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Qu'est-ce que la puissance réactive ?

Puissance réactive

Dans le domaine de l'énergie électrique, il existe trois types de puissance : apparente, active et réactive. Elles sont toutes trois différentes, mais sont liées par le triangle des puissances qui définit le rapport entre chaque puissance. Dans cet article, nous allons voir ce qu'est la puissance réactive, à quoi elle sert et comment elle est calculée.

 

Puissances et régime alternatif

 

Avant d'aborder la puissance réactive, rappelons ce qu'est le courant alternatif.

Quelques mots sur le courant alternatif

En France, le courant alternatif sert à alimenter les installations monophasées, que l’on retrouve en grande majorité dans les habitations. Il s'oppose au courant continu des installations triphasées. Alors que le courant continu se déplace uniquement dans un sens, du pôle positif vers le négatif, le courant alternatif se déplace dans un sens puis dans un autre. Il effectue deux déplacements par période. Une période dure 20 ms (millisecondes) et a une fréquence de 50 Hz (Hertz).

Courant alternatif

À la sortie des centrales, c'est un courant alternatif qui est transporté et distribué aux consommateurs finaux (entreprises, collectivités ou encore particuliers). Ce type de courant a été choisi car il est plus facile à transporter en raison de la possibilité de modifier sa tension et son intensité à l'aide d'un transformateur.

Dès qu'il est produit, le courant affiche une tension de 20 kV, soit 20 000 Volts. Afin d’être acheminé vers les utilisateurs et pallier les déperditions énergétiques dues à l’effet Joule, le courant est augmenté jusqu'à 400 000 Volts. À ce stade, sa tension est trop élevée pour que l'énergie électrique puisse être consommée. C’est pourquoi des transformateurs sont installés tout au long du parcours de l'électricité afin d'abaisser la tension. De ce fait, le courant passe d'une très haute tension à une haute tension puis moyenne avant d'arriver à une basse tension de 230 Volts. C'est ce courant alternatif qui est distribué chez vous et qui sert à alimenter votre installation monophasée.

Les puissances du courant alternatif

Une installation avec un courant alternatif consomme trois types de puissances :

  • apparente, notée S ;
  • active qui se note P ;
  • réactive qui est notée Q.

Voyons rapidement à quoi elles servent :

  • la puissance apparente correspond à la capacité de votre installation électrique. Elle est utilisée pour alimenter tous vos appareils électriques et doit donc être suffisante pour ne pas faire disjoncter le compteur ;
  • la puissance active est convertie en travail ou en chaleur par un appareil qui puise sa force dans la puissance apparente ;
  • la puissance réactive est celle qui nous intéresse et que nous allons développer dans cet article.

Le facteur des puissances

Le facteur de puissance, c’est-à-dire le cos ϕ (phi) d’un appareil électrique représente le rapport entre la puissance active P (en kw) et la puissance apparente S (en kVA) :

cos ϕ = P (kW)/S (kVA)

Avec :

  • ϕ (phi) le déphasage ;
  • P la puissance active exprimée en kW ;
  • S la puissance apparente donnée en kVA.

Le résultat obtenu peut varier de 0 à 1, sachant que :

  • 1 conduit à une consommation d’énergie réactive nulle, ce qui rend l'appareil économique en énergie ;
  • 0 signifie que la consommation d’énergie réactive est importante et donc que l'appareil est énergivore.

Le facteur de puissance permet simplement d’identifier facilement les appareils qui consomment beaucoup ou peu d’énergie réactive. Nous allons le voir plus loin, l'énergie réactive est prise en compte par les compteurs communicants.

Qu'est-ce que le déphasage phi ?

Le déphasage phi, noté φ ou ϕ représente la différence entre les phases de deux ondes d'un courant alternatif. En d'autres termes, il s'agit d'un décalage entre la tension (Volts) et l'intensité (Ampères) du courant.

Dans le triangle des puissances illustré ci-dessous, le déphasage φ ou phi est mesuré comme un angle et est exprimé en degré (°).

Triangle des puissances

Source : Conseils thermiques

 

Définition de la puissance réactive

 

Après avoir résumé le courant alternatif, voyons ce qu'est réellement la puissance réactive.

Explications

Contrairement à la puissance active qui permet de générer un travail ou de la chaleur, la puissance réactive sert à créer un champ magnétique qui va faire fonctionner certaines machines électriques dotées d'un bobinage (transformateurs, machines à induction, etc.). Il s'agit d'une énergie dite « improductive », c’est-à-dire que son action ne peut pas être distinguée, bien qu'elle soit essentielle.

Notée Q, la puissance réactive est exprimée en VAR (voltampères réactifs). L'énergie réactive (notée Er) qui circule à travers l’installation électrique est quant à elle exprimée en kVARh ou kilovoltampères réactifs par heure.

L'utilité de la puissance réactive

La puissance réactive, avec la puissance apparente, sert à déterminer la puissance totale d'un circuit électrique. Elles permettent de dimensionner un réseau électrique. De ce fait, il est primordial de prendre en compte la puissance réactive car elle contribue à déterminer la quantité d'énergie nécessaire pour faire fonctionner l'installation.

Bon à savoir
Plus l'installation électrique a besoin de puissance réactive, plus la puissance apparente de l'installation doit être élevée. Réduire la puissance réactive contribue donc à faire des économies.

