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Combien consomme la recharge de piles Ni-MH ?

— 11 minutes de lecture

Les piles rechargeables Ni-MH sont une alternative économique et écologique aux piles jetables. Mais combien d’électricité faut-il pour recharger ces piles ?

En résumé

Le matériel

Le chargeur Sony Cycle Energy BCG-34HLD est un chargeur de piles Ni-MH capable de recharger 4 piles AA ou 4 piles AAA simultanément. C’est un modèle simple, avec une seule LED témoin qui s’allume pendant la charge et s’éteint quand elle est terminée. La LED clignote en cas d’erreur (pile défectueuse ou non compatible).

Pour ce test, nous avons utilisé deux types de piles :

  • 4 piles AA Domedia Re:Charge de 1900 mAh, retrouvées au fond d’un tiroir (les piles neuves actuelles ont souvent une capacité de 2500 mAh ou plus) ;
  • 4 piles AAA Energizer Recharge de 700 mAh (dont 2 se sont avérées défectueuses).
Chargeur Sony Cycle Energy BCG-34HLD Ni-MH

Consommation

Méthode de mesure

Le chargeur est branché sur une prise connectée Shelly Plus PlugS qui permet de mesurer sa consommation.

La puissance instantanée est collectée et enregistrée une fois par seconde.

Informations fournies par le fabricant

L’étiquette au dos du chargeur indique les caractéristiques techniques :

Étiquette du chargeur Sony BCG-34HLD : INPUT ~100-240V 50/60Hz 7W, OUTPUT 1,2V 360mA(AA)×4 140mA(AAA)×4

L’étiquette indique « INPUT: ~100-240V 50/60Hz 7W », soit une puissance nominale de 7 W. En sortie, le chargeur délivre 360 mA par pile AA et 140 mA par pile AAA, à une tension de 1,2 V. On peut d’ailleurs voir les deux rangées de contacts correspondantes sur le chargeur vide :

Le chargeur Sony Cycle Energy vide, avec ses deux rangées de contacts pour piles AA et AAA

C’est un chargeur lent : la notice indique « environ 7 heures » pour des piles AA de 2100 mAh.

Charge de 4 piles AA

Nous commençons par un test qui utilisera notre chargeur à sa pleine puissance : la charge complète de 4 piles AA Domedia Re:Charge de 1900 mAh.

Avant la charge, les piles sont mesurées au multimètre :

Multimètre affichant 0,88 V pour les piles AA avant la charge

0,88 V ! Elles sont bien vides.

Les 4 piles sont insérées dans le chargeur et la LED témoin s’allume :

4 piles AA Domedia Re:Charge en cours de charge, LED témoin allumée

On peut lire sur les piles « 1,2V HR6 Ni-MH AA 1900 mAh — Charge 16h 190mA ». L’indication de charge à 190 mA correspond au chargeur lent suggéré pour aller avec ces piles. Notre chargeur Sony délivre 360 mA, soit presque le double : on peut donc s’attendre à une charge sensiblement plus rapide.

La charge complète dure un peu plus de 6 heures :

charge - 4 AA

Consommation21,7 Wh — 0,005 €
Durée6h5min
Puissancemédianemoyennemaximale
4,2 W3,57 W5,1 W

Cette durée est cohérente avec les « environ 7 heures » annoncées par la notice pour des piles de 2100 mAh (les nôtres ne font que 1900 mAh).

La charge consomme 21,7 Wh (0,005 €) au total. On observe que le chargeur utilise une charge pulsée : la puissance oscille rapidement avec des pics mesurés allant jusqu’à environ 5 W, soit moins que les 7 W indiqués sur l’étiquette. L’échantillonnage à 1 Hz de notre prise connectée lisse probablement les pics réels : la puissance instantanée pourrait être plus proche des 7 W nominaux pendant les impulsions. La puissance moyenne est de 3,57 W sur l’ensemble de la charge.

On distingue trois phases sur le profil : un démarrage à pleine puissance, une longue phase régulière, et une décroissance progressive en fin de charge. Observons chacune de plus près.

