Chaîne d'énergie

Introduction

La chaîne d'énergie décompose un système technique en fonctions successives qui reçoivent, transportent, transforment et utilisent de l'énergie. C'est l'outil de base pour analyser tout produit énergétique.

Les 4 fonctions

1. Alimenter : capter l'énergie primaire depuis la source (réseau EDF, panneau PV, réservoir de carburant, batterie, vent, soleil…).
2. Distribuer : autoriser, moduler ou couper l'énergie (interrupteur, contacteur, distributeur pneumatique, vanne).
3. Convertir : transformer une forme d'énergie en une autre utile à l'action (moteur électrique, brûleur, cellule photovoltaïque, PAC).
4. Transmettre / adapter : ajuster couple, vitesse, force à la charge (réducteur, poulie-courroie, engrenage, vérin).

En sortie : la fonction d'usage (déplacer, chauffer, éclairer, communiquer).

Formes et unités d'énergie

Forme	Unité SI	Équivalence courante
Énergie électrique	J	1 kWh = 3,6 MJ
Énergie chimique	J	Essence : 32 MJ/L
Énergie thermique	J	1 kcal = 4 186 J
Énergie mécanique	J	1 J = 1 N·m
Énergie rayonnante	J	Solaire : ~1 kW/m² pic

Puissance et rendement

$$P = \frac{E}{t} \quad (\text{en W}), \quad \eta = \frac{P_{utile}}{P_{absorbée}} \leq 1$$

Rendement global d'une chaîne = produit des rendements élémentaires :

$$\eta_{global} = \eta_1 \cdot \eta_2 \cdot \eta_3 \cdot \ldots$$

Exemple : véhicule électrique

• Alimenter : batterie Li-ion 60 kWh.
• Distribuer : onduleur, contacteurs HT.
• Convertir : moteur synchrone à aimants permanents ($\eta \approx 0{,}92$).
• Transmettre : réducteur ($\eta \approx 0{,}97$).
• Action : mise en mouvement du véhicule.
• Rendement du puits à la roue (well-to-wheel) : ~70 % (contre 20-25 % pour une thermique essence).

Exemple : maison PAC

• Alimenter : réseau électrique.
• Distribuer : tableau, disjoncteur.
• Convertir : PAC air-eau (COP 4 → efficacité 400 %).
• Transmettre : plancher chauffant basse température.
• Action : chaleur diffusée dans le logement.

Diagramme énergétique

Représentation graphique (blocs + flèches) issue du langage SysML ou du schéma-blocs. Chaque bloc = fonction, chaque flèche = flux d'énergie ou d'information.

Chaîne d'information vs chaîne d'énergie

• Chaîne d'énergie : traite la puissance (kW, MJ).
• Chaîne d'information : capte (capteurs), traite (µC, API), communique (bus CAN, Wi-Fi), pour piloter la chaîne d'énergie.

Elles interagissent : la chaîne d'information commande le distributeur qui module l'énergie.