Science et technologie s1091

Le rendement énergétique

Le rendement énergétique d'une machine ou d'un système est le pourcentage de l’énergie consommée par un système qui sera réellement transformé en énergie utile.

Lorsqu’on utilise une machine simple, on transmet à cette machine une partie de notre énergie. La machine la transmettra ensuite à un objet quelconque qui pourra alors être déplacé. Les machines et les systèmes servent à transformer certaines formes d'énergie en d'autres formes qui sont plus utiles. En théorie, selon la loi de la conservation de l'énergie, toute l’énergie que l’on transmet à une machine (travail fourni) sera transmise à l’objet déplacé ou sera transformée en une autre forme (travail utile).
 
Par contre, dans la réalité, il y a souvent de l'énergie dissipée dans l'environnement. La quantité d'énergie utilisée pour effectuer un travail ne représente donc qu'une portion de la quantité d'énergie consommée. Le reste est dissipé dans l'environnement ou encore transformé en une forme d'énergie non désirée. Il est important de se souvenir qu'il n'y a aucune perte d'énergie.

Par exemple, dans le cas d'une machine simple, le frottement est à l'origine d'une forme d'énergie qui n'est pas utile, puisqu'une partie de l'énergie sera transformée en une forme non désirée plutôt que dans le déplacement voulu.

Le rendement énergétique est également utilisé dans d'autres domaines, comme en électricité. Dans une ampoule à incandescence, on désire transformer de l’énergie électrique en lumière. Or, seulement 4 à 6 % de l’énergie électrique est transformée en lumière. Le reste de l’énergie n'est pas disparue; elle est transformée en chaleur. Comme une ampoule électrique a pour but de transformer l’énergie électrique en lumière et non en chaleur, on dira qu’une partie de l’énergie consommée par l'ampoule sera perdue.

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Il est à peu près impossible de transformer la totalité d’une source d’énergie en une forme désirée. Il y a toujours une certaine quantité d'énergie qui ne sera pas transformée en énergie utile, ce qui variera beaucoup selon l’appareil qui est utilisé pour la transformation. On peut déterminer l'efficacité d'un appareil en déterminant son rendement énergétique, c'est-à-dire sa capacité à transformer une grande quantité d'énergie consommée en énergie utile afin de réduire les pertes d'énergie. Pour ce faire, on utilise l'équation suivante ci-dessous.

|\text {Rendement énergétique}=\displaystyle \frac{\text {Quantité d'énergie utile}\,(\text{J})}{\text {Quantité d'énergie consommée}\,(\text{J})}\cdot100|

L'énergie utilisée pour faire tourner les roues d'une voiture sur une distance de |\small \text {100 m}| est de |\small \text {9 800 J}|. Or, l'énergie consommée par le moteur lors de ce déplacement est de |\small \text {70 000 J}|. Quel est le rendement énergétique de la voiture?

|\text{Rendement énergétique}=\displaystyle \frac{\text {9 800 J}}{\text {70 000 J}}\cdot100|
 
|\text{Rendement énergétique}=14 \: \%|

Lorsqu’un objet nécessitant de l'énergie pour fonctionner est fabriqué, un rendement énergétique supérieur est souhaité. Au Canada, une norme existe pour déterminer les appareils les plus efficaces. Les appareils ENERGY STAR® répondent à de strictes spécifications techniques relatives au rendement énergétique et sont les plus écoénergétiques de leur catégorie. Ces appareils permettent de conserver l’énergie de manière plus efficace sans que leur rendement énergétique en soit compromis.
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(source)
Pour augmenter le rendement énergétique des objets nécessitant de l'énergie, il faut diminuer la quantité d’énergie consommée par ces appareils et augmenter l’énergie utile pour que la transformation soit plus efficace. Par exemple, lorsqu'une compagnie fabrique un chauffe-eau, elle doit s'assurer de minimiser les pertes de chaleur en isolant le chauffe-eau de manière plus efficace.

Une ampoule incandescente utilise seulement |\small 5 \: \%| de l'énergie qu’elle consomme pour produire de la lumière et perd le reste de son énergie en chaleur.
Une ampoule halogène est un peu plus efficace: environ |\small 7 \: \%| de son énergie est utilisée pour faire de la lumière, alors que le reste est perdu sous forme de chaleur.
Une ampoule fluocompacte est un meilleur choix, puisque |\small 80 \: \%| de l'énergie est utilisée pour produire de la lumière, le restant étant utilisé pour produire de la chaleur.
Une ampoule de type DEL est encore plus efficace, puisqu'elle ne produit que très peu de chaleur.

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