sur une frise.

C'est quoi l'effet de serre ?

Certains gaz (CO2, méthane) retiennent la chaleur du soleil dans l'atmosphère, comme les vitres d'une serre. Ce phénomène est naturel et nécessaire à la vie, mais la combustion massive d'énergies fossiles l'amplifie, provoquant un réchauffement global. Une expérience avec deux bocaux (un ouvert, un fermé) sous une lampe illustre ce principe.

Comment les débats en classe aident-ils à comprendre les enjeux énergétiques ?

Les questions énergétiques mêlent science, économie et éthique. En débattant avec des données chiffrées, les élèves apprennent à argumenter sur des bases factuelles plutôt qu'émotionnelles. Ils découvrent aussi qu'il n'existe pas de solution parfaite et que chaque choix implique des compromis.

Combien de temps dureront les réserves de pétrole ?

Selon les estimations actuelles, les réserves prouvées de pétrole pourraient durer entre 40 et 60 ans au rythme de consommation actuel. Mais de nouvelles découvertes et l'évolution des technologies rendent cette estimation variable. Ce chiffre aide les élèves à comprendre l'urgence de la transition énergétique.