Sciences et technologie · CM2 · Matière, mouvement et énergie · 1er Trimestre

Sources d'énergie non renouvelables

Les élèves identifient les principales sources d'énergie non renouvelables (fossiles, nucléaire) et leurs inconvénients.

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

À propos de ce thème

Les sources d'énergie non renouvelables (pétrole, charbon, gaz naturel, uranium) sont au cœur du mix énergétique mondial et constituent un enjeu majeur du programme de sciences au CM2. Les élèves comprennent que ces ressources se sont formées sur des millions d'années et que leur consommation actuelle les épuise à un rythme incomparablement plus rapide. La distinction entre énergies fossiles et énergie nucléaire est essentielle : même si toutes sont non renouvelables, leurs impacts environnementaux diffèrent considérablement.

En France, où le nucléaire produit une part majoritaire de l'électricité, ce sujet prend une dimension particulière. Les élèves apprennent à identifier les conséquences de la combustion des fossiles (émissions de CO2, réchauffement climatique, pollution de l'air) et les problématiques spécifiques du nucléaire (déchets radioactifs, risques d'accidents). Cette réflexion structurée, appuyée sur des documents et des débats argumentés en classe, prépare les élèves à participer en citoyens informés aux choix énergétiques de leur société.

Questions clés

1. Comparez les inconvénients des énergies fossiles et nucléaires.
2. Analysez les conséquences d'une dépendance excessive aux énergies non renouvelables.
3. Expliquez pourquoi le charbon est une énergie non renouvelable.

Objectifs d'apprentissage

• Comparer les inconvénients des énergies fossiles et nucléaires en listant leurs impacts environnementaux et sanitaires spécifiques.
• Analyser les conséquences d'une dépendance excessive aux énergies non renouvelables sur l'environnement et la société.
• Expliquer pourquoi le charbon, le pétrole et le gaz naturel sont des énergies non renouvelables en se basant sur leur origine et leur rythme de formation.
• Identifier les principales sources d'énergie non renouvelables utilisées en France et dans le monde.

Avant de commencer

La Terre, Planète Vivante

Pourquoi : Les élèves doivent avoir des notions sur la formation de la Terre et les matières qui la composent pour comprendre l'origine des énergies fossiles.

Matière et ses transformations

Pourquoi : Une compréhension des changements d'état de la matière et des réactions chimiques simples est utile pour appréhender la combustion des énergies fossiles et la fission nucléaire.

Vocabulaire clé

Énergies fossiles	Sources d'énergie formées à partir de la décomposition de matières organiques sur des millions d'années (charbon, pétrole, gaz naturel).
Énergie nucléaire	Énergie produite par la fission d'atomes lourds, principalement l'uranium, dans des centrales.
Gaz à effet de serre	Gaz présents dans l'atmosphère qui piègent la chaleur, contribuant au réchauffement climatique. Les énergies fossiles en émettent beaucoup lors de leur combustion.
Déchets radioactifs	Matières rendues dangereuses par la radioactivité, issues principalement de l'énergie nucléaire, qui nécessitent un stockage très sécurisé sur de longues périodes.
Ressources épuisables	Ressources naturelles dont la quantité est limitée et qui ne se renouvellent pas à l'échelle humaine.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Le pétrole est un liquide qui se trouve dans de grandes poches souterraines, comme un lac.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Le pétrole est emprisonné dans les pores de roches perméables, comme l'eau dans une éponge. Il n'existe pas de 'lac de pétrole' sous terre. Des schémas géologiques en coupe, discutés en petits groupes, aident à visualiser cette réalité.

Idée reçue courante

L'énergie nucléaire produit du CO2 comme les centrales à charbon.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La réaction nucléaire elle-même ne produit pas de CO2. Ce sont la construction de la centrale et l'extraction de l'uranium qui en émettent, mais en quantités bien moindres que les fossiles. Il faut bien distinguer la combustion (fossiles) de la fission (nucléaire).

Idée reçue courante

Les énergies non renouvelables seront épuisées dans quelques années.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les réserves connues varient : environ 50 ans pour le pétrole, 150 ans pour le charbon aux rythmes actuels. Ces chiffres évoluent avec les découvertes de nouveaux gisements. L'enjeu principal n'est pas seulement l'épuisement mais surtout l'impact climatique de leur combustion.

