Énergie endogène humaine
Remarque importante. Les valeurs données ici ne sont qu'ordres de grandeur et rien de plus. Leurs incertitudes dépassent probablement les 100 %. Faire de la précision sur ce sujet demanderait beaucoup d’effort sans que cela ne nous apporte beaucoup plus d’information. Le but de notre exercice est surtout de faire comprendre la différence entre les énergies exogènes et endogènes et de se faire une idée de leur importance relative.
L’organisme humain, comme tout organisme biologique, est un système complexe selon la définition donnée dans le 1er exposé.
Ses éléments de base sont ses cellules: quelques dizaines de millions de milliards (un centimètre cube en contient environ un milliard). Ses cellules sont de types différents, de hiérarchies et de fonctions différentes. Elles se rassemblent en sous-ensembles de complexité tels les organes digestifs, les muscles, la peau, le sang, la lymphe, le système nerveux et endocrinien, etc... Toutes les cellules sont liées entre elles par des liaisons plus ou moins directes. Leur croissance et leur fonction sont régulées par de multiples actions, réactions et rétroactions. Toutes les cellules vivent en osmose avec leur environnement intérieur et extérieur, c'est-à-dire qu’il existe des échanges sélectifs physico-chimiques entre elles et l’extérieur du corps.
Pour maintenir en fonction le merveilleux système que représente notre organisme au repos, il lui faut un flux d’énergie minimum, appelé en physiologie : métabolisme de base.
Prenons le cas d’un homme adulte de 70 kg. Pour maintenir son métabolisme de base, il doit recevoir un flux d’énergie minimum de l’ordre de 1500 kcal/jour. Exprimé dans les unités que nous avons choisies dans ce site, cela représente une puissance instantanée de 72 Watts ou un débit d’énergie journalier de 1728 Wh/j. (Voir système de conversion d'énergie)
Où l’organisme va-t-il trouver cette énergie ? Comme tous les organismes biologiques, au travers de la chaîne alimentaire que lui offre son biotope. Ce dernier puise à son tour son énergie dans le magnifique processus physico chimique qui constitue l’écosystème, lui-même maintenu en activité grâce à l’énergie solaire. Plus la communauté humaine est grande, plus elle devra puiser largement dans la chaîne alimentaire. Cette dernière n’est d’une part pas infinie et d’autre part, elle doit être partagée avec un nombre considérable d'individus appartenant à d’autres espèces. La chaîne alimentaire est faite de telle sorte que toutes les espèces végétales et animales sont à la fois consommatrices et productrices d’aliments. Toutes les espèces sont nécessaires, sous peine de rupture de la chaîne. Celui qui puise trop dans cette chaîne, ou la déséquilibre, risque d’en être éliminé. Raison de plus pour altérer le moins possible son environnement, siège de la chaîne alimentaire.
Estimation de l’énergie endogène qu’un individu actif pourrait consacrer annuellement au développement de sa société.
Afin d'obtenir le flux d'énergie nécessaire pour son métabolisme de base, l'organisme doit travailler pour trouver ce flux d'énergie. Ces deux énergies, un pour assurer son métabolisme et l'autre pour faire le travail nécessaire pour assurer ce flux d'énergie, proviennent de la chaîne alimentaire. Pour cela, l'Homme non civilisé devrait au moins chasser, pêcher, cueillir, cultiver, ou faire tout autre travail pour obtenir sa nourriture. Pour un humain civilisé moderne, il doit trouver un emploi rémunéré afin d'obtenir sa nourriture sur le marché. Tout le monde, civilisé ou non, devra faire d'autres travaux pour se protéger contre les agressions extérieures (pluie, neige, températures extrêmes, tempêtes ... et les prédateurs biologiques). Il doit donc consommer plus de nourriture que ce qu'est requis par son seul métabolisme de base et son travail physique ou mental de chaque jour. Pour maximiser ses chances de survie, il a un intérêt à travailler au sein d'un groupe. Il aura alors à faire le travail qui est demandé par sa communauté pour améliorer la qualité de vie du groupe et par conséquent aussi la sienne.
Ce travail correspondra à l’énergie endogène qu’il pourra consacrer au progrès de sa communauté ou de sa civilisation.
