Perte & Fracas : le jeu du rendement énergétique

Comment jouer ?

• On glisse les machines dans les cases (ou on touche une machine, puis la case), de la source en haut jusqu'au besoin en bas.
• Les machines s'emboîtent comme des dominos : ce qui sort de l'une (électricité, chaleur, hydrogène, carburant…) doit entrer dans la suivante. Une case vide laisse passer l'énergie telle quelle.
• On touche « Envoyer » : l'énergie coule de machine en machine, la bande maigrit, et chaque perte s'affiche. Le niveau est gagné quand le besoin reçoit assez. Moins d'essais ratés = plus d'étoiles.

Le rendement, c'est quoi ?

Le rendement d'une machine, c'est ce qu'elle rend d'utile divisé par ce qu'elle reçoit. Une ampoule à filament qui reçoit 100 Wh en rend 5 en lumière : rendement 5 %, et les 95 autres partent en chaleur. Rien ne disparaît, mais tout ne sert pas.

Dans une chaîne, les rendements se multiplient : réseau 92 % × batterie 90 % × moteur 90 % = 75 %. Avec l'hydrogène, il y a plus de machines dans la chaîne : 92 % × 65 % × 90 % × 60 % × 90 % = 29 % seulement. Avec le même vent, la voiture à batterie roule donc environ 2,6 fois plus loin.

La pompe à chaleur semble dépasser 100 % : 1 kWh d'électricité donne en moyenne 2,9 kWh de chaleur. Elle ne crée rien : elle prend la chaleur de l'air du dehors, même froid, et la fait entrer.

Les chiffres du jeu, et d'où ils viennent

Ce sont des valeurs moyennes, arrondies. La réalité varie d'une installation à l'autre : la fourchette est donnée quand elle est connue.

• Lampes : filament environ 12 lumens par watt, LED environ 100 (ADEME). On en déduit environ 5 % et 40 % de lumière.
• Réseau électrique : environ 2,5 % de pertes sur les lignes à haute tension (RTE) et 6 % dans les réseaux de distribution (Enedis), d'après Connaissance des Énergies.
• Batterie : environ 10 % perdus entre la charge et la décharge (pertes de recharge mesurées de 7 à 15 % selon la borne, ADAC).
• Électrolyseur : 63 % en médiane, de 45 à 71 % selon les machines (NREL). Pile à combustible : environ 60 %. Pour toute la chaîne, Transport & Environment trouve 77 % pour la batterie et 33 % pour l'hydrogène : le jeu est proche (75 et 29 %).
• Moteur essence : 36 à 42 % au meilleur régime (IFPEN) ; en usage réel, ville comprise, 20 à 30 % selon les études. Le jeu prend 20 %.
• Pompe à chaleur : 2,9 en moyenne, de 1,8 à 4,5, mesuré par l'ADEME sur 90 maisons pendant deux ans (2025).
• Centrale à gaz à cycle combiné : 55 à 60 %. Cogénération : 80 à 90 % en comptant la chaleur récupérée (Eurostat). Centrale nucléaire : environ 33 % ; les deux tiers de la chaleur partent dans l'air ou la rivière.
• Facteur de charge (ce qu'une centrale produit vraiment, comparé à sa puissance) : nucléaire 67 % en 2024 (RTE), éolien terrestre environ 22 %, solaire 13 % en 2024. D'où le niveau « Mégawatts ou mégawattheures ? » : 1 000 MW de panneaux ne produisent pas autant que 1 000 MW de réacteur.
• STEP (on pompe l'eau en haut d'un barrage, puis on la turbine) : environ 80 % pour les installations récentes (EDF).
• Canne à sucre et panneaux : la photosynthèse ne garde qu'environ 1 % du soleil ; un hectare de canne donne 7 000 à 8 000 litres d'éthanol par an. Selon les études, les panneaux et la voiture électrique font de 30 à plus de 100 fois plus de kilomètres sur la même surface (Our World in Data, université de Californie à Santa Barbara).
• Capteur solaire thermique : environ 50 % du soleil en eau chaude (jusqu'à 80 % au mieux) ; un panneau photovoltaïque, environ 20 %.
• Déplacements : voiture électrique 12 à 20 kWh pour 100 km (le jeu prend 17, recharge comprise) ; vélo à assistance 8 à 12 Wh par km, soit environ 1 kWh pour 100 km.

Ce que le jeu ne compte pas

Le jeu ne regarde que l'énergie qui circule : ni l'énergie pour fabriquer les machines, ni le CO₂, ni le prix, ni le poids. L'hydrogène, par exemple, garde du sens là où une batterie ne va pas (industrie, acier, longues distances en camion ou en bateau). Le rendement n'est qu'une partie de la réponse, mais c'est celle qu'on oublie le plus souvent.

Pour comprendre pour de vrai

• Puissance et énergie : watts, kWh, et le comparatif LED, halogène, fluocompacte en vidéo
• La puissance en monophasé (P = U × I)
• Plein Jus, le jeu des ampoules : série, parallèle et court-circuit
• Ça disjoncte !, le jeu de la multiprise qui chauffe