Qu’est-ce que l’énergie utile ?

publié le 18/05/2021 | mis à jour le 21/11/2022 | par Héloïse Lebrun-Brocail

De l’énergie primaire à l’énergie utile : comprendre les différents stades de l’énergie

La notion d’énergie utile est rarement évoquée seule. Pour bien comprendre ce qu’elle recouvre, il faut avoir en tête les différents stades de l’énergie.

De l’énergie primaire à l’énergie finale

L’énergie que nous utilisons au quotidien n’est pas naturellement présente dans notre environnement. Elle découle de transformations successives d’énergies primaires. Ces énergies sont des énergies brutes, présentes à la surface de la terre. Il existe des énergies primaires de trois types :

• le minerai d’uranium ;
• les énergies primaires renouvelables, comme la biomasse, la chaleur de la Terre, la force de l’eau ou les rayonnements solaires. Elles sont parfois qualifiées d’énergies primaires de flux ;
• les énergies primaires fossiles, comme le charbon brut, le pétrole brut ou le gaz naturel. On parle d’énergies primaires de stock.

Afin d’être utilisables, ces énergies primaires vont être transformées. Elles deviendront alors des énergies secondaires, comme l’électricité issue de l’énergie éolienne ou de la géothermie. Parmi les processus de transformation, on peut notamment citer :

• le cycle de transformation du minerai d’uranium en énergie nucléaire, qui est extrait, traité chimiquement puis enrichi avant d’être exploité par les centrales nucléaires. Cette énergie nucléaire permettra ensuite de produire de l’électricité secondaire ;
• la transformation du pétrole brut en produits pétroliers raffinés dans des raffineries.

Ces énergies secondaires sont ensuite stockées (dans le cas du gaz naturel) ou acheminées jusqu’à leur lieu de distribution. Elles deviennent alors des énergies finales, c’est-à-dire des énergies prêtes à être consommées.

Pourquoi est-il essentiel d’avoir recours aux différents stades de l’énergie ?

Des déperditions d’énergie surviennent à chaque étape de transformation de l’énergie. Elles s’opèrent essentiellement sous forme de chaleur. Le recours aux différents stades de l’énergie permet de quantifier ces déperditions d’énergie mais aussi de :

• mesurer avec précision la quantité de ressources primaires nécessaires pour répondre à la demande en énergie globale ;
• rendre compte de l’efficacité énergétique des procédés de transformation de l’énergie.

Ces déperditions d’énergie sont ainsi mesurées par des facteurs de conversion entre les différents types d’énergie.

Le plus connu d’entre eux est le facteur de conversion énergie primaire/énergie finale. Il reflète la quantité d’énergie primaire nécessaire pour obtenir une certaine quantité d’énergie finale. Ce facteur est fixé par convention. En France, il est de 2,58 pour l’électricité et de 1 pour les autres énergies primaires comme le gaz. Cela signifie qu’il faut 2,58 kilowattheures (kWh) d’électricité primaire pour obtenir 1 kWh d’électricité finale.

De l’énergie finale à l’énergie utile

Vous l’aurez sûrement remarqué : l’énergie utile n’apparait pas dans le processus de transformation évoqué plus haut. Cette notion intervient en effet en bout de chaîne, une fois la transformation de l’énergie primaire en énergie finale effectuée. Alors, qu’entend-on par énergie utile ?

Penchons-nous dans un premier temps sur la définition qu’en donne le Centre de ressources pour la chaleur renouvelable et l’aménagement énergétique des territoires (CEREMA) dans Stades de l’énergie : primaire, secondaire, finale, utile. On peut y lire que l’énergie utile correspond à « l’énergie finale pondérée par le rendement du système de chauffage. C’est l’énergie restituée à la sortie du système, celle dont bénéficie effectivement l’utilisateur. »

En termes simples, l’énergie utile correspond à l’énergie qui va réellement être utilisée par votre système de chauffage ou vos appareils électroménagers pour fonctionner. En effet, l’usage d’un appareil entraîne nécessairement une déperdition d’énergie, sous forme de chaleur. Vous pouvez le constater au quotidien lorsque que vos appareils chauffent pendant leur utilisation.

