samedi 17 octobre 2020

Quelle était la société préindustrielle la plus riche en énergie ?

Article original de Peter Turchin, publié le 27 septembre 2020 sur le site Peter Turchin
Traduit par le blog http://versouvaton.blogspot.fr

Des bushmen se préparent à cuisiner. Source

Il y a quelques années, j’ai eu une discussion avec Ian Morris sur l’approche qu’il a adoptée pour quantifier le développement social de l’Est par rapport à l’Ouest dans son livre, The Measure of Civilization. Je lui ai donc posé la question : Quelle était la société préindustrielle la plus riche en termes de consommation d’énergie par habitant ? J’ai une réponse à cette question, qui pourrait être assez controversée (et quand je l’ai proposée à Ian, j’ai eu le sentiment de ne pas le persuader).

 

Précisons cette question, afin que nous utilisions tous les mêmes unités. Nous voulons mesurer la consommation d’énergie par âges et par habitant.

L’énergie est mesurée en joules et en calories (et quelques autres unités plus ésotériques). Une calorie est la quantité d’énergie nécessaire pour augmenter la température d’un centimètre cube d’eau de 1 degré Celsius (centigrade). Une calorie équivaut à environ 4,2 joules. Les joules sont une meilleure unité d’énergie que les calories, car il y a une confusion entre 1 calorie et 1 kilo-calorie = 1000 calories. Mais voici les bases, extraites de l’encadré 1.3 de l’ouvrage de Vaclav Smil, Energy and Civilization. Un adulte modérément actif dépense entre 2 et 2,7 Mcal (1 million de calories) par jour, soit environ 10MJ (10 millions de joules) par jour. L’unité de mesure du flux énergétique en fonction du temps est appelée Watt = J/s (joules par seconde). La puissance d’un corps humain s’élève donc à environ 100 watts. Voici le calcul : 10 000 000 J / (24 heures x 3600 secondes) = 115 W.

Prenons donc ce chiffre comme base. Dans une population en quête de nourriture, la principale utilisation d’énergie est la combustion de la nourriture par le corps humain, mais n’oublions pas qu’il faut de l’énergie supplémentaire pour cuire la nourriture sur un feu de camp. Smil (encadrés 1.4 et 2.1) estime que 1 kg de bois sec contient environ 20 MJ et que la cuisson nécessite moins de 0,5 kg de bois par jour. Cela correspond à environ 100 W supplémentaires. Nous venons de doubler la consommation d’énergie humaine !

En 1500 apr. J.C., diverses sociétés humaines du monde entier utilisaient un certain nombre de sources d’énergie supplémentaires :

  1. Combustion de combustibles pour la cuisine et le chauffage des maisons
  2. Labourer à l’aide de l’énergie animale (bœufs et chevaux)
  3. Transport, utilisant l’énergie animale et l’énergie éolienne (voile)
  4. Industries énergivores : métallurgie, poterie, soufflage de verre
  5. Moulins à vent et à eau pour moudre le grain, pomper l’eau, etc.

Autre chose qui me manque ?

L’astuce consiste maintenant à convertir toutes ces activités consommatrices d’énergie afin de pouvoir les exprimer en termes par habitant. Par exemple, calculons rapidement combien la métallurgie du fer ajouterait à la consommation d’énergie par habitant. Un paysan a besoin d’une hache en acier. Disons que sa tête pèse 1 kg et doit être remplacée tous les 5 ans. En consultant l’encadré 1.8 du livre de Smil, nous constatons que la fusion du fer à partir du minerai nécessite 12-20 MJ/kg, et sa transformation en acier nécessite 20-25 MJ supplémentaires. Arrondissons à 50 MJ par tête de hache (pour tenir compte des pertes de fer lors du forgeage). Le remplacement d’une hache tous les 5 ans nécessiterait donc 50 MJ/(5 ans x 365 jours x 24 heures x 3600 secondes) = 0,3 Watts. Cela ne semble pas ajouter beaucoup (en supposant que j’ai bien fait le calcul).

Voici donc le défi à relever. Il ne suffit pas de nommer une société particulièrement avancée. Donnez-moi quelques chiffres pour montrer que sa consommation d’énergie était élevée.

Quelle est donc votre réponse ?

Peter Turchin

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