Chapitre 1 – Énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Électricité | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §2 (puissance électrique P = U × I), §3 (énergie E = P × t) et §4 (mesure de la puissance et de l'énergie). Puissance moyenne : \(\bar{P} = E / \Delta t\).
Hugo, technicien de maintenance énergétique chez « BatiServices » à Strasbourg, doit auditer la chaufferie collective d'un immeuble de 30 logements géré par le bailleur Habitat 67. La copropriété trouve la facture d'électricité très élevée et demande un diagnostic. Hugo dispose du relevé Linky du mois de mars 2026 et de l'inventaire des équipements électriques de la chaufferie.
| Équipement | Tension U | Courant nominal I | Fonctionnement |
|---|---|---|---|
| Circulateur principal (boucle chauffage) | 230 V | 3,8 A | permanent (24 h/24) |
| Circulateur ECS (eau chaude sanitaire) | 230 V | 1,2 A | permanent |
| Brûleur de la chaudière gaz (allumage + ventilateur) | 230 V | 4,5 A | 10 h/jour en moyenne (saison) |
| Résistance d'appoint électrique | 230 V | 43,5 A | 2 h/jour aux heures de pointe |
| Éclairage et équipements annexes | 230 V | 0,8 A | permanent |
Pour chaque équipement de la chaufferie (Doc 1), calculer la puissance électrique consommée à l'aide de la relation \(P = U \times I\). Compléter en watts puis convertir en kilowatts.
| Équipement | P = U × I | En kW |
|---|---|---|
| Circulateur principal | 230 × 3,8 = 874 W | 0,87 kW |
| Circulateur ECS | 230 × 1,2 = 276 W | 0,28 kW |
| Brûleur chaudière | 230 × 4,5 = 1 035 W | 1,04 kW |
| Résistance d'appoint | 230 × 43,5 = 10 005 W | 10,0 kW |
| Éclairage / annexes | 230 × 0,8 = 184 W | 0,18 kW |
Calculer la puissance moyenne consommée par la chaufferie sur le mois de mars, à partir du Doc 2. Utiliser la relation : \(\bar{P} = \dfrac{E}{\Delta t}\), avec \(\Delta t\) = nombre d'heures du mois.
Δt = 31 jours × 24 h = 744 h
\(\bar{P} = \dfrac{3\,720}{744} = \mathbf{5{,}0\ \text{kW}}\)
La chaufferie consomme en moyenne 5 kW sur l'ensemble du mois (jour et nuit confondus).
Comparer cette puissance moyenne (5,0 kW) au pic de puissance relevé (13,5 kW) et à la somme des puissances installées (toutes les puissances calculées en Q1 additionnées).
Pourquoi ces 3 valeurs sont-elles différentes ?
Somme des puissances installées : 0,87 + 0,28 + 1,04 + 10,0 + 0,18 ≈ 12,4 kW.
Comparaison :
Pourquoi ? Les équipements ne fonctionnent pas tous en même temps :
La puissance moyenne caractérise la consommation totale ; le pic détermine le dimensionnement de l'abonnement et des câbles.
Vérifier que le coût total du mois (998,35 € HT) correspond bien à la somme « énergie active + abonnement ».
Énergie active : 3 720 × 0,2516 ≈ 935,95 €
Abonnement mensuel : 62,40 €
Total : 935,95 + 62,40 = 998,35 € ✓ (correspond au relevé).
L'abonnement actuel est de 36 kVA. Le pic mensuel maximal a été de 13,5 kW. Hugo se demande si l'abonnement n'est pas trop élevé.
Comparer le pic relevé à la puissance souscrite. Combien d'abonnement « inutile » paie le bailleur ?
Pic 13,5 kW vs souscrit 36 kVA : la chaufferie n'utilise que 13,5 / 36 ≈ 38 % de la puissance souscrite.
Hugo peut recommander de descendre l'abonnement à 18 kVA (premier palier au-dessus du pic, avec marge de sécurité de 33 %).
Économie d'abonnement : un abonnement 18 kVA coûte environ 31 €/mois au lieu de 62 €. Économie : ~30 €/mois = 360 €/an.
D'après le profil de puissance (Doc 3), à quels moments de la journée se produisent les pics ? Pourquoi ?
Quel équipement, parmi ceux du Doc 1, est manifestement responsable de ces pics ?
Pics observés à 7h (départ au travail, douches matinales, montée en chauffe) et à 19h (retour des habitants, douches du soir, dîner).
Entre les pics, la puissance retombe vers 6 kW (palier de jour), et la nuit vers 1,8 kW (juste les circulateurs et l'éclairage).
L'équipement responsable des pics est la résistance d'appoint électrique (10 kW) : elle s'enclenche quand la chaudière à gaz n'arrive pas à suivre la demande aux heures de pointe.
Hugo propose de remplacer la résistance d'appoint électrique (10 kW, 2 h/j × 30 j) par un ballon tampon qui stocke la chaleur produite la nuit (heures creuses) et la restitue aux pics. Le coût d'investissement est de 3 200 €.
Calculer l'économie d'énergie électrique mensuelle si la résistance d'appoint ne fonctionne plus (en kWh et en €).
Énergie consommée par la résistance : E = P × t = 10 × 2 × 30 = 600 kWh/mois.
Économie : 600 × 0,2516 ≈ 151 €/mois ≈ 1 812 €/an.
Avec en plus la baisse d'abonnement (+ 360 €/an) : économie totale ~ 2 170 €/an.
Retour sur investissement du ballon tampon : 3 200 / 2 170 ≈ 1,5 an. Très rentable.
Rédiger en 5 lignes le rapport d'audit que Hugo remet au bailleur Habitat 67 :
BatiServices — Rapport d'audit chaufferie · Habitat 67 (immeuble 30 logts) — mars 2026
• Facture actuelle : 998 €/mois (3 720 kWh × 0,2516 €/kWh + abonnement 36 kVA).
• Levier 1 — Réduction d'abonnement : pic mensuel 13,5 kW seulement, abonnement 36 kVA surdimensionné. Passer à 18 kVA. Économie : ~ 360 €/an.
• Levier 2 — Suppression de la résistance d'appoint via un ballon tampon (3 200 € HT). La résistance consomme 600 kWh/mois aux heures de pointe. Économie : ~ 1 812 €/an.
• Économie totale : ~ 2 170 €/an. Retour sur investissement 1,5 an.
• Recommandation : engager le projet ballon tampon dès le 2e trimestre 2026 et demander le changement d'abonnement à Enedis.
Pendant le mois de mars, la chaudière à gaz a consommé 4 500 kWh PCS de gaz naturel et a fourni 4 250 kWh thermiques de chaleur dans l'immeuble. Calculer le rendement \(\eta\) de la chaudière. Est-ce normal pour une chaudière à condensation (rendement annoncé 96 %) ?
\(\eta = \dfrac{E_{\text{utile}}}{E_{\text{absorbée}}} = \dfrac{4\,250}{4\,500} \approx \mathbf{0{,}944} = 94{,}4\,\%\)
La chaudière a un rendement de 94,4 %, légèrement en dessous du rendement annoncé (96 %).
Causes possibles : encrassement de l'échangeur de condensation, mauvais réglage du brûleur (excès d'air), entartrage. Hugo recommandera un nettoyage / ramonage / réglage du brûleur lors de la prochaine maintenance annuelle.
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (Puissance), §3 (Énergie), §4 (Mesure) et §5 (Rendement) de la leçon Ch01.