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N°4 - Etude de la relation puissance / énergie - niv 4

N°4 - Etude de la relation puissance / énergie - niv 4

 En formation de niveau 3 (CAP), on n'étudiera pas ce paragraphe, ni le suivant. 

      cuves

Nous avons compris que puissance et énergie étaient 2 grandeurs liées par le temps d'utilisation (durée d'utilisation).

Ainsi :

  • La connaissance d'une puissance et de son temps d'utilisation permettra de calculer la quantité d'énergie fournie (ou consommée) :
    Q = P x t

  • La connaissance de la quantité d'énergie à fournir et du temps disponible pour le faire permettra de calculer la puissance nécessaire :
    P = Q / t

  • La connaissance de la quantité d'énergie à fournir et de la puissance disponible pour le faire permettra de calculer la durée de l'opération :
    t = Q/P

Evidemment, il ne s'agit pas de 3 formules différentes, mais d'une même formule, mise en forme selon la grandeur recherchée.

Les unités pourraient être respectivement  Q en joules, P en watts et t en secondes, mais dans notre branche professionnelle on préférera :
- Q en [kWh] ou [Wh]
- P en [kW] ou [W]
- t en heure.

Remarque :
Il y a actuellement " conflit " entre les formations initiales et les formations continues dans le domaine des unités d'énergie (et de quelques autres). Un lycéen mène ses calculs énergétiques en [J], [kJ] et [MJ] ce qui le conduit à des temps calculés en secondes. Un professionnel utilise le [Wh], [kWh], [MWh] qui le mènent à des temps calculés en heures.

De notre point de vue, aussi longtemps qu’une entreprise majeure tel qu’EDF et un pays comme la Chine parlera en [kWh], il restera raisonnable d’utiliser cette unité dans le domaine de formation correspondant.

Question

Q1: Le réchauffage d'un réservoir nécessite la fourniture de 15 000 [kWh].
Le temps disponible pour réaliser la mise en température est de 6 [h].
Quelle puissance en [kW] sera-t-il nécessaire de mettre en oeuvre?

2500 [kW]


Explication :

La puissance nécessaire sera de : 15 000 / 6 = 2500 [kW]

Question

Q2: Pour enlever à un réservoir une quantité de chaleur de 37 500 [kWh], on dispose d'un refroidisseur d'une puissance frigorifique de 13 [kW].
Combien de temps, en heures et en jours, sera nécessaire à cette opération?

2884,6 [h] soit l'équivalent d'environ 120 jours


Explication :

Le temps nécessaire au refroidissement du réservoir sera de:
37500 / 13 = 2884,6 [h]

compteur EDF

Question

Q3: La puissance de la chaudière d'un immeuble est de 250 [kW].
Pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire, elle est utilisée 24h/24, en moyenne à 20% de sa puissance maximale.
Quelle quantité de chaleur est fournie chaque année en [MWh]?

438 [MWh]


Explication :

La quantité de chaleur fournie sera de:
250 x 20% x 24 x 365 / 1000 = 438 [MWh]

Question

Q4: Pour fournir à un réservoir une quantité de chaleur de 37 500 [MJ], on dispose d'une chaudière d'une puissance de 250 [kW].
Combien de temps, en heures et minutes, sera nécessaire à cette opération?

41,66 [h] soit 41 [h] 40 [min]


Explication n°1 :

37 500 [MJ] = 37 500 000 [kJ]
Nous savons que 1 [kWh] = 3600 [kJ]
Donc, 37 500 000 [kJ] = 37 500 000 / 3600 = 10 416 [kWh]
Le temps nécessaire sera de : 10 416 / 250 = 41,66 [h], soit 41 [h] 40 [min]

Explication n° 2 :

37 500 [MJ] = 37 500 000 [kJ]
Le temps nécessaire sera de:
37 500 000 / 250 = 150 000 [s], ce qui correspond à:
150 000 / 3600 = 41,66 [h]  soit 41 [h] 40 [min]