La différence entre la quantité de kilocalories absorbée par un humain et celle réservée à son métabolisme de base est logiquement l’énergie disponible pour accomplir un travail. Cette énergie a été estimée ici à 650 kcal / jour pour un humain type, représentatif des hommes et des femmes actives dans les sociétés complexes mondialisées. Supposons que 400 kcal / jour soient consacrés à fournir sa propre nourriture, s'occuper des enfants et des aînés, de ses voyages et des activités personnelles. Théoriquement, les 250 kcal / jour restant pourrait être utilisés pour le développement de sa communauté. On peut calculer (voir système de conversion d'énergie) que celui-ci correspond à 106 kWh / an.
Dans ce site nous considèrerons que 100 kWh/an est l’apport moyen d’énergie endogène qu’un humain actif pourrait théoriquement offrir au développement de sa communauté.
Le rendement énergétique d’un humain pour développer sa communauté est assez faible. Supposons un individu dont le métabolisme de base serait de 1500 Kcal/jour et qu’il reçoive par sa nourriture 2150 kcal/jour. Il est théoriquement capable de fournir un travail journalier de 2150-1500=650 kcal/jour. Si, comme admis plus haut, il ne peut en consacrer que 250 kcal/jour au développement de sa société alors son rendement énergétique dans la construction sociétale sera de 250/2150 = 0,12 soit 12 %. Ce rendement n’est pas élevé par rapport à ce que nous attendons de nos machines. (Rappelons que ces chiffres ne sont que des ordres de grandeur, utiles seulement pour relativiser d’autres rendements dans la vie courante)
Si un humain n’a pas un très bon rendement pour construire sa société, il est par contre efficace dans son travail grâce à son intelligence, ses capacités intrinsèques, son imagination, sa détermination, sa morale, etc. L’Homme a fait largement la preuve qu’il sait utiliser à son profit l’énergie d’autres êtres biologiques ou des formes d’énergies primaires de différentes sortes, appelées énergie exogène.
Bien avant l’ère industrielle, l’ingéniosité du cerveau humain et son efficacité à améliorer ses conditions d’existence ont permis de multiplier son rendement énergétique endogène en puisant de l’énergie dans des sources exogènes, telles par exemple :
Avec l’aide de ces apports énergétiques exogènes, le flux moyen d’énergie endogène et exogène par personne appartenant aux populations préindustrielles, pourrait avoir été multiplié par un facteur se situant approximativement entre 5 et 10 soit, entre 500 et 1000 kWh/an et par personne active.
Nous retiendrons pour la suite de la discussion la valeur de 1000 kWh/an
En fait, tout se passe comme si, avant l’ère industrielle, chaque individu actif, bénéficiait d’une aide de 4 à 9 humains-équivalents à la différence que ces derniers n’ont aucun droit, autre que de travailler pour le profit de l’Homme. A cause de cela, ils seront souvent désignés sous le terme imagé "d’esclaves énergétiques", fréquemment utilisé par différents auteurs. Ce n’est en aucun cas une unité officielle de flux d’énergie. Ici un "esclave" vaut 100 kWh/an, alors que pour d’autres auteurs, il vaut 8 à 9 fois plus. Cette grande différence dépend de quel travail est assigné à « l’esclave » et comment sa valeur énergétique est calculée. Certains inclus l’énergie du métabolisme humain et admettent que tout humain consacre toute son énergie endogène au développement de sa société, d’où la différence.
Juste avant l’ère industrielle, il n’y avait guère plus de 100 millions de personnes actives qui participaient au développement de la civilisation occidentale. Le flux total d’énergie consacré à la croissance et au fonctionnement de la civilisation était par conséquent de l’ordre de 100 TWh/an (100 millions multipliés par 1000 kWh/an). A titre de comparaison, elle est actuellement dans le monde de l’ordre de 100'000 TWh/an, soit mille fois plus élevée. (Voir 6ème exposé).
Ce facteur 1000 (très approximatif) provient de la combinaison de l’expansion géographique de la civilisation dans le monde, de l’accroissement de la population qui en a résulté et de l’augmentation du nombre « d’esclaves énergétiques » à disposition de chaque humain civilisé.
A noter encore que la seule énergie endogène que les humains peuvent consacrer à la civilisation est très faible (moins de 1%) par rapport au total de l’énergie exogène qu’ils ont réussi à maitriser pour ce développement. Si nous comptons qu’il y a actuellement 7 milliards d’individus sur Terre et que seulement la moitié soit active dans le développement de la civilisation (les enfants, les retraités, les vieillards, les malades, les sous-alimentés, les sans-emplois etc. étant exclus) l’énergie totale endogène serait de 350 TWh/an. (3'500'000 x 1000 kWh/an). Comparée aux 100'000 TWh d’énergie exogène, consommée annuellement par la population mondiale (voir 6ème exposé) l’énergie endogène que les humains peuvent consacrer à leur civilisation représente que 350/100’000 =0,0035 soit 0,35 %
L’organisme humain, comme tout organisme biologique, est un système complexe selon la définition donnée dans le 1er exposé.
