L'énergie : rendement, puissance et mesure
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L’échange et la transformation des énergies sont régis par des règles fondamentales, aux multiples répercussions sur nos activités quotidiennes et sur l’ de notre monde.
© THINKSTOCK - Une ampoule à incandescence a un faible rendement, autour de 5 %
Rendement énergétique
Lorsqu’une forme d’énergie est convertie en une autre, une partie de l’énergie disponible au départ se dissipe (au cours du transport, du fonctionnement des turbines, etc.), souvent sous forme de . Ainsi toute transformation d’énergie est associée à un rendement qui correspond au rapport de l’énergie produite sous la forme souhaitée à la quantité d’énergie consommée pour la produire. En d’autres termes, le rendement d'un transformateur s’obtient en divisant l’énergie obtenue (énergie utile) par l’énergie de départ (énergie absorbée). La différence entre l'énergie absorbée et l'énergie utile représente l'énergie perdue. Par exemple, un réfrigérateur a un rendement compris entre 20 et 50 %, une ampoule à incandescence autour de 5 %, une LED plus de 30 %, une éolienne de 59 % au plus. Quant à la production globale d’ , son rendement est d’environ 39 %.
Le rendement de conversion de l’énergie associé au chauffage, aux luminaires et aux appareils ménagers est une donnée essentielle dans le calcul de l’ des maisons et des bâtiments. Plus il est élevé, meilleure sera l’efficacité énergétique, mais celle-ci dépend aussi d’autres paramètres, comme la qualité de l’isolation.
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Le principe de Carnot
Au XIXe siècle, le physicien et ingénieur Sadi Carnot a défini un moteur parfait, associé à un cycle thermodynamique idéal (dit « cycle de Carnot »). C’est celui qui est le plus efficace théoriquement – c’est-à-dire que son rendement est maximal – pour obtenir un travail à partir de deux sources de température constante. Ce faisant, Sadi Carnot a démontré que même dans cette machine idéale, le rendement est toujours inférieur à 100 %.
Comment mesure-t-on l’énergie et sa puissance ?
L’énergie – la capacité à effectuer un travail, quelle que soit sa forme, se mesure en joules (J) ou en wattheures (Wh), avec 1 Wh = 3 600 J.
La est la quantité d'énergie par unité de temps apportée par un système à un autre. Elle se mesure en watts. La quantité de travail, de mouvement, de lumière produite pendant un temps donné détermine la puissance d’un appareil, d’une énergie. Elle se définit comme la quantité d’énergie échangée par unité de temps. Par exemple, une ampoule consomme d’autant plus d’électricité, dans un même laps de temps, qu’elle est puissante – et éclaire fort.
En économie et dans l’industrie, on utilise, pour comparer entre elles les différentes sources d’énergie, la tonne équivalent pétrole (tep).
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