Puissance et énergie électrique

Comprendre sa consommation en kWh est crucial pour plusieurs raisons :

• Estimation de la consommation : Chaque appareil électrique a une puissance spécifique qu'il nécessite pour fonctionner. En connaissant la consommation en kWh, vous pouvez estimer combien d'énergie chaque appareil utilise, ce qui aide à gérer l'utilisation de l'électricité.
• Éviter les dommages : Chaque composant électrique a une limite de puissance qu'il peut dissiper. Ignorer cette limite peut entraîner des dommages aux appareils. Comprendre la consommation en kWh permet de s'assurer que les appareils fonctionnent dans des conditions sécuritaires.
• Gestion des coûts : La facture d'électricité est souvent exprimée en kWh. En comprenant votre consommation, vous pouvez mieux gérer vos dépenses énergétiques et identifier les appareils qui consomment le plus.
• Impact environnemental : Réduire la consommation électrique contribue à diminuer l'empreinte carbone. En étant conscient de votre consommation, vous pouvez prendre des mesures pour limiter l'utilisation d'énergie, ce qui est bénéfique pour l'environnement.
• Optimisation de l'efficacité énergétique : Savoir quels appareils consomment le plus vous permet de faire des choix éclairés pour améliorer l'efficacité énergétique de votre foyer, par exemple, en remplaçant des appareils anciens par des modèles plus économes en énergie.

En résumé, comprendre sa consommation en kWh est essentiel pour la sécurité, la gestion des coûts, et la protection de l'environnement.

Lorsqu'une lampe à incandescence est en fonctionnement elle fait principalement deux choses : elle émet de la lumière et elle chauffe l'air autour d'elle. Il est facile de voir la lumière qu'elle envoie, il est aussi facile de constater qu'elle chauffe en approchant sa main à quelques centimètres sans toucher l'ampoule ; on sentira la chaleur. Donc elle fournit de l'énergie lumineuse et thermique autour d'elle. Comme l'énergie ne vient pas de nul part d'où vient-elle ? Elle vient du courant électrique qui en traversant la lampe va perdre de l'énergie électrique. Schématiquement, les charges électriques vont être freinées dans leur course, donc perdre de l'énergie. C'est cette énergie qui sera utilisée pour chauffer et émettre de la lumière.

Aparté Physique : La puissance (dont l'unité est le Watt noté W) de la lampe est sa consommation d'énergie moyenne dans le temps. Il ne faut pas confondre puissance et énergie. La première n'est pas une énergie mais une énergie par unité de temps. Prenons un exemple hors de l'électricité mais qui sera plus parlant. Vous devez soulevez un sac de 5 kilo d'une hauteur de 1 m. Cela requière une certaine énergie quelque-soit le temps mis. Par contre, vous pourriez très bien soulevez ce sac en une seconde ou plus lentement en 10 s. Si vous le faîte en 1s, on dira que vous avez été plus puissant que celui qui l'aura fait en 10 s bien qu'au final vous ayez dépensé la même énergie. Si vous agissez avec une certaine puissance constante pendant un certain temps, l'énergie fourni sera simplement le produit des deux E = P*t. Ainsi, si vous laissez une lampe de 10 W allumée pendant 3 heures, elle aura consommé l'énergie de 10(W)*3(h) = 30(Wh). De ce fait, en électricité l'unité de l'énergie est le Watt-heure Wh qui reflète que vous multipliez une puissance avec un temps, des Watt avec des heures. On pourrait aussi inventer l'unité le Watt-seconde=Ws ou le Watt-minute=Wm mais le Wh est plus utile.

En pratique, si vous avez un four qui consomme 800 W et que vous l'utilisez pendant 1 heure, cela fera une consommation de 800*1=800 Wh. Si vous aviez mis 30 min, 0,5h, vous n'auriez consommé que 800*0,5 = 400 Wh. A l'inverse si votre distributeur d'énergie vous permet d'utiliser par jour 10 kWh = 10 000 Wh, alors combien d'heure pourriez vous utilisez votre four ? Le résultat est simplement 10 000/800 = 12,5 h = 12h30min.

Comment savoir la puissance d'un objet électronique, d'une lampe, d'une télévision, d'un ventilateur, etc ? Le plus simple est de la brancher à un appareil qui est un wattmètre. Ce dernier vous indiquera la puissance de votre appareil électrique. Par exemple, branchez un wattmètre sur une prise du secteur quelconque puis branchez sur ce wattmètre une lampe, le wattmètre (en plus de pouvoir vous indiquer la tension et l'intensité) vous indiquera la puissance de l'appareil. En théorie, la puissance (en W) d'un appareil électrique est simplement le produit de sa tension (en V) par son intensité (en A) : P(W) = U(V)I(A). Si vous utilisez des mA vous aurez des mW. Ainsi si une radio à pile à une tension de 4,5 V avec une intensité de 50 mA, sa puissance est 4,5*0,05 = 0,225 W ou alors 4,5*50 = 225 mW, ce qui est équivalent car 0,225 W = 225 mW. Cette relation entre puissance, tension et intensité peut se comprendre avec l'analogie hydraulique. Imaginez que vous ayez une Kärcher, plus sa pression et plus son débit d'eau seront fort plus il sera puissant ; la pression étant en électricité la tension et le débit d'eau l'intensité. De même, si vous êtes sous une chute d'eau de 5 m où passe 10L par seconde ce n'est pas la même chose qu'une chute d'eau de 100 m de hauteur avec un débit de 1000 L par seconde. Ici la hauteur correspond à la tension et la débit à l'intensité. On comprend bien que pour augmenter la puissance il faut augmenter la hauteur et le débit de la chute d'eau.

Une ampoule à incandescence dans une lampe de poche consomme autour d'un watt, donc pour une ampoule de 1 W en 10 minutes elle aura consommé 1*(10/60) = 0,17 Wh. Une ampoule à incandescence sur le secteur consomme plutôt autour de 100 W, 100 fois plus. L'énergie consommée pour une lampe à incandescence est à peu près de 80% pour chauffer et de 20% pour éclairer. De ce fait, une lampe à incandescence à un très mauvais rendement : seulement 20%, le chauffage n'étant pas le but d'une lampe sauf peut être en hiver. C'est la raison principale pour laquelle toute les nouvelles lampe sont des lampes à LED dite basse consommation car elles éclairent autant quasiment sans chauffer, donc leur rendement sont proche de 100%. Ces lampes ne font que 10-15 W et pourtant elles éclairent autant qu'une lampe de 100 W car elles ne perdent pas 80% de leur énergie en chaleur.