Ses éléments de base sont ses cellules: quelques dizaines de millions de milliards (un centimètre cube en contient environ un milliard). Ses cellules sont de types différents, de hiérarchies et de fonctions différentes. Elles se rassemblent en sous-ensembles de complexité tels les organes digestifs, les muscles, la peau, le sang, la lymphe, le système nerveux et endocrinien, etc... Toutes les cellules sont liées entre elles par des liaisons plus ou moins directes. Leur croissance et leur fonction sont régulées par de multiples actions, réactions et rétroactions. Toutes les cellules vivent en osmose avec leur environnement intérieur et extérieur, c'est-à-dire qu’il existe des échanges sélectifs physico-chimiques entre elles et l’extérieur du corps.
Pour maintenir en fonction le merveilleux système que représente notre organisme au repos, il lui faut un flux d’énergie minimum, appelé en physiologie : métabolisme de base.
Prenons le cas d’un homme adulte de 70 kg. Pour maintenir son métabolisme de base, il doit recevoir un flux d’énergie minimum de l’ordre de 1500 kcal/jour. Exprimé dans les unités que nous avons choisies dans ce site, cela représente une puissance instantanée de 72 Watts ou un débit d’énergie journalier de 1728 Wh/j. (Voir système de conversion d'énergie)
Où l’organisme va-t-il trouver cette énergie ? Comme tous les organismes biologiques, au travers de la chaîne alimentaire que lui offre son biotope. Ce dernier puise à son tour son énergie dans le magnifique processus physico chimique qui constitue l’écosystème, lui-même maintenu en activité grâce à l’énergie solaire. Plus la communauté humaine est grande, plus elle devra puiser largement dans la chaîne alimentaire. Cette dernière n’est d’une part pas infinie et d’autre part, elle doit être partagée avec un nombre considérable d'individus appartenant à d’autres espèces. La chaîne alimentaire est faite de telle sorte que toutes les espèces végétales et animales sont à la fois consommatrices et productrices d’aliments. Toutes les espèces sont nécessaires, sous peine de rupture de la chaîne. Celui qui puise trop dans cette chaîne, ou la déséquilibre, risque d’en être éliminé. Raison de plus pour altérer le moins possible son environnement, siège de la chaîne alimentaire.
Estimation de l’énergie endogène qu’un individu actif pourrait consacrer annuellement au développement de sa société.
Afin d'obtenir le flux d'énergie nécessaire pour son métabolisme de base, l'organisme doit travailler pour trouver ce flux d'énergie. Ces deux énergies, un pour assurer son métabolisme et l'autre pour faire le travail nécessaire pour assurer ce flux d'énergie, proviennent de la chaîne alimentaire. Pour cela, l'Homme non civilisé devrait au moins chasser, pêcher, cueillir, cultiver, ou faire tout autre travail pour obtenir sa nourriture. Pour un humain civilisé moderne, il doit trouver un emploi rémunéré afin d'obtenir sa nourriture sur le marché. Tout le monde, civilisé ou non, devra faire d'autres travaux pour se protéger contre les agressions extérieures (pluie, neige, températures extrêmes, tempêtes ... et les prédateurs biologiques). Il doit donc consommer plus de nourriture que ce qu'est requis par son seul métabolisme de base et son travail physique ou mental de chaque jour. Pour maximiser ses chances de survie, il a un intérêt à travailler au sein d'un groupe. Il aura alors à faire le travail qui est demandé par sa communauté pour améliorer la qualité de vie du groupe et par conséquent aussi la sienne.
Ce travail correspondra à l’énergie endogène qu’il pourra consacrer au progrès de sa communauté ou de sa civilisation.
La différence entre la quantité de kilocalories absorbée par un humain et celle réservée à son métabolisme de base est logiquement l’énergie disponible pour accomplir un travail. Cette énergie a été estimée ici à 650 kcal / jour pour un humain type, représentatif des hommes et des femmes actives dans les sociétés complexes mondialisées. Supposons que 400 kcal / jour soient consacrés à fournir sa propre nourriture, s'occuper des enfants et des aînés, de ses voyages et des activités personnelles. Théoriquement, les 250 kcal / jour restant pourrait être utilisés pour le développement de sa communauté. On peut calculer (voir système de conversion d'énergie) que celui-ci correspond à 106 kWh / an.