Le début de la charge

Les 22 premières minutes de la charge montrent la puissance la plus élevée :

charge - 4 AA — début

Consommation1,63 Wh — < 0,001 €
Durée22min11s
Puissancemédianemoyennemaximale
4,5 W4,4 W5,1 W

Le chargeur démarre immédiatement à sa puissance maximale. On observe des oscillations régulières allant jusqu’à 5,1 W, caractéristiques de la charge pulsée Ni-MH. La puissance moyenne est de 4,4 W. Comme évoqué plus haut, l’échantillonnage à 1 Hz masque probablement à la fois les creux entre les impulsions et les pics réels, qui pourraient être plus proches des 7 W de l’étiquette.

La phase principale

La phase principale de la charge dure 5h22min :

charge - 4 AA — milieu

Consommation19,1 Wh — 0,005 €
Durée5h22min
Puissancemédianemoyennemaximale
4,2 W3,56 W4,9 W

Le motif de charge pulsée est remarquablement stable pendant plus de 5 heures, avec une puissance moyenne de 3,56 W. Cette phase représente 88% de la consommation totale avec 19,1 Wh (0,005 €).

La fin de la charge

Les 22 dernières minutes montrent une décroissance progressive de la puissance :

charge - 4 AA — fin

Consommation1,02 Wh — < 0,001 €
Durée21min41s
Puissancemédianemoyennemaximale
2,3 W2,83 W4,9 W

La puissance moyenne chute à 2,83 W, soit environ la moitié de la phase de démarrage. Le chargeur réduit progressivement le courant injecté dans les piles : les impulsions deviennent moins fréquentes ou moins intenses, jusqu’à l’arrêt complet. Ce n’est pas une coupure brutale, mais une transition douce.

Une fois la charge terminée, la LED témoin s’éteint :

4 piles AA dans le chargeur, LED éteinte : la charge est terminée

Après la charge, les piles sont mesurées au multimètre à 1,397 V. Elles sont passées de 0,88 V à presque 1,4 V :

Multimètre affichant 1,397 V pour les piles AA après la charge

En résumé, la charge complète de 4 piles AA de 1900 mAh consomme 21,7 Wh (0,005 €), soit 5,43 Wh (0,001 €) par pile.

Charge de 2 piles AAA

Nous testons maintenant la charge de piles AAA Energizer Recharge de 700 mAh. Avant la charge, les 4 piles sont mesurées au multimètre à 1,25 V :

Multimètre affichant 1,255 V pour les piles AAA avant la charge

Sur les 4 piles, le chargeur en a rejeté 2 immédiatement en passant en mode erreur (LED clignotante). Nous avons donc lancé la charge uniquement sur les 2 piles acceptées :

2 piles AAA en charge dans le chargeur Sony, LED témoin allumée

Première charge (interrompue)

Pour cette première charge, la prise connectée utilisée avait beaucoup de bruit dans ses mesures. La charge a duré un peu moins de 2 heures :

première charge partielle 2 piles AAA sur prise Shelly avec du bruit

Consommation2,47 Wh — < 0,001 €
Durée1h48min
Puissancemédianemoyennemaximale
1,2 W1,37 W6,1 W

Le bruit de mesure rend les détails du profil inexploitables (le maximum indiqué de 6,1 W est clairement un artefact de mesure), mais la consommation totale de 2,47 Wh reste une bonne indication.

Les piles ont ensuite été utilisées quelques minutes dans un train électrique, puis remises en charge sur une prise connectée en meilleur état.

Suite de la charge (sur prise fiable)

Sur la prise connectée sans bruit, la charge a repris et a duré environ 3 heures :

suite de la charge de 2 piles AAA

Consommation3,16 Wh — < 0,001 €
Durée3h11min
Puissancemédianemoyennemaximale
800 mW988 mW2,3 W

La charge a consommé 3,16 Wh. On observe deux phases bien distinctes : une première moitié avec une puissance plus élevée, puis une seconde moitié à puissance réduite. J’avais d’abord cru que la seconde moitié était un simple maintien de charge, et j’ai interrompu le processus prématurément. En réalité, c’était probablement une fin de charge plus lente, et la LