Le fait d'allumer et d'éteindre une ampoule à répétition consomme-t-il plus d'énergie que de le laisser allumé pendant des heures?

Disons que j'ai une ampoule de 60W dans une lampe de ma chambre. Si j'ai gardé la lampe allumée pendant 2 heures d'affilée mais le lendemain, je l'ai allumée et éteinte 10 fois par intervalles de 5 minutes. Quel scénario utiliserait plus d'énergie?

Le laisser utiliser consomme plus d'énergie, absolument. Parfois, les gens essaient de se convaincre que le fait d'allumer et d'éteindre une lumière consomme plus d'énergie parce qu'il y a un courant d'appel élevé, ou quelque chose du genre.

Premièrement, les lampes à incandescence n’ont pratiquement pas de courant d’appel, car elles n’ont pas de condensateurs à charger, et elles n’ont pas besoin de créer un arc dans l’ampoule. Le courant est initialement plus élevé car la résistance du filament est plus faible, mais:

1. c'est pour une fraction de seconde
2. monter à la température ne prend pas plus d'énergie qu'il n'en aurait fallu pour le laisser en marche pour maintenir cette température
3. Même si le courant peut être plus élevé, ce n'est pas beaucoup plus élevé. Toutes les autres lumières de votre maison s’allument-elles temporairement lorsque vous en allumez une?

Deuxièmement, si vous prenez une ampoule fluorescente, qui peut avoir des condensateurs, et qui peut donc nécessiter un courant d’appel, elle ne commence pas à compenser le coût de laisser la lumière allumée. Considérons à nouveau combien la période d'activation est courte par rapport à la période de départ. Même si vous considérez l'usure de l'ampoule, du démarreur et du luminaire, il est presque toujours plus économique d'éteindre l'ampoule. J'ai lu un rapport rédigé par quelqu'un qui s'est donné la peine de faire tout le calcul, et ils ont conclu que si vous avez l'intention de laisser la lumière éteinte plus de 60 secondes environ, il est plus économique de le faire.

Bon, mettons en place une simulation simple:

Selon la page Wiki sur les ampoules à incandescence , pour une ampoule de 100W, 120V, la résistance au froid est ~ 9,5Ω et la résistance à chaud ~ 144Ω. Il faut environ 100 ms à l'ampoule pour atteindre la résistance à chaud lors de l'allumage.
Donc, armés de cette information, nous pouvons simuler et prouver que la surtension initiale serait absolument insignifiante si nous changions l'ampoule toutes les 5 minutes. Nous n'avons pas vraiment besoin d'exécuter la simulation pendant 2 heures pour le prouver, mais nous le ferons. J'ai même prolongé le temps de "préchauffage" à 300 ms.
Voici notre circuit SPICE, l'ampoule est représentée par un commutateur qui modifie progressivement la résistance de 9,5 Ω à 144 Ω au cours de la montée du signal de commande (300 ms). Le commutateur d'éclairage est représenté par un autre commutateur qui passe de 1 mΩ à 10 MΩ

Voici la simulation, avec la puissance moyenne indiquée dans la boîte de dialogue:

Voici une vue rapprochée de la commutation, avec la résistance de l'ampoule indiquée (ne vous inquiétez pas de ce que la résistance est négative, c'est simplement parce que SPICE l'a calculée de cette façon en utilisant le flux de courant - c'est toujours une réelle résistance positive):

Et maintenant, voici une simulation avec l'ampoule allumée pendant tout le temps, avec la puissance moyenne indiquée:

Vous pouvez voir que la puissance moyenne est de 95,659W, ce qui n’est que légèrement moins que si nous doublions les 5 minutes initiales, valeur test de 5 minutes de 48,2W (48,2 "* 2 = 96,4W), de sorte que la différence entre les commutations est minuscule.

À quelle vitesse auriez-vous besoin de passer pour que ce soit pire?