Idées d'apprentissage actif

Penser-Partager-Présenter: Fossile ou non ?

L'enseignant présente des images de sources d'énergie (puits de pétrole, mine de charbon, centrale nucléaire, barrage). Les élèves classent individuellement chaque source, comparent avec un voisin et justifient pourquoi le nucléaire est non renouvelable sans être fossile.

25 min·Binômes

Cercle de recherche: La formation du charbon

Les élèves empilent des couches de feuilles mortes et de terre dans un récipient transparent, puis compriment fortement. Ils visualisent le processus de fossilisation à travers cette maquette qui illustre les millions d'années de pression et de chaleur nécessaires.

35 min·Petits groupes

Galerie marchande: Les impacts comparés

Des affiches présentent les avantages et inconvénients de chaque source non renouvelable (pétrole, charbon, gaz, uranium). Les élèves circulent, notent les points positifs et négatifs, puis établissent un classement argumenté du moins au plus polluant.

30 min·Binômes

Jeu de simulation: Le débat énergétique

Les élèves incarnent des défenseurs de différentes sources d'énergie et doivent convaincre un jury (le reste de la classe) que leur source est la meilleure pour la France. Chaque groupe doit aussi admettre honnêtement les limites de sa source.

40 min·Classe entière

Liens avec le monde réel

• Les ingénieurs en environnement travaillent dans des entreprises comme EDF ou TotalEnergies pour évaluer les impacts des centrales électriques (nucléaires ou thermiques) et proposer des solutions pour réduire la pollution.
• Les citoyens peuvent observer les conséquences de la pollution de l'air causée par la combustion des énergies fossiles dans les grandes villes, comme Paris ou Lyon, qui mettent en place des zones à faibles émissions.
• Les scientifiques du GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) analysent les données mondiales sur les émissions de gaz à effet de serre, majoritairement issues des énergies non renouvelables, pour alerter sur le réchauffement climatique.

Idées d'évaluation

Question de discussion

Posez aux élèves la question : 'Si le charbon et le nucléaire sont tous deux des énergies non renouvelables, pourquoi leurs inconvénients sont-ils différents ?' Demandez-leur de citer au moins un inconvénient pour chaque type d'énergie et d'expliquer brièvement pourquoi c'est un problème.

Vérification rapide

Distribuez une fiche avec deux colonnes : 'Énergies fossiles' et 'Énergie nucléaire'. Demandez aux élèves de lister sous chaque colonne au moins deux conséquences négatives associées à chaque type d'énergie. Vérifiez l'exactitude des informations fournies.

Billet de sortie

Sur un post-it, demandez aux élèves d'écrire une phrase expliquant pourquoi le pétrole est considéré comme une énergie non renouvelable. Ensuite, demandez-leur de nommer une action concrète que leur famille pourrait faire pour réduire sa consommation d'énergie.

Questions fréquentes

Pourquoi le charbon est-il une énergie non renouvelable ?

Le charbon s'est formé il y a environ 300 millions d'années à partir de forêts enfouies sous des couches de sédiments. Les conditions de température et de pression nécessaires à sa formation ne se reproduisent pas à l'échelle humaine. On consomme en quelques décennies ce que la Terre a mis des millions d'années à produire.

Quels sont les principaux inconvénients des énergies fossiles ?

La combustion libère du CO2, principal gaz à effet de serre responsable du réchauffement climatique. Elle produit aussi des particules fines nocives pour la santé et des oxydes de soufre qui causent les pluies acides. Les marées noires lors du transport du pétrole polluent les océans et les côtes.

Comment l'apprentissage actif aide-t-il à comprendre les enjeux des énergies non renouvelables ?

Les enjeux énergétiques mêlent science, politique et éthique. Le débat structuré en classe oblige chaque élève à construire des arguments et à écouter ceux des autres. Cette approche développe l'esprit critique car les élèves se confrontent aux avantages et aux inconvénients de chaque source, sans simplification.

Quelle est la différence entre une énergie fossile et le nucléaire ?

Les fossiles (pétrole, charbon, gaz) sont brûlés : la combustion libère de la chaleur et du CO2. Le nucléaire utilise la fission de l'uranium : le noyau de l'atome se divise et libère de l'énergie sans combustion. Les deux sont non renouvelables, mais leurs impacts diffèrent (CO2 pour les fossiles, déchets radioactifs pour le nucléaire).