Activité 3 – Rénover l'éclairage d'un atelier de menuiserie SITUATION PRO

Chapitre 1 – Énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Électricité | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire

Objectifs :

Comparer 2 technologies d'éclairage en termes de puissance et flux lumineux
Calculer une énergie consommée annuelle et un coût
Calculer un retour sur investissement
Évaluer les bénéfices indirects d'un éclairage performant en atelier

💡 Notions centrales : leçon §3 (énergie consommée). Efficacité lumineuse : lm/W. Plus elle est élevée, plus la lampe convertit l'électricité en lumière utile.

Situation – atelier d'agencement Lefèvre à rénover

Mathilde, technicienne d'agencement chez « Atelier Lefèvre » à Tours, propose à son patron de remplacer les tubes fluorescents T8 vieillissants de l'atelier (300 m²) par des réglettes LED. L'éclairage est essentiel en menuiserie : un mauvais éclairage = défauts de finition non vus, sécurité réduite à proximité des machines. Mathilde chiffre l'investissement et l'économie attendue.

Document 1 — Comparaison des 2 technologies

Technologie	Puissance unité	Flux lumineux	Efficacité	Durée de vie
Tube fluorescent T8 (existant)	58 W (+ 12 W ballast)	3 600 lm	51 lm/W	10 000 h
Réglette LED (proposée)	30 W	3 600 lm	120 lm/W	50 000 h

Note : le ballast du tube T8 consomme aussi 12 W, donc la consommation réelle d'un tube est 70 W au total.

Document 2 — Données d'utilisation de l'atelier

Nombre de luminaires actuels (tubes T8 doubles) : 30 luminaires = 60 tubes T8 au total
Heures d'éclairage : 9 h/jour, 5 jours/semaine, 48 semaines/an = 2 160 h/an
Tarif EDF Pro : 0,2516 €/kWh
Coût remplacement (tube + ballast remplacés tous les 10 000 h) : 8 €/tube + 1 h main d'œuvre 35 €/h
Coût LED (réglette + pose) : 35 € HT par luminaire

Problématique : Combien Mathilde va-t-elle économiser annuellement en passant en LED, et en combien de temps l'investissement sera-t-il rentabilisé ?

Question 1 REA

Calculer la puissance totale installée avec les tubes T8 actuels (60 tubes × 58 W) en tenant compte des ballasts (60 × 12 W).

Puissance tubes : 60 × 58 = 3 480 W.

Puissance ballasts : 60 × 12 = 720 W.

Total : 3 480 + 720 = 4 200 W = 4,2 kW.

Question 2 REA

Calculer la puissance totale avec 30 réglettes LED (1 LED remplace 1 luminaire à 2 tubes T8).

P_LED = 30 × 30 = 900 W = 0,9 kW.

Économie de puissance instantanée : 4 200 − 900 = 3 300 W = 3,3 kW de moins.

Question 3 REA

Calculer l'énergie consommée annuellement par chaque solution (E = P × t, avec t = 2 160 h/an).

E_T8 = 4,2 × 2 160 = 9 072 kWh/an.

E_LED = 0,9 × 2 160 = 1 944 kWh/an.

Économie : 9 072 − 1 944 = 7 128 kWh/an (≈ 79 % de réduction).

Question 4 REA

Calculer l'économie financière annuelle sur la facture EDF.

Économie annuelle : 7 128 × 0,2516 ≈ 1 793 €/an.

Soit ≈ 150 €/mois économisés sur l'éclairage de l'atelier.

Question 5 REA

Calculer le coût total de l'investissement LED (30 réglettes installées).

En déduire le retour sur investissement (ROI = coût / économie annuelle).

Investissement LED : 30 × 35 = 1 050 € HT.

ROI : 1 050 / 1 793 ≈ 0,59 an = 7 mois.

Très rapide ! Au-delà de 7 mois, chaque mois suivant rapporte 150 € net de gain.

Question 6 ANA

Comparer les durées de vie : un tube T8 dure 10 000 h, une LED 50 000 h. Combien de fois faudrait-il remplacer les tubes T8 sur la durée de vie d'une LED ?

Calculer le coût des remplacements évités grâce aux LED.