 

Les appareils consommant de l'énergie réactive

Tous les appareils équipés d'un bobinage électromagnétique utilisent de l'énergie réactive pour fonctionner (beaucoup sont utilisés dans l'industrie). Pour les usages domestiques, nous pouvons citer en exemple :

Dans l’industrie et dans les ateliers professionnels, beaucoup de machines consomment de l’énergie réactive :

  • les lampes fluorescentes ou à décharges ;
  • les appareils à moteurs ;
  • les appareils de froid (groupes frigorifiques, réfrigérateurs professionnels, etc.) ;
  • le chauffage par induction (four à induction, four à arc, etc.).

Certaines machines ont une consommation élevée d'énergie réactive (cos ϕ faible). On les trouve principalement dans les ateliers professionnels ou industriels. Voici un exemple d'appareils à la puissance réactive élevée :

  • moteurs à faible charge (cos ϕ = 0,17) ;
  • fours à arc et à induction utilisés dans la sidérurgie (cos ϕ = 0,8 à 0,85) ;
  • machines à souder (cos ϕ = 0,8) ;
  • redresseurs de puissance (cos ϕ = 0,4 à 0,8).

En comparaison, un four à résistance a un cos ϕ de 1, sa consommation en énergie réactive est donc nulle.

Comment calculer la puissance réactive d'un appareil ?

La méthode pour calculer la puissance réactive est la suivante :

Q = U.I.sin ϕ

Sachant que :

  • Q est la puissance réactive (VAR) ;
  • U la tension électrique (V) ;
  • I l'intensité (A) ;
  • ϕ le déphasage (°).

Plus l'énergie réactive nécessaire au fonctionnement d'un appareil sera élevée, plus cela demandera de courant, avec pour conséquence de faire grimper la facture d'électricité.

Comment compenser la puissance réactive ?

Nous venons de le mentionner, plus la puissance réactive demandée est élevée pour une même puissance active, plus les besoins en courant vont être élevés. Pour le consommateur, cela sera traduit par une facture d'électricité importante.

Pour le gestionnaire du réseau d'électricité, ceci a pour incidence de créer :

  • des pertes thermiques ;
  • des surcharges des transformateurs qui distribuent le courant ;
  • un échauffement des câbles d'alimentation ;
  • des chutes de tension.

Pour toutes ces raisons, il est primordial de compenser la puissance réactive en améliorant son facteur de puissance. Une autre solution serait de surdimensionner le réseau d'électricité, mais cela est économiquement irréalisable.

Ainsi, pour compenser la puissance réactive prélevée par les consommateurs, il est nécessaire d'installer des systèmes qui produisent de l'énergie réactive, comme :

  • des condensateurs ;
  • des machines tournantes telles que des compensateurs synchrones ;
  • des compensateurs statiques.

Ces systèmes sont utilisés dans les industries ayant recours à de nombreuses machines à bobinage électromagnétique. Ils sont aussi installés sur les sites de distribution de l'électricité. À moindre échelle, les condensateurs peuvent quant à eux compenser la puissance réactive d'un appareil à usage domestique (réfrigérateur, lampe, etc.).

 

Quel rapport entre puissance réactive et Linky ?

 

Avec le déploiement des compteurs Linky, les particuliers s’intéressent de plus en plus à la puissance réactive de leur appareil. Explications.

Pourquoi la puissance réactive est désormais facturée ?

Nous avons vu précédemment qu'une élévation de la puissance réactive fait augmenter la quantité de courant qui circule sur le réseau, impactant les lignes d'acheminement de l'électricité. Pour cette raison, les gestionnaires de réseau facturent la puissance réactive aux consommateurs.

Un nouveau mode de comptage avec Linky

Les compteurs Linky ont la capacité d'enregistrer distinctement la puissance réactive inductive et la puissance réactive capacitive d'une installation. Autrement dit, le boîtier de comptage prend désormais en compte la puissance active consommée, mais aussi la puissance réactive. C'est pour cela que les consommations sont données en kVA au lieu des kW.

 

Comment minimiser vos besoins en puissance réactive ?

 

Réduire la puissance réactive consommée dans votre foyer peut avoir plusieurs intérêts. Tout d’abord, cela a une importance financière. Plus le cos ϕ faible d’un appareil est faible, plus ses besoins en énergie sont élevés et donc plus votre facture augmentera.

Lorsque la puissance active d’un appareil ne suffit pas à compenser la puissance réactive, alors les besoins en puissance apparente augmentent. On voit bien ici à quel point ces trois notions sont liées, comme nous vous l’expliquions en début d’article.

Pour diminuer la puissance réactive de vos équipements électriques, vous pouvez :

  • opter pour des appareils avec une classe énergétique performante ;
  • ne plus utiliser d’appareils vieillissants ou d’ancienne génération (plus de 10 ou 15 ans), tels que les réfrigérateurs anciens, les vieux ordinateurs, etc.

 

Vous savez désormais tout ce qu’il faut savoir sur la puissance réactive, comme elle est calculée et quels appareils en consomment. Grâce à ces explications, vous pouvez dès à présent essayer de réduire la puissance réactive de vos équipements afin de faire des économies d’énergie. Pour réduire encore plus vos factures, n’hésitez pas à utiliser notre comparateur d'offres d'électricité qui vous présentera les tarifs pratiqués par différents fournisseurs énergétiques.