L’effet Joule, du nom du physicien qui l’a découvert et quantifié, est couramment employé par chacun dans la vie de tous les jours. C’est l’effet de chaleur produit par le passage d’un courant électrique dans un conducteur et c’est devenu la base du chauffage électrique. Pratique parce que l’électricité se transporte facilement, l’effet Joule dans le chauffage et la cuisson est d’un rendement assez improductif, auquel il faut ajouter les inconvénients de la production d’énergie électrique non issue des énergies renouvelables.
La chaleur par effet Joule
Ce qui était apparu à l’origine comme un inconvénient est devenu un avantage par la suite. L’élévation de température d’un conducteur traversé par un courant électrique qui amenait à la fusion de ce conducteur a fini par être contrôlée. Il a suffi pour cela d’employer des matériaux adaptés pour confectionner des résistances électriques capables d’endurer longtemps des intensités de courant assez élevées.
Une des premières applications de l’effet Joule dans notre quotidien date de l’ampoule à incandescence (qui disparaît pour être remplacée par les ampoules à fluorescence). Le filament qui produisait de la lumière dégageait également beaucoup de chaleur. Il a suffi de dimensionner différemment ce filament pour en faire une résistance et qu’il dure plus longtemps. Plus épais, le conducteur ne fond plus, ne produit plus de lumière mais devient un appareil de chauffage électrique.
C’est ce principe d’effet Joule qui est devenu indispensable dans toutes les étapes de notre vie quotidienne et tout d’abord dans la création de la plupart de nos produits manufacturés (hauts-fourneaux, fours, usines…), puis dans notre confort domestique.
Les applications de chauffage par effet Joule au quotidien
Le chauffage électrique, qui a permis et qui permet encore de chauffer la plupart des appartements et de nombreuses maisons individuelles, est une application basique de l’effet Joule que l’on retrouve dans :
Les convecteurs électriques
Ceux que l’on qualifie de grille-pain de nos jours et qui ne sont que de simples résistances électriques s’échauffant plus ou moins en fonction du réglage d’intensité du courant électrique via un simple potentiomètre.
Les panneaux rayonnants
Ce n’est plus un simple conducteur en forme de fil ou de boudin, mais tout un panneau radiant qui sert de conducteur. L’élévation de température pour effectuer le chauffage se fait sur toute la surface de l’appareil pour une diffusion plus douce de la chaleur produite.
Les radiateurs électriques à accumulation
Les radiateurs électriques à accumulation ne sont en fait que des convecteurs sur lesquels on a greffé un moyen d’emmagasiner un peu de la chaleur produite durant le passage du courant (radiateurs à bain d’huile, à brique de céramique, etc.).
Les planchers chauffants électriques
Tout comme les vitres chauffantes, les parois et plafonds rayonnants, ce sont des résistances électriques dont l’élévation de chaleur est due à l’effet Joule. Seuls le matériau et la forme du conducteur électrique diffèrent, mais il s’agit toujours du même principe de fonctionnement que pour un thermoplongeur, une bouilloire électrique ou une plaque électrique de cuisson (hors induction).
Quel avenir pour le chauffage à effet Joule ?
On en a pris conscience depuis longtemps : le chauffage électrique par convecteurs n’est pas vraiment compatible avec la lutte contre le réchauffement climatique et la réduction des polluants notamment de par certaines méthodes de production d’électricité. Même si des efforts continus amènent à une production d’énergie électrique plus respectueuse de l’environnement, le rendement très bas du chauffage électrique par effet Joule conduit à un besoin de production bien trop élevé par rapport au confort obtenu.
C’est la réglementation thermique en cours (RT2012) qui déjà annonce le retrait du chauffage à effet Joule dans nos logements. Le calcul de performance énergétique permettant la qualification BBC contient 2 critères (+ le test d’infiltrométrie) : le Bbio et le Cep. La conception (construction puis isolation) d’un logement utilisant un chauffage électrique classique par effet Joule est plus onéreuse qu’un logement identique utilisant d’autres énergies (bois, fuel, gaz, PAC…).
En plus des étiquettes énergétiques qui freinent déjà les achats de convecteurs basiques à effet Joule, la prochaine réglementation thermique à paraître (RT2020) pourrait sonner la fin de nombreux appareils de chauffage par effet Joule, bien trop énergivores.