Les différentes étapes de conversion d’énergie sont présentées sous une forme schématique simplifiée, en faisant apparaître les formes d’énergie en entrée et en sortie, ainsi que les différents rendements.
Le rendement énergétique, exprimé en %, est globalement défini comme le rapport entre l’énergie récupérée en sortie du système et l’énergie fournie en entrée. Cette expression du rendement est affinée pour les systèmes incluant une transformation thermique à partir d’un combustible. Ainsi, on parlera pour les systèmes à combustion de rendement PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) qui traduit la quantité de chaleur dégagée lors d’une combustion complète, en supposant que l’énergie latente de vaporisation de l’eau et les produits de réaction ne sont pas récupérés. Ce rendement peut donc être théoriquement supérieur à 100% pour des systèmes valorisant l’énergie latente de condensation de l’eau (ce qui est le cas pour certaines chaudières par exemple).
Une autre expression du rendement est le COP (Coefficient de Performance), exprimé en chiffre, applicable aux pompes à chaleur.
Le COP est le rapport entre la chaleur finale récupérée et le travail fourni au système. Dans le cas de la pompe à chaleur, le travail fourni correspond à la consommation énergétique du compresseur.
Concernant les moyens de production thermique d’électricité (turbines, moteurs), l’information de rendement de génération électrique
est complétée par la donnée d’un rendement de cogénération. La cogénération est un procédé propre aux moyens de production thermique d’électricité consistant à produire de manière couplée électricité et chaleur. La chaleur valorisée est récupérée au sein même du procédé de production d’électricité, grâce à un système d’échange thermique en contact avec les gaz de combustion, les fluides de refroidissement, etc. La cogénération permet donc d’accroître le rendement global du système, qui varie fortement en fonction de la fraction de chaleur récupérée et valorisée.
L’expression du rendement énergétique rencontre ses limites lorsqu’une valorisation de chaleur est en jeu. En effet, la qualité de la chaleur valorisée dépend de son niveau de température, ce qui n’est pas pris en compte dans l’expression du rendement. Afin de prendre en compte la dégradation de l’énergie, il est possible de définir un rendement d’éxergie. L’exergie mesure l’énergie «utile» qui peut être extraite d’un réservoir ou d’un flux énergétique (en termes thermodynamiques, elle est définie comme une grandeur permettant d’évaluer le travail maximum que peut fournir un système lorsqu’il se met en équilibre thermodynamique avec son environnement).
Par exemple, alors qu’un radiateur électrique de type convecteur atteint un rendement énergétique proche de 100%, son rendement éxergétique ne s’élève qu’à environ 7%.
Le rendement mesure l’efficience du système quant à la valorisation de l’énergie. Cette notion doit être relativisée selon qu’il s’agisse d’une ressource disponible et renouvelable (vent, rayonnement solaire) ou d’une ressource fossile à disponibilité limitée. En outre, le rendement s’apprécie au regard des autres paramètres que sont le facteur de charge ou le taux de disponibilité.
0 التعليقات