Au programme de ce chapitre
- I. Le rendement
- II. Sources renouvelables et non renouvelables
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Le rendement η (êta) d'un convertisseur est le rapport entre l'énergie (ou la puissance) utile et l'énergie (ou la puissance) absorbée : η = Eutile / Eabsorbée = Putile / Pabsorbée. Il est sans unité, toujours inférieur à 1 (100 %). La différence est « perdue », surtout en chaleur.
Un exemple corrigé
Exemple En Belgique, l'électricité vient surtout du nucléaire, du gaz naturel et de sources renouvelables en forte croissance : les parcs éoliens en mer du Nord (plus de 2 000 MW installés), l'éolien terrestre et des centaines de milliers d'installations photovoltaïques sur les toits. Le soleil et le vent sont intermittents : il faut des moyens de stockage (Coo-Trois-Ponts, batteries) et des interconnexions avec les pays voisins.
Lexique
- rendement
- rapport entre l'énergie utile et l'énergie absorbée
- énergie renouvelable
- énergie dont la source se reconstitue rapidement (soleil, vent, eau)
- énergie fossile
- énergie tirée du charbon, du pétrole ou du gaz, formés il y a des millions d'années
- intermittence
- production qui varie selon la météo et l'heure
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — soustraire les pertes au lieu de multiplier les rendements. Avec 80 % puis 50 %, le rendement global n'est pas 30 % : c'est 0,80 × 0,50 = 0,40 = 40 %. La seconde étape ne s'applique qu'à ce qui reste.
Piège — oublier la surface dans la puissance d'un panneau. L'éclairement s'exprime en W/m2 : pour obtenir une puissance en W, multiplie-le par la surface en m2, puis par le rendement.
Attention On ne soustrait pas les pertes en pourcentage d'une étape à l'autre, on multiplie les rendements. Et un rendement supérieur à 100 % signale une erreur de calcul.
L'astuce du prof
Astuce. Si tu obtiens un rendement supérieur à 1, tu as sans doute inversé « utile » et « absorbée ». L'énergie utile est toujours la plus petite des deux.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Le moteur d'une trottinette
Le moteur électrique d'une trottinette absorbe 250 W et fournit 220 W de puissance mécanique. Calcule son rendement et la puissance perdue.
Voir la correction
η = Putile / Pabsorbée = 220250 = 0,88, soit 88 %. Pertes : 250 − 220 = 30 W, dissipés surtout en chaleur dans les bobinages et les frottements.
Exercice 2 — De l'éolienne au réseau
Une éolienne reçoit une puissance mécanique de 2,0 MW sur son rotor. Son alternateur a un rendement de 95 %, le transformateur de 98 % et la ligne de 96 %. Calcule le rendement de la chaîne et la puissance qui arrive au réseau.
Voir la correction
Rendements en décimal : 0,95 ; 0,98 ; 0,96. Leur produit : 0,95 × 0,98 × 0,96 ≈ 0,894, soit environ 89 %. Puissance disponible : 2,0 × 0,894 ≈ 1,8 MW. On ne soustrait pas les pertes 5 %, 2 % et 4 % : cela donnerait 89 % ici, mais serait faux dès que les pertes sont plus grandes. On multiplie les rendements.