L’optimisation des besoins en énergie Situation problème : Au collège, le gestionnaire reçoit, chaque année, une facture électrique de plus en plus élevée. Décidé de réduire sa facture, il s’interroge sur les différents moyens pour optimiser son éclairage. Lister les différents moyens existant.

Liste des différentes possibilités : Choisir une lampe plus économique mais éclairant autant  changer la technologie de lampe : Lampe halogène Lampe fluo compacte Lampe LED Changer le type de commande : remplacer les interrupteurs par des détecteurs Installer des minuteries L’optimisation des besoins en énergie

Rappel de physique : On définira par courant électrique, la circulation d’électrons se produisant entre deux matériaux conducteurs de charges opposées : + et -. L’unité permettant de mesurer la quantité de courant est l’ampère. Un courant ne peut circuler que s’il existe une différence de charges électriques (potentiel) entre deux éléments. Cette différence de potentiels se nomme la tension. Plus la différence de potentiels est importante et plus la tension est élevée. La tension s’exprime en Volt.

L’optimisation des besoins en énergie Le lux est l’unité permettant de mesurer la quantité de lumière reçue sur une surface. A titre d’exemples, l’œil humain fonctionne dans une amplitude importante de flux lumineux : - notre vision nocturne par pleine lune est possible à partir de 1 Lux ; - au cours d’une journée d’été très ensoleillée, nos yeux sont soumis à des flux lumineux de Lux ; - nos déplacement nécessitent un minimum de 5 Lux pour être sécurisés ; Nous lisons, écrivons ou travaillons facilement lorsque le flux lumineux est d’environ 150 Lux…

L’optimisation des besoins en énergie Expérience : Pour chacune des lampes, mesurer le courant électrique, la puissance électrique et l’intensité lumineuse. Appareil de mesure

L’optimisation des besoins en énergie Incan- descence Halogène Fluo- compacte LED Prix WEBWEB Durée de vie (heure) Puissance électrique (Watt) Puissance lumineuse (Lux) ExpérienceExpérience Tension (Volt) Intensité (Ampère) Puissance Electrique Calculée (P=UxI) Rendement (Puissance lumineuse pour 1 Watt)

L’optimisation des besoins en énergie Réaliser le schéma électrique de l’expérience. Le fil de terre (couleur jaune et vert) est le fils permettant de protéger l’utilisateur contre les fuites de courant.

L’optimisation des besoins en énergie Synthèse : Tous les appareils n’ont pas besoin de la même puissance pour fonctionner. La puissance s’exprime en Watts (unité: W) et se calcule ainsi pour certains appareils comme le radiateur, les lampes (incandescence ou halogène) : P(W) = U(V) x I(A) Exemple : A la maison, la tension délivrée par EDF est de 230V. Si mon four consomme 2800W et ma lampe Halogène 50W, cela veut dire que mon four nécessite un débit beaucoup plus important de courant (I=P/U=2800/230=12,2A) que ma lampe (I=P/U=50/230=0,22A). Mon four consomme 55 fois plus de courant que ma lampe ! (12,2/0,22 = 55,45)

L’optimisation des besoins en énergie Des piles électriques à nos prises de courant :  Comment le courant électrique est-il créé ?

L’optimisation des besoins en énergie Le courant alternatif… Le courant alternatif est un courant où les électrons changent de sens plusieurs fois par seconde. En France, notre réseau électrique fonctionne sur le 50 Hertz : le courant change donc de sens 50 fois par seconde. Grace à un générateur de courant alternatif, on peut produire du courant électrique en grande quantité et en permanence pour alimenter l’ensemble des foyers. L’aimant en tournant permet d’attirer puis de repousser les électrons, ce qui crée un courant électrique

L’optimisation des besoins en énergie Plusieurs solutions peuvent être utilisées pour produire un courant alternatif : centrales à gaz ou à charbon, barrages hydroélectriques, centrales nucléaires, éoliennes… Barrage hydro-électrique Centrale Nucléaire Eoliennes

L’optimisation des besoins en énergie L’énergie électrique… Dans une habitation ou un bâtiment, les lampes sont alimentées sous la tension alternative du réseau de 230V. EDF met à disposition de l’énergie électrique dans l’ensemble des foyers et chaque abonné paye exactement l’énergie qu’il consomme. La quantité d’énergie consommée est relevée en permanence par la présence d’un compteur électrique. Compteur analogique (ancien) Compteur numérique (récent)

L’optimisation des besoins en énergie Le coût de l’énergie est facturé au « kilowattheure », c’est-à-dire la puissance consommée multipliée par le temps d’utilisation : Energie = Puissance x temps W (kWh) = P (kW) x t (h) Remarque : 1 kilowattheure correspond à une consommation de 1kWatts (soit 1000 Watts) pendant 1 heure ! Le prix du kWh pour abonnement à 45A est de : 0,1239 € / kWh Formule permettant de calculer le cout : Cout (€) = Energie (kWh) x Prix d’un kWh

L’optimisation des besoins en énergie Four électrique U=230V I=10A Temps utilisation : 2h Lampe Halogène U=230V I=2A Temps utilisation : 10h Calcul de la puissance électrique P = U x I 230 x 10 = 2300 W230 x 2 = 460 W Calcul de la quantité d’énergie électrique utilisée W = P x t 2300 W = 2,3kW 2,3 x 2 = 4,6 kW/h 460 W = 0,46 kW 0,46 x 10 = 4,6 kW/h Calcul du cout de la consommation électrique Cout = W x Prix d’un kWh Prix d’un kW/h = 0,1329 € 4,6 x 0,1329 = 0,61 € Que peut-on en déduire ?

L’optimisation des besoins en énergie Cuire un gâteau dans un four ou éclairer une pièce pendant une journée vous coutera le même prix (61 centimes). 61 centimes ce n’est pas grand-chose !!! Mais sur 1 an, ça revient à combien ? et pour toutes les pièces ? 0,61 x 365 jours x 4 pièces = 890,6 € pour juste l’éclairage de 4 pièces en halogène. Avec des lampes à LED (100W), le cout serait d’environ de 194€ soit 696 € d’économie !!!

L’optimisation des besoins en énergie Deux objets techniques peuvent avoir la même fonction mais des besoins en énergie différents. C’est la raison pour laquelle en Europe, les appareils électroménagers doivent posséder une étiquette énergie qui indique leur efficacité énergétique. Echelle d’efficacité énergétique Classe énergétique Consommation En kWh/an

L’optimisation des besoins en énergie L’efficacité énergétique est le rapport entre l’énergie récupérée utilement par l’utilisateur et la quantité d’énergie utilisée pour le faire fonctionner. Exemple : la lampe Halogène consomme de l’énergie électrique (énergie utilisée) et produit de la lumière (énergie utile) et de la chaleur (énergie gaspillée). Pour limiter les pertes d’énergie, l’Homme recherche en permanence des solutions techniques permettant d’obtenir la meilleure efficacité énergétique : + d’énergie utile et – d’énergie consommée !