L’énergie électrique est le travail total effectué ou l’énergie transférée par un système électrique au cours du temps. Elle est égale à la puissance multipliée par le temps et se mesure en joules, wattheures ou kilowattheures.
Learning objectives
- Calculer l’énergie à partir de la puissance et du temps
- Convertir joules, wattheures et kilowattheures
- Estimer l’énergie stockée dans une batterie
- Calculer le coût d’usage à partir de l’énergie et du tarif
- Tenir compte du rendement dans les conversions d’énergie
Progressive explanation
Start with the plain-language idea, then move into the engineering detail. Each level stands on its own, so you can stop at the depth you need.
Beginner The core idea
Les batteries stockent aussi de l’énergie. Une batterie de 12 V et 60 Ah stocke environ 720 Wh, car la tension multipliée par les ampères-heures donne des wattheures, soit 0,72 kWh.
Intermediate How it behaves in a circuit
Coût = énergie × tarif. Le rendement doit être pris en compte dans les conversions : un chargeur de 90 % de rendement prélève plus au réseau qu’il ne fournit à la batterie.
Advanced Limits, assumptions, engineering detail
Formulas and variables
Units of measurement
| Quantity | Symbol | Unit |
|---|---|---|
| Énergie | E | joule (J) |
| Énergie | E | wattheure (Wh) ou kilowattheure (kWh) |
| Capacité de batterie | Ah | ampère-heure (Ah) |
| Puissance | P | watt (W) |
Worked examples
Énergie et coût d’un radiateur
Problem. Un radiateur de 2000 W fonctionne 3 heures. Quelle énergie consomme-t-il et quel est son coût à 0,20 le kWh ?
Solution. E = 2000 W × 3 h = 6000 Wh = 6 kWh. Coût = 6 × 0,20.
Énergie et autonomie d’une batterie
Problem. Une batterie de 12 V est donnée pour 60 Ah. Quelle énergie stocke-t-elle nominalement et combien de temps peut-elle alimenter une charge de 100 W avec 80 % de profondeur de décharge utilisable ?
Solution. E = 12 × 60 = 720 Wh. Énergie utilisable = 0,80 × 720 = 576 Wh. Autonomie = 576/100 = 5,76 h.
Conversion en joules
Problem. Exprimez 1 kWh en joules.
Solution. 1 kWh = 1000 W × 3600 s.
Practical applications
- Facturation de l’électricité
- Estimation de l’autonomie d’une batterie
- Dimensionnement solaire et stockage
- Consommation des véhicules électriques
- Alimentations sans interruption
- Gestion énergétique industrielle
Automotive applications
La capacité de batterie, la consommation des véhicules électriques en kWh aux 100 km, l’énergie de recharge et le courant de fuite parasite sont autant de calculs d’énergie. L’alternateur doit restituer l’énergie prélevée à la batterie, et les pertes de charge font que le moteur fournit plus que ce que la batterie reçoit.
Industrial applications
Les audits énergétiques enregistrent la consommation dans le temps pour identifier les inefficacités, tandis que les primes de puissance dépendent de la puissance maximale appelée et non de l’énergie totale. Les profils de charge et l’enregistrement de puissance transforment les mesures instantanées en chiffres d’énergie utilisés pour le coût et le bilan carbone.
Measurement procedure
- Utilisez un compteur d’énergie ou un enregistreur de puissance qui intègre la puissance dans le temps.
- Pour une batterie, un test de capacité mesure les ampères-heures délivrés sous une charge définie.
- N’estimez pas l’énergie à partir d’une seule mesure instantanée de puissance sur une charge variable.
- Tenez compte des pertes du chargeur et de l’onduleur lorsque vous comparez des énergies mesurées en des points différents.
Common mistakes
- Confondre ampères-heures et énergie sans multiplier par la tension.
- Ignorer le rendement et les limites de profondeur de décharge.
- Utiliser la puissance crête pour estimer la consommation d’énergie.
- Oublier de convertir les minutes en heures ou les watts en kilowatts.
Safety considerations
- Les batteries stockent beaucoup d’énergie et peuvent la restituer à fort courant ; isolez les bornes et les outils.
- Ne déchargez pas profondément de façon répétée les batteries au plomb et chargez-les dans un endroit ventilé.
- Utilisez des fusibles et des sectionneurs adaptés à l’énergie de la batterie et au courant présumé.