Dans ce site nous considèrerons que 100 kWh/an est l’apport moyen d’énergie endogène qu’un humain actif pourrait théoriquement offrir au développement de sa communauté.
Le rendement énergétique d’un humain pour développer sa communauté est assez faible. Supposons un individu dont le métabolisme de base serait de 1500 Kcal/jour et qu’il reçoive par sa nourriture 2150 kcal/jour. Il est théoriquement capable de fournir un travail journalier de 2150-1500=650 kcal/jour. Si, comme admis plus haut, il ne peut en consacrer que 250 kcal/jour au développement de sa société alors son rendement énergétique dans la construction sociétale sera de 250/2150 = 0,12 soit 12 %. Ce rendement n’est pas élevé par rapport à ce que nous attendons de nos machines. (Rappelons que ces chiffres ne sont que des ordres de grandeur, utiles seulement pour relativiser d’autres rendements dans la vie courante)
Si un humain n’a pas un très bon rendement pour construire sa société, il est par contre efficace dans son travail grâce à son intelligence, ses capacités intrinsèques, son imagination, sa détermination, sa morale, etc. L’Homme a fait largement la preuve qu’il sait utiliser à son profit l’énergie d’autres êtres biologiques ou des formes d’énergies primaires de différentes sortes, appelées énergie exogène.
Bien avant l’ère industrielle, l’ingéniosité du cerveau humain et son efficacité à améliorer ses conditions d’existence ont permis de multiplier son rendement énergétique endogène en puisant de l’énergie dans des sources exogènes, telles par exemple :
- L’énergie animale
- Le vent et les chutes d’eau
- Les rayons du soleil
- Les esclaves humains (prisonniers de guerre, réfugiés, etc)
- La biomasse
Avec l’aide de ces apports énergétiques exogènes, le flux moyen d’énergie endogène et exogène par personne appartenant aux populations préindustrielles, pourrait avoir été multiplié par un facteur se situant approximativement entre 5 et 10 soit, entre 500 et 1000 kWh/an et par personne active.
Nous retiendrons pour la suite de la discussion la valeur de 1000 kWh/an
En fait, tout se passe comme si, avant l’ère industrielle, chaque individu actif, bénéficiait d’une aide de 4 à 9 humains-équivalents à la différence que ces derniers n’ont aucun droit, autre que de travailler pour le profit de l’Homme. A cause de cela, ils seront souvent désignés sous le terme imagé "d’esclaves énergétiques", fréquemment utilisé par différents auteurs. Ce n’est en aucun cas une unité officielle de flux d’énergie. Ici un "esclave" vaut 100 kWh/an, alors que pour d’autres auteurs, il vaut 8 à 9 fois plus. Cette grande différence dépend de quel travail est assigné à « l’esclave » et comment sa valeur énergétique est calculée. Certains inclus l’énergie du métabolisme humain et admettent que tout humain consacre toute son énergie endogène au développement de sa société, d’où la différence.
Juste avant l’ère industrielle, il n’y avait guère plus de 100 millions de personnes actives qui participaient au développement de la civilisation occidentale. Le flux total d’énergie consacré à la croissance et au fonctionnement de la civilisation était par conséquent de l’ordre de 100 TWh/an (100 millions multipliés par 1000 kWh/an). A titre de comparaison, elle est actuellement dans le monde de l’ordre de 100'000 TWh/an, soit mille fois plus élevée. (Voir 6ème exposé).
Ce facteur 1000 (très approximatif) provient de la combinaison de l’expansion géographique de la civilisation dans le monde, de l’accroissement de la population qui en a résulté et de l’augmentation du nombre « d’esclaves énergétiques » à disposition de chaque humain civilisé.
A noter encore que la seule énergie endogène que les humains peuvent consacrer à la civilisation est très faible (moins de 1%) par rapport au total de l’énergie exogène qu’ils ont réussi à maitriser pour ce développement. Si nous comptons qu’il y a actuellement 7 milliards d’individus sur Terre et que seulement la moitié soit active dans le développement de la civilisation (les enfants, les retraités, les vieillards, les malades, les sous-alimentés, les sans-emplois etc. étant exclus) l’énergie totale endogène serait de 350 TWh/an. (3'500'000 x 1000 kWh/an). Comparée aux 100'000 TWh d’énergie exogène, consommée annuellement par la population mondiale (voir 6ème exposé) l’énergie endogène que les humains peuvent consacrer à leur civilisation représente que 350/100’000 =0,0035 soit 0,35 %
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