Il est probablement impossible d’aggraver la situation, comme le note à juste titre Supercat, car le filament ne refroidira pas suffisamment entre les commutations. Donc, prenez le graphique ci-dessous comme le pire des cas (par exemple, l'ampoule est soufflée de gaz glacé entre les commutations ou quelque chose du genre :-) Notez que cela ajouterait une autre source d'énergie au système, ce qui serait évidemment une tricherie). il se refroidit et l'effet serait intéressant à regarder cependant, et si le temps le permet, j'en ajouterai un peu plus à ce sujet.

Donc, en supposant ce qui précède, assez rapidement, environ une fois toutes les 2 secondes selon la simulation exagérée ci-dessus (en réalité, probablement environ une fois par seconde) Voici deux minutes de commutation toutes les deux secondes et la puissance moyenne est légèrement supérieure à 100W ( ~ 104W):

Selon un résumé de l' épisode de Mythbusters sur Wikipedia :

"MythBusters a calculé que l'allumage d'une lumière consomment autant d'énergie que le laisser allumé pendant une fraction de seconde (à l'exception des lampes à tube fluorescent; le démarrage a consommé environ 23 secondes de puissance)".

Donc, en fait, il est possible que l'activation / désactivation consomme plus d'énergie si la fluorescence était constamment activée et désactivée.

Le réglage en permanence consomme plus d'énergie pour alimenter l'ampoule.

Un contre-argument possible serait que le cycle allumage / extinction réduirait la durée de vie de l'ampoule et que, de ce fait, le coût énergétique de sa fabrication, de son transport et de sa mise au rebut serait amorti sur moins d'heures de service. Mais sans fouiller dans les chiffres réels, j’ai le sentiment qu’il est peu probable que cela dépasse l’énergie opérationnelle. Une façon plausible de consolider une estimation consiste à comparer le coût de l'ampoule elle-même au coût de son alimentation.

Toute l’énergie d’une ampoule à incandescence est convertie en chaleur, qui doit ensuite être dissipée. Une partie de cette chaleur sera ensuite émise sous forme de lumière, mais l'énergie doit commencer sous forme de chaleur. Par conséquent, la seule façon dont une ampoule à incandescence peut utiliser plus d'énergie est de dissiper plus de chaleur. Une ampoule froide consomme plus d'énergie électrique qu'une ampoule chaude, mais dissipe également moins de chaleur. Si une ampoule alimentée à une température stable est éteinte à l'instant T1, refroidit quelque peu, est rallumée et a retrouvé sa température antérieure à l'instant T2, l'énergie totale consommée entre les instants T1 et T2 doit être égale à quantité de chaleur dissipée, et qui sera inférieure à la quantité de chaleur qui aurait été dissipée si le bulbe avait été allumé en permanence.

Le seul scénario dans lequel une ampoule à incandescence pourrait utiliser plus de puissance lorsqu’il était soumis à un cycle qu’au fonctionnement continu serait que si l’ampoule avait différentes sections de filament câblées en série et fonctionnant à des températures différentes (certaines ampoules de projecteur sont construites de cette manière). Dans ce cas de figure, le cycle du bulbe réduirait moins la part de température élevée, mais dans certaines conditions de cycle de fonctionnement, la part de température basse serait plus rayonnante. Il serait possible de construire l'ampoule de telle manière que l'augmentation de la dissipation de la partie basse température dépasse la réduction de la dissipation de la partie haute température, augmentant ainsi l'utilisation globale d'énergie; Je ne sais pas si de telles conditions pourraient un jour s'appliquer à des conceptions d'ampoules "pratiques", cependant.

Laisser une lumière allume utilise plus de puissance. Eteindre une lumière permet d'économiser de l'énergie.

Supposons simplement que la lumière ne consomme aucune énergie lorsqu'elle est éteinte (POWER_OFF = 0) et 100W ou peu importe lorsqu'elle est allumée (POWER_ON = 100).

La puissance totale en wattheures est égale à: POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF.

Notez que puisque POWER_OFF = 0, la puissance totale est déterminée uniquement par le terme TIME_ON.

--l8rs