Objectifs

• Construire un bilan énergétique.
• Calculer un rendement.
• Justifier une amélioration technique.

Définir le service utile

Une conversion change la forme de l’énergie sans en créer. Sur une durée où le stockage interne ne varie pas, le bilan peut s’écrire \(E_{\mathrm{reçue}}=E_{\mathrm{utile}}+E_{\mathrm{dissipée}}\). L’énergie dissipée est transférée sous une forme non utile au service choisi, souvent thermique. Elle n’est pas détruite. Si le système stocke ou déstocke de l’énergie, ce terme doit aussi figurer au bilan.

flowchart LR
A[Energie recue] --> B[Convertisseur]
B --> C[Sortie utile]
B --> D[Transferts non utiles]

Calculer le rendement

Le rendement de conversion est \(\eta=\frac{E_{\mathrm{utile}}}{E_{\mathrm{reçue}}}\), avec une énergie reçue positive. Il est sans unité ; sa valeur en pourcentage vaut \(100\eta\). Les entrées doivent être toutes comptées. Pour cette définition, \(\eta\) est compris entre \(0\) et \(1\).

Exercice fictif : le système reçoit \(1000\,\mathrm{J}\) et fournit \(700\,\mathrm{J}\) utiles, sans variation du stockage. Calcule rendement et dissipation.

Comparer et améliorer

Les dissipations peuvent venir des frottements, de l’effet Joule ou de transferts thermiques. Une amélioration vise les mécanismes réellement présents. Pour une même durée, on peut comparer les puissances moyennes utile et reçue. Dans une chaîne de convertisseurs sans autre entrée ni stockage variable, le rendement global est le produit des rendements successifs.

Chaîne fictive : \(\eta_1=0{,}80\) et \(\eta_2=0{,}75\). Quelle part de l’énergie initiale est utile à la fin ?

Erreurs fréquentes

Résumé

Un bilan explicite et une définition du service utile donnent du sens au rendement, au lieu d’en faire un pourcentage isolé.

Cartes mémo

Réponds avant de retourner les cartes.