M6S2_RE
Tu dois parcourir l'ensemble des chapitres de ce cahier de ressources pour bien te préparer au test de validation de cette station.
1. Définition du rendement énergétique
Le rendement énergétique d’un objet est le pourcentage du rapport entre l’énergie consommée (énergie fournie à l'appareil) par cet objet et l’énergie qui a été utilisée aux fins de l’usage attendu de cet objet. Cette dernière est appelée l'énergie utile. C'est l'énergie qu'on souhaite obtenir lorsqu'on achète un objet. L'énergie dissipée quant à elle est l'énergie perdue sous une forme qui n'a pas de lien direct avec la fonction de l'objet.
- Pour un mélangeur, l'énergie utile est l'énergie mécanique. Le mélangeur produit aussi de l'énergie thermique, mais on n'utilise pas un mélangeur comme moyen de chauffage de notre maison. Il s'agit donc de l'énergie dissipée. L'énergie consommée est l'énergie électrique.
- Pour une lampe de poche, l'énergie utile est l'énergie rayonnante (lumière). Elle produit aussi de l'énergie thermique, mais encore une fois, une lampe de poche n'est pas un bon moyen de chauffage. C'est donc de l'énergie dissipée. L'énergie consommée est l'énergie chimique des piles.
- Pour une cuisinière, l'énergie utile est l'énergie thermique, mais les éléments chauffants produisent aussi de l'énergie rayonnante (lumière et rayonnement infrarouge). Cette dernière est considérée comme une perte puisqu'on n'éclaire pas une maison avec une cuisinière. Ce serait coûteux et ce ne serait pas très écologique. Il s'agit de l'énergie dissipée. L'énergie consommée est l'énergie électrique.
Formule
\(\Large{Rendement = \frac{É_{utile}}{É_{consommée}} \times100} \)
Une ampoule incandescente de 60 Watts émet environ 5% en énergie lumineuse et tout le reste, soit 95% de l'énergie, est transformée en énergie thermique. C’est pourquoi elles sont graduellement remplacées par les ampoules à diodes électroluminescentes (DEL) qui offrent un bien meilleur rendement énergétique. Comme on le voit dans l'image ci-dessous, le rendement d'une ampoule incandescente est de 5% par rapport à une ampoule de type DEL qui a un rendement énergétique de 80%.
Par contre, le rendement énergétique d’un objet n’est pas le seul facteur à considérer lors du choix d’une technologie ou d’une autre. Le cycle de vie complet de l'objet, de la production à l’élimination, en passant par la distribution, est de plus en plus considéré par les consommateurs.
2. Exemples
Exemple 1
Utilisons une bouilloire électrique de 2000 watts de puissance et qui a fait bouillir 1 litre d’eau en 2 ½ minutes environ.
L’énergie électrique consommée par la bouilloire est de 300 000 Joules et l’énergie thermique captée par l’eau est d’environ 250 000 Joules. Le calcul du rendement énergétique se fera comme ceci:
Econsommée = 300 000 J
Eutile = 250 000 J
\( \huge{Rendement = \frac{E_{utile}}{E_{consommée}} \times 100 }\)
\(\huge{ Rendement = \frac{250\ 000\ Joules}{300\ 000\ Joules} \times 100 }\)
Ce rendement signifie que 83% de l'énergie électrique fournie a été transformée en énergie thermique et que 17% de l'énergie a été perdue (possiblement sous forme de chaleur transmise à l'environnement). Ce rendement de plus de 80% est considéré comme excellent. Bien sûr, plus le chiffre obtenu est proche de 100% et plus le rendement est intéressant.
Exemple 2
Comparons maintenant une ampoule incandescente de 60 Watts et une ampoule DEL de 6 Watts qui vont fonctionner pendant 1 heure.
Énergie électrique consommée
| Ampoule incandescente 60W | Ampoule de type DEL 6W |
|---|---|
| 216 000 J | 21 600 J |
Énergie lumineuse produite
| Ampoule incandescente 60W | Ampoule de type DEL 6W |
|---|---|
| 15 000 J | 15 000 J |
| Ampoule incandescente 60W | Ampoule de type DEL 6W |
|---|---|
| =(15 000 Joules / 216 000 Joules) x 100 = 6,9 % | =(15 000 Joules / 21 600 Joules) x 100 = 69 % |
On remarque un rendement énergétique de10 fois supérieur pour la DEL de 6 Watts car, si on considère qu’elles offrent toutes les deux un éclairage équivalent, la DEL consomme 10 fois moins d’énergie électrique. Selon nos calculs, 93% de l'énergie de l'ampoule incandescente est transformée en énergie thermique contre seulement 31% pour l'ampoule de type DEL. Les ampoules incandescentes ont, pour cette raison, complètement disparues dans certains pays comme la France où elles sont interdites depuis 2012.