50 000 / 10 000 = 5 fois qu'il faudrait changer les tubes T8 sur la durée de vie d'une LED.

Mais sur 50 000 h, à 2 160 h/an, on parle de 50 000/2 160 ≈ 23 ans, durée plus longue qu'on ne fait habituellement de plans. Restons sur 10 ans.

Sur 10 ans (21 600 h) : il faudrait remplacer les tubes T8 environ 2 fois (2 × 60 tubes = 120 remplacements).

Coût remplacements évités : 120 × (8 € + 35 €) = 120 × 43 = 5 160 € sur 10 ans, soit ≈ 516 €/an de plus à ajouter à l'économie.

Question 7 VAL

Quels sont les bénéfices secondaires d'un éclairage LED dans un atelier de menuiserie / agencement ? Citer 3 arguments.

Meilleur indice de rendu des couleurs (IRC) : LED à IRC ≥ 90 vs T8 à IRC 80. Important pour évaluer la teinte du bois après vernissage / lasure.
Pas de scintillement à 50 Hz comme les T8 vieillissants. Effet stroboscopique évité (sécurité avec scies, défonceuses : on voit le mouvement réel).
Allumage instantané à 100 % (pas de préchauffe).
Moins de chaleur dégagée (LED 90 % visible vs T8 50 %). En été, atelier moins chaud = plus confortable.
Pas de mercure dans les LED (les T8 contiennent du mercure → traitement spécial en fin de vie).

Question 8 COM

Rédiger en 5 lignes la note d'investissement que Mathilde remet à son patron :

investissement et ROI chiffré
économies annuelles
bénéfices secondaires

Atelier Lefèvre — Proposition rénovation éclairage · 7 mai 2026
• Investissement : 30 réglettes LED 30 W (3 600 lm), pose comprise = 1 050 € HT.
• Économie d'énergie : 7 128 kWh/an évités, soit 1 793 €/an de moins sur la facture EDF.
• Retour sur investissement : 7 mois. Sur 10 ans : ~ 17 900 € économisés sur l'énergie + 5 200 € de remplacements de tubes T8 évités = 23 000 € net de gain.
• Bénéfices secondaires : meilleur rendu des couleurs (essentiel pour le contrôle qualité du bois), pas de scintillement (sécurité machines), atelier plus frais en été, sans mercure.
• Recommandation : validation immédiate, démarrage chantier sur 1 week-end (samedi-dimanche pour ne pas interrompre la production).

Pour aller plus loin (bonus)

L'éclairement requis pour un atelier de menuiserie est de 500 lux (norme NF EN 12464-1). Avec 30 réglettes de 3 600 lm dans 300 m², calculer l'éclairement moyen. Est-il conforme à la norme ?

Flux total : 30 × 3 600 = 108 000 lm.

Éclairement moyen : 108 000 / 300 = 360 lux.

360 lux < 500 lux → NON CONFORME à la norme atelier menuiserie.

Solution : ajouter 12 réglettes supplémentaires (42 au total) pour atteindre 504 lux. Ou choisir des réglettes plus puissantes (50 W = 6 000 lm), même quantité (30) pour atteindre 600 lux.

Recommandation au patron : prévoir 42 réglettes au lieu de 30 (ou choisir un modèle plus puissant), pour respecter la norme et garantir la qualité de finition.

À retenir

Efficacité lumineuse en lm/W : tube T8 ≈ 50 lm/W, LED ≈ 100-150 lm/W.
Économie LED vs T8 : ≈ 80 % d'énergie en moins à flux lumineux égal.
Durée de vie : T8 ≈ 10 000 h, LED ≈ 50 000 h. La LED dure 5 fois plus longtemps.
Bénéfices secondaires LED en atelier : IRC ≥ 90 (rendu couleurs bois), pas de scintillement, allumage instantané, moins de chaleur, sans mercure.
Norme éclairement atelier menuiserie : ≥ 500 lux (NF EN 12464-1). Calcul : flux total / surface.
Retour sur investissement typique LED : 6-12 mois en milieu professionnel.

📚 Cette activité s'appuie sur §2 (Puissance), §3 (Énergie consommée) et §6 (Applications professionnelles) de la leçon Ch01.