L'énergie et ses conversions

L'énergie existe sous plusieurs formes :

• Énergie cinétique : énergie de mouvement (une voiture qui roule, un ventilateur) • Énergie potentielle de position : énergie due à la hauteur (un livre sur une étagère, un skieur en haut de la piste) • Énergie potentielle élastique : énergie stockée dans un ressort tendu • Énergie thermique : chaleur (chauffage, friction) • Énergie électrique : courant électrique • Énergie chimique : stockée dans les aliments, les batteries, les carburants • Énergie lumineuse (rayonnement) : soleil, ampoule

Une chaîne énergétique montre les conversions d'énergie dans un système. On représente les conversions par des flèches entre les formes d'énergie.

Important : l'énergie ne se crée pas, elle ne se perd pas, elle se transforme (conservation de l'énergie). Cependant, une partie de l'énergie est souvent 'perdue' sous forme de chaleur (dissipation).

Exemple : une lampe à incandescence Énergie électrique → énergie lumineuse + énergie thermique La plupart de l'énergie est dissipée en chaleur (d'où l'intérêt des LED).

La puissance électrique P se calcule avec la relation : P = U × I

Où : • P est la puissance en watts (W) • U est la tension en volts (V) • I est l'intensité du courant en ampères (A)

L'énergie électrique E consommée se calcule avec : E = P × t

Où : • E est l'énergie en joules (J) si P est en W et t en secondes • E est en kilowattheures (kWh) si P est en kW et t en heures

1 kWh = 3 600 000 J = 3,6 MJ

Attention : le kilowattheure (kWh) est une unité d'énergie, pas de puissance ! C'est l'unité utilisée sur les factures EDF.

Exemple : une bouilloire de 2000 W fonctionne pendant 3 minutes. Énergie = 2000 W × (3 × 60) s = 360 000 J = 0,1 kWh.

Dans toute conversion d'énergie, une partie de l'énergie est 'perdue' sous forme de chaleur, de frottement, de son... Ces pertes sont inévitables.

Le rendement r d'un système se calcule par : r = (énergie utile / énergie fournie) × 100

Le rendement est toujours inférieur à 100 %.

Exemples de rendement : • Ampoule à incandescence : environ 5 % (95 % perdu en chaleur) • Ampoule LED : environ 90 % • Moteur thermique de voiture : environ 25-30 % • Panneau solaire : environ 15-20 %

Pour améliorer le rendement, on limite les frottements, on isole thermiquement, on choisit des technologies plus efficaces. C'est un enjeu majeur pour l'environnement et les économies d'énergie.