Chapitre 1 – Énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Électricité | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §3 (énergie E = P × t en kWh) et §6 (applications professionnelles). Coût = énergie × tarif unitaire.
Sami, plombier-chauffagiste chez « SaniThermique » à Nantes, vient d'installer un nouveau ballon d'eau chaude sanitaire (ECS) électrique chez M. Renard, qui vit seul. Avant de partir, Sami doit conseiller son client sur le tarif EDF le plus adapté : option Base (un seul tarif jour et nuit) ou option Heures Pleines / Heures Creuses (deux tarifs, plus avantageux la nuit). Le client veut comprendre le calcul.
| Option | Abonnement mensuel (6 kVA) | Tarif énergie | Plage horaire |
|---|---|---|---|
| Base (tarif unique) | 13,29 € | 0,2516 €/kWh | 24 h / 24 |
| Heures Pleines / Creuses | 13,75 € | HP : 0,2700 €/kWh | 6 h → 22 h (16 h) |
| HC : 0,2068 €/kWh | 22 h → 6 h (8 h) |
Calculer la puissance électrique du ballon à partir de la tension U = 230 V et de la résistance dont la fiche technique annonce 2 200 W. Vérifier la cohérence de la valeur P avec U × I sachant que I ≈ 9,57 A.
D'après la fiche : P = 2 200 W = 2,2 kW.
Vérification U × I = 230 × 9,57 ≈ 2 201 W ✓. Les deux valeurs concordent.
Le courant I = P/U = 2 200 / 230 ≈ 9,57 A — cohérent avec un appareil 230 V protégé par un disjoncteur 16 A.
Calculer l'énergie quotidienne consommée par le ballon (résistance qui chauffe 4 h/j + 1,5 kWh de pertes statiques) et l'énergie annuelle (365 jours).
Énergie résistance : E = P × t = 2,2 × 4 = 8,8 kWh/jour
Avec pertes : 8,8 + 1,5 = 10,3 kWh/jour
Énergie annuelle : 10,3 × 365 ≈ 3 760 kWh/an
Calculer le coût annuel du ballon en option Base (tarif unique 0,2516 €/kWh) en comptant uniquement le coût de l'énergie (sans abonnement).
Coût annuel = 3 760 × 0,2516 ≈ 946 €/an
(En option Base, peu importe l'heure de chauffe, le tarif est le même.)
Sami programme le contacteur jour/nuit du ballon pour qu'il ne chauffe que pendant les heures creuses (entre 22h et 6h, soit 8 h de plage disponibles).
Le ballon a besoin de 4 h/jour pour chauffer : peut-il tenir entièrement dans la plage HC ?
Calculer le coût annuel en option HP/HC si toute la chauffe se fait en HC.
Oui : 4 h ≤ 8 h disponibles → toute la chauffe se fait en HC (à 0,2068 €/kWh).
Coût annuel HP/HC = 3 760 × 0,2068 ≈ 778 €/an
Économie sur l'énergie : 946 − 778 = 168 €/an.
L'option HP/HC a un abonnement plus cher (13,75 € contre 13,29 €). Calculer le surcoût annuel d'abonnement.
En déduire l'économie annuelle nette (économie énergie − surcoût abonnement).
Surcoût abonnement annuel : (13,75 − 13,29) × 12 = 0,46 × 12 = 5,52 €/an.
Économie nette annuelle : 168 − 5,52 ≈ 162 €/an.
Le passage en HP/HC est largement rentable, même avec l'abonnement plus cher.
Sami doit poser un contacteur jour/nuit dans le tableau électrique de M. Renard (le ballon n'en avait pas). Coût matériel + main d'œuvre : 120 €. Calculer le temps de retour sur investissement.
Temps de retour : 120 / 162 ≈ 0,74 an, soit environ 9 mois.
Sur 15 ans (durée de vie du ballon), économie cumulée : 15 × 162 − 120 = 2 310 €.
Et si M. Renard utilisait le ballon aussi en journée (oubli de programmation, douche imprévue après 22h non couverte par la HC) : 25 % de la chauffe en HP, 75 % en HC. L'option HP/HC reste-t-elle rentable ?
Énergie en HP : 0,25 × 3 760 = 940 kWh → 940 × 0,2700 = 253,8 €
Énergie en HC : 0,75 × 3 760 = 2 820 kWh → 2 820 × 0,2068 = 583,2 €
Coût total HP/HC dégradé : 253,8 + 583,2 ≈ 837 €
Comparaison option Base (946 €) : économie nette = 946 − 837 − 5,52 ≈ 103 €/an.
Verdict : même mal programmée, l'option HP/HC reste rentable. Mais bien programmer le contacteur fait gagner 60 €/an supplémentaires (162 vs 103). Sami doit insister auprès du client !
Rédiger en 5 lignes le conseil tarifaire que Sami envoie à M. Renard :
SaniThermique — Conseil tarifaire pour M. Renard (Nantes)
• Votre ballon ECS de 200 L consomme environ 3 760 kWh/an (10,3 kWh/jour).
• Recommandation : passer à l'option Heures Creuses. Économie : ~ 162 €/an (167 € sur l'énergie − 5 € de surcoût d'abonnement).
• Investissement : 120 € pour le contacteur jour/nuit dans votre tableau (déjà chiffré). Retour sur investissement : 9 mois. Sur 15 ans : ~ 2 310 € économisés.
• Important : bien régler le contacteur sur les plages HC (22h-6h) et éviter d'enclencher la chauffe manuellement en journée — l'économie est conditionnée à une chauffe en HC à 100 %.
• Démarche EDF : appeler le 3004 ou changer en ligne sur edf.fr ; effet à la prochaine échéance.
Le voisin de M. Renard, M. Petit, est une famille de 4 personnes. Son ballon ECS est de 300 L, puissance 2,4 kW, et chauffe 7 h/jour. Calculer la nouvelle économie annuelle pour cette famille en passant en HP/HC. Que peut-on conclure sur l'intérêt de l'option HP/HC en fonction du foyer ?
Énergie chauffe : 2,4 × 7 = 16,8 kWh/jour. Avec pertes (~ 2 kWh) : 18,8 kWh/jour. Soit ≈ 6 860 kWh/an.
Coût Base : 6 860 × 0,2516 ≈ 1 726 €. Coût HP/HC (toute en HC) : 6 860 × 0,2068 ≈ 1 419 €.
Économie nette : 1 726 − 1 419 − 5,52 ≈ 302 €/an.
Conclusion : plus la consommation est élevée, plus l'option HP/HC est intéressante. Pour un foyer 4 personnes, l'économie est presque doublée par rapport à un foyer seul. Pour des très petits consommateurs (< 1 500 kWh/an d'eau chaude), l'option Base reste plus simple.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Énergie électrique en kWh), §4 (Mesure de l'énergie) et §6 (Applications professionnelles) de la leçon Ch01.