Rendement énergétique d’un convertisseur d’énergie : Calculateur en ligne, définitions, formules et exercices corrigés
Calculateur du rendement énergétique
Définitions
Énergie
L’énergie est une grandeur unifiée qui permet de quantifier diverses transformations d’un système. Elle se manifeste sous forme de chaleur, de travail mécanique se traduisant par une mise en mouvement, de rayonnement électromagnétique, de transformations chimiques (à l’échelle moléculaire) ou nucléaires (à l’échelle des noyaux atomiques).
Le rendement énergétique
Le rendement énergétique est le rapport entre deux quantités, l’énergie « produite », c’est-à- dire l’énergie utile pour réaliser un service, sur l’énergie « consommée », c’est-à-dire l’énergie absorbée pour réaliser ce service.
Énergie fournie
On appelle énergie fournie à un système, l’énergie qui lui est apportée pour le faire fonctionner.
Énergie utile
On appelle énergie utile à un système, l’énergie transformée par ce système.
A chaque transformation d’énergie, il y a perte d’une partie de celle-ci sous forme de chaleur (frottements des pièces mécaniques etc…)
L’énergie utile est donc toujours inférieure à l’énergie fournie. Ef > Eu.
Calcul du rendement
On appelle rendement que l’on nomme η (éta en grec) le rapport entre l’énergie utile et l’énergie fournie au système pour le faire fonctionner.
η= Eu / Ef
Le rendement n’a pas d’unité, il peut s’exprimer en %
Les sources d’énergie :
On appelle source d’énergie toute réserve naturelle d’une forme d’énergie.
On classe les sources d’énergie en deux groupes :
– Les sources d’énergie non-renouvelables
– Les sources d’énergie renouvelables
Exprimer par une phrase chacune des expressions précédentes :
Sources d’énergie non-renouvelables
- Le charbon
- Le pétrole
- Le gaz naturel
- L’uranium
Sources d’énergie renouvelables
- L’énergie solaire
- Le vent
- La géothermie (sources chaudes)
- La biomasse
- Les marées
- L’eau (barrages etc…)
Les formes d’énergie :
L’énergie peut se présenter sous différentes formes :
- L’énergie mécanique : (Le pendule)
- L’énergie électrique : (Les moteurs)
- L’énergie chimique : (Les piles)
- L’énergie thermique : (Les chauffages)
- L’énergie nucléaire : (Au sein de l’atome)
- L’énergie rayonnante : (Le soleil)
Un corps possède de l’énergie s’il est capable :
- de fournir un travail mécanique
- de produire de la chaleur
- de se transformer (carburant…)
Les transformations : Chaîne énergétique.
D’un point de vue physique, l’énergie ne se produit pas, ni se consomme, elle se transforme ou se convertit d’une forme en une autre. Assurer un service (déplacement, éclairage, chauffage…), nécessite des transformations, donc une dépense d’énergie. L’énergie est transformée par un convertisseur d’énergie qui dépend du service à réaliser ; un convertisseur peut être un moteur électrique ou thermique, une lampe ou une chaudière…
On appelle chaîne énergétique l’ensemble des phases de transformation de l’énergie, de son état initial à son état final.
Les modes de transfert de l’énergie :
Les transferts d’énergie entre deux systèmes peuvent se faire de différentes façons :
- Par chaleur : L’énergie électrique d’un radiateur est transformée sous forme de chaleur et est rendue à l’environnement.
- Par rayonnement : L’énergie électrique d’une ampoule est transformée sous forme de lumière blanche pour éclairer une pièce.
- Par travail électrique : L’énergie électrique permet de faire fonctionner le moteur d’un ventilateur.
- Par travail mécanique : En écartant un pendule de sa position initiale, cela lui permet d’osciller autour de celle-ci.
Exemple de chaîne énergétique
Observons le fonctionnement d’un barrage hydroélectrique :
Chaque transformation d’énergie s’accompagne d’une perte de chaleur (transformation thermique) qui se perd dans l’environnement.
Exercices corrigés le calcul rendement énergétique
Exercice N°1 :
Dans une centrale électrique, une turbine qui fait fonctionner un alternateur reçoit une heure une énergie de 270 000 MJ. L’alternateur fournit au réseau électrique énergie de 208 000 MJ.
Calculer le rendement énergétique η de cette centrale électrique ?
On a : η= Eu / Ef
Avec :
- Eu = l’énergie fournit au réseau électrique. Donc, Eu = 208 000 MJ.
- Ef = l’énergie reçu par l’alternateur. Donc, Eu = 270 000 MJ.
Application numérique
η = 208 000 / 270 000
η = 0.77
η = 77 %
Exercice N°2 :
Un récepteur absorbe une puissance de 1600W et la transforme en une puissance mécanique de 1480W.
Déterminez les pertes puis le rendement énergétique en pourcentage ?
Calcul des pertes :
Pa = Pu + pertes
Pertes = Pa – Pu
Pertes = 1600 – 1480 = 120 W
Calcul de rendement
η = Pu / Pa
η = 1480 /1600
η = 0,925
η = 92,5%
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