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LED et consommation énergétique : les défis de demain

Que veut dire le « tout LED » du point de vue de la consommation électrique mondiale ? Question d’économie d’énergie, mais encore…
par Benoît Bataillou23 mai 2016

Dans ce billet nous allons voir un des effets marquants des LEDs, l’économie d’énergie, en prenant une vision globale du sujet. Que veut dire le « tout LED », du point de vue de la consommation électrique mondiale ?

Un petit exercice sur un « coin de table » permet de se rendre compte du bénéfice que tout le monde semble connaitre, mais surtout de le quantifier très sommairement.

Note : j’ai utilisé l’unité « centrale nucléaire », non pas par idéologie, mais simplement pour éviter des chiffres trop grands. En charbon, vous pouvez tout multiplier par au moins 5.

Consommation d’éclairage et électricité

Tout d’abord, soyons humble, la consommation due à l’éclairage (source DoE) représente 18 % de la consommation électrique mondiale. Nous ne sauverons pas le monde aujourd’hui…

Usage de l'électricité © US Energy - DoE

Usage de l’électricité © US Energy – DoE

La production totale d’électricité (puissance totale) est d’environ 2311 GW (source Wikipédia), soit 416 GW pour l’éclairage.

Une centrale nucléaire moyenne délivre (source eia.gov) environ 0,87 GW (440 centrales total, total 386 GW)

L’éclairage seul représente donc 480 en équivalent de centrales nucléaires « moyennes ». Pas mal !

Consommation d’éclairage en LED ?

Quel est maintenant le « luminaire typique » actuel dans le monde ?

Pour estimer ceci, j’ai pris les différents types d’applications et un « champion » par type, tiré du DoE américain.

Consommation électrique dans le monde pour le secteur de l'éclairage en 2005 © EPI de IAE

Consommation électrique dans le monde pour le secteur de l’éclairage en 2005 © EPI de IAE

Le tout, pondéré dans les mêmes proportions et corrigé de leur efficacité.

On arrive à un luminaire « moyen », un « down-lamp-outdoor-tube » à 47 lm/W. On le met partout, et on trouve au passage que le monde est éclairé par 19500 milliards de lumens.

Actuellement en LED, on pourrait déjà obtenir :

  • Commercial : 120 lm/W.
  • Résidentiel : 110 lm/W.
  • Outdoor : 120 lm/W.
  • Tube : 140 lm/W.

Moyenne donc à 120 lm/W.

Total actuel si l’on installe notre « down-lamp-outdoor-tube-LED 2016 », avec des valeurs d’aujourd’hui ? 163 GW.

Au niveau de la consommation, cela correspond à une économie de 252 centrales nucléaires comme ci-dessus, ou une quantité absurde de centrales à charbon, pour (au moins) le même service…

Dans le futur ?

Il existe des produits d’éclairage de tout type, donc faisons une forte approximation : utilisons des LED modernes, un produit d’éclairage qui contient une optique, un driver… qui aura une efficacité système de 75 %.

L’initiative Caliper nous montre que l’efficacité LED a progressé de 25 % par an, et un avis d’expert raisonnable (et donc sûrement trop conservateur) peut plafonner cette valeur a environ 250 lm/W dans un « futur moyennement proche ». 250 x 75% = mon luminaire virtuel de test avec une efficacité de 187 lm/W.

Installons ce luminaire partout.

Le résultat ? 104 GW. Encore 70 centrales de moins.

Vue générale aérienne du CNPE de Civaux, aéroréfrigérants

Vue générale aérienne du Centre Nucléaire de Production d’Électricité (EDF) de Civaux, aéroréfrigérants

Conclusion

Je vous laisse juge de l’impact, mais cela semble tout de même mériter réflexion.

Un passage à 100 % en LED (au-delà du challenge de production de la chose) aujourd’hui permettrait d’économiser l’énergie produite par 60 % du parc nucléaire mondial travaillant à pleine capacité.

En charbon, à 0,2 GW la centrale, 1200 centrales de moins, c’est deux fois la population de centrales d’énergie par charbon aux États-Unis. L’impact carbone semble… mesurable et suffisamment important pour justifier les fortes approximations prises.

Enfin, il est normal et indispensable que lorsqu’une nouvelle technologie arrive, l’impact sur la santé et la qualité soit étudiés en détail. Mais, peut-être que pour les LEDs, il conviendrait de mettre en face le bénéfice, qui est la suppression potentielle de 1200 centrales à charbon ou de 252 centrales nucléaires ?

 

Photo en tête de billet :  La LED pour ne plus rester du côté obscur – David FOUILLET – 6ème prix du concours 2015 photo «L’énergie dans votre quotidien», Espaces INFO-Energie, Bretagne Energie.

Lieu

  • Pi Lighting
  • Sion, Suisse

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Source Benoit Bataillou Light ZOOM Lumière
Benoît Bataillou
Benoît Bataillou
Physicien de formation. Membre de la société de conseil en R&D, Pi Lighting, avec une forte compétence LED. Auteur ou co-auteur de 24 brevets et de plus de 50 publications. Expert dans le domaine des LED depuis 10 ans. Ma passion est de transformer les idées en produits et en applications concrètes.
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4 Commentaires
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    Paul Coadour
    23 mai 2016 at 14 h 33 min

    Article très intéressant pour appréhender rapidement les économies possibles avec les LEDs.
    Il serait intéressant de rapporter ces économies potentielles aux consommations nécessaires à la production de telles quantités de LEDs (dans la perspective d’empreinte carbone d’un luminaire). C’est en général une donnée qui manque lorsqu’on discute LEDs et consommations électriques.

    Un challenge intéressant pour le futur de l’éclairage serait de passer en dessous des consommations de chauffage !

    • Benoît Bataillou
      23 mai 2016 at 14 h 39 min

      Merci de votre commentaire. Le cout énergétique de production est effectivement ignoré ici pour raisons de place. Il me parait relativement faible par lumen (ou par led), mais cela est seulement une opinion pour l’instant.
      Je suis d’accord avec votre challenge, personnellement j’ai été surpris de la consommation de la réfrigération !

  • Avatar
    9 juin 2016 at 14 h 28 min

    Un article très intéressant qui permet de bien souligner les avantages de cette nouvelle technologie LED non seulement au travers de l’économie d’énergie que nous pourrions avoir mais des progrès en terme de durée de vie et d’intensité de fonctionnement. Sous réserve bien sûr d’utiliser de bonnes led et de bons luminaires.
    Merci pour l’article

    • Vincent Laganier
      17 juin 2016 at 14 h 41 min

      @Patrick Tout a fait d’accord ! La qualité des LED est un élement clef sur lequel il a encore beaucoup à faire en matière de normalisation.

      Quel serait le paramètre le plus important pour améliorer la qualité de la technologie LED ?

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