De l’énergie primaire à l’énergie utile

Energie finale ou énergie utile : que paye-t-on sur sa facture ?

A la lecture du dernier paragraphe, vous vous demandez probablement quel type d’énergie vous est facturé. S’agit-il de l’énergie utile, qui permet effectivement de faire fonctionner l’équipement de votre logement ? S’agit-il de l’énergie finale, qui correspond à l’énergie qui arrive chez vous ?

La réponse est la suivante : l’énergie qui vous est facturée est l’énergie finale ! L’énergie utile n’est pas prise en compte par votre fournisseur d’énergie. De la même façon que vous achetez des aliments, vous payez les pâtes, quelle que soit leur quantité de nutriments, et non les nutriments absorbés lors de la digestion.

La notion d’énergie utile pour mesurer l’efficacité énergétique des dispositifs

L’usage de la notion d’énergie utile est capital. Il permet de rendre compte des performances énergétiques d’un nombre varié de dispositifs. Ces derniers incluent notamment les moteurs de véhicules, les appareils électriques et les systèmes de chauffage comme les chaudières ou les pompes à chaleur.

Le rendement, ou la capacité d’un dispositif à convertir l’énergie finale en énergie utile

En d’autres mots, l’efficacité énergétique d’un appareil électroménager correspond à sa capacité à transformer l’énergie finale qui lui est injectée en énergie utile. Elle dépend donc de sa capacité à minimiser les déperditions d’énergie, notamment sous forme de chaleur.

Le ratio énergie utile/énergie finale est alors appelé rendement, rendement d’exploitation ou rendement énergétique. Il peut alors s’exprimer par un nombre compris entre 0 et 1, ou par un pourcentage. Plus les déperditions d’énergie occasionnées par l’usage de l’appareil sont importantes, plus ce rendement est faible. A l’inverse, plus les déperditions d’énergie entraînées sont faibles, plus le rendement est élevé.

Prenons quelques exemples concrets :

• plus le moteur de votre véhicule est capable de transformer le carburant qu’il reçoit en mouvement, plus son rendement est haut. Plus son rendement sera haut, et moins la consommation de carburant de votre véhicule sera importante ;
• plus une ampoule parviendra à convertir l’énergie finale reçue en énergie utile et donc en lumière, plus son rendement sera élevé. Elle consommera donc moins d’électricité pour éclairer une pièce qu’une ampoule au rendement faible. Elle dégagera également moins de chaleur (qui correspond ici à de l’énergie perdue). Le rendement d’une ampoule est exprimé en lumens par watt.

Bien choisir son équipement électroménager grâce aux classes énergétiques

Pour connaître l’efficacité énergétique d’un dispositif, référez-vous à sa classe énergétique. Cette note comprise entre A et G figure sur son étiquette énergie. Vous l’aurez compris, plus la classe énergétique d’un appareil est élevée, meilleur est son rendement énergétique. Comme nous l’avons expliqué plus haut, cela signifie donc que sa capacité à convertir l’énergie finale en énergie utile est plus élevée.

La quasi-totalité des dispositifs de chauffage et des équipements électroménagers sont aujourd’hui munis d’une étiquette énergie. On pense notamment :

• aux dispositifs de chauffage comme les chaudières ou les pompes à chaleur géothermiques ou aérothermiques ;
• aux dispositifs de production d’eau chaude sanitaire ;
• aux dispositifs de production de frais ;
• aux appareils électriques omniprésents dans notre quotidien, allant du lave-vaisselle au mixeur, en passant par les ordinateurs.

Exemple d’étiquette énergie

En résumé, un appareil affichant une bonne efficacité énergétique sera bénéfique à la fois pour la planète et votre porte-monnaie sur le moyen et long therme. Vous avez donc tout à gagner à décoder les étiquettes énergie.