Le chauffage électrique
Le chauffage électrique intègre un processus de transformation durant lequel de l'énergie électrique est convertie en chaleur.
Parmi les applications les plus courantes, on recense bien sûr le chauffage, la cuisson, le chauffage de l'eau et d'autres procédés industriels.
De nombreux chauffages d'appoint fonctionnent grâce à l'électricité : radiateurs à bain d'huile, convecteurs, panneaux rayonnants, les radiateurs à inertie et en particulier à bloc fonte ...
Principe de fonctionnement
L'élément chauffant à l'intérieur d’un radiateur électrique est tout simplement une résistance électrique fonctionnant sur le principe de l'effet Joule : un courant électrique traversant une résistance transforme l'énergie électrique en énergie thermique.
Les pompes à chaleur quant à elles utilisent un moteur électrique pour entraîner un cycle frigorifique en extirpant la chaleur d'une source telle que le sol ou l'air extérieur afin de la rediriger vers l'espace destiné à être chauffé.
Ces pompes à chaleur peuvent fournir jusqu’à trois kilowattheures de chaleur pour chaque kWh d'électricité consommée.
Bien qu'ils utilisent tous le même principe physique pour produire de la chaleur, les appareils de chauffage électriques diffèrent dans leur façon de fournir cette chaleur à l’environnement.
Le radiateur électrique
Par exemple, les radiateurs radiants (ou rayonnants) contiennent un élément chauffant qui atteint rapidement une température élevée. L'élément est généralement emballé dans une enveloppe en verre ressemblant à une ampoule et muni d'un réflecteur pour diriger l’énergie produite vers l’extérieur de l'appareil.
L'élément émet un rayonnement infrarouge qui traverse l'air ou l'espace jusqu'à ce qu'il rencontre une surface absorbante, où il est partiellement converti en chaleur et en partie réfléchi. Cette chaleur réchauffe directement les personnes et les objets dans la pièce, plutôt que de réchauffer l'air.
Dans les radiateurs convecteurs, l'élément chauffant chauffe l'air environnant par convection. L’air chaud est moins dense que l'air froid, donc il s’élève vers le haut, permettant à l'air plus frais de circuler afin de prendre sa place. Cela crée un courant constant d'air chaud qui quitte l'appareil à travers les trous de ventilation et réchauffe l'espace environnant. Ces radiateurs sont idéalement adaptés pour chauffer un espace fermé.
Il y a également les radiateurs soufflants, appelés aussi ventilo-convecteurs, qui sont une variété de convecteurs comprenant un ventilateur électrique pour accélérer le flux d'air, ce qui conduit à un transfert de la chaleur plus rapide qu’avec les convecteurs passifs. Leur inconvénient, cependant, est qu’ils génèrent du bruit à cause du ventilateur contrairement aux deux premiers, totalement silencieux.
Il y a également les systèmes de chauffage électrique à accumulation qui tirent profit des tarifs avantageux durant les heures creuses d’EDF, lorsque la demande est faible. Le radiateur à accumulation stocke la chaleur dans des briques réfractaires (ou de la stéatite) puis la restitue graduellement en fonction des besoins.
Plancher chauffant
Un autre type de systèmes de chauffage électrique consiste en des planchers chauffants, appelés aussi planchers rayonnants. Lorsqu’un tel système de chaleur radiante est sous tension, le courant passe à travers un matériau de chauffage conducteur noyé dans une chape. Le matériau chauffe alors le plancher jusqu'à ce qu'il atteigne la bonne température, préalablement fixée grâce au thermostat de plancher.
Le sol chauffe alors l'air à proximité, lequel se met à circuler réchauffant à son tour par convection d'autres objets dans la pièce. Dans son élévation vers le plafond, cet air va échauffer la salle et tout son contenu.
Cette forme de chauffage fournit à la pièce la température la plus cohérente et homogène par rapport à tout autre système de chauffage.
Pompes à chaleur
Enfin, il y a les pompes à chaleur (PAC géothermiques ou PAC aérothermiques) qui utilisent un compresseur à moteur électrique pour actionner un cycle de réfrigération, lequel extrait de l'énergie thermique à partir de l'air extérieur ou du sol ou autre, puis augmente sa température à un niveau suffisamment élevé pour l'utiliser comme chauffage. Avantage non négligeable : en été, le cycle peut être inversé pour fournir de l'air conditionné.
Les pompes à chaleur peuvent obtenir de la chaleur, même à basse température, à partir de l'air extérieur dans les climats doux ; dans les zones avec des températures en hiver en dessous de zéro, les pompes à chaleur géothermique extraient la chaleur résiduelle stockée dans le sol.
La production d'électricité en France
En France, le chauffage électrique constitue environ 10% de la consommation nationale d’électricité et près de 36% de la consommation des ménages ; en outre, plus de 80% des nouvelles constructions en sont dotées. Ses principaux atouts sont essentiellement la simplicité d’utilisation et la facilité d’installation, en plus du fait qu’il utilise une énergie propre et écologique, du moins localement.
Par contre, le chauffage électrique présente l’inconvénient majeur d’un coût d’usage très élevé même si on peut toujours réduire la facture moyennant un investissement initial plus important, en plus d’autres aspects tels que sa chaleur sèche, les radiations nocives, les risques de sécurité, etc.
Il convient toutefois de mentionner que le reproche qui revient le plus souvent ces dernières années concerne l’impact sur l’environnement car si l’électricité en elle-même n’est pas polluante, les centrales qui la produisent le sont.
Que ces dernières fonctionnent sur des énergies fossiles (charbon, fioul, gaz) ou sur le nucléaire (qui représente plus de 50% de la production en France), au final le chauffage électrique fera émettre en amont plus de gaz carbonique que les énergies fossiles, sans compter la production de déchets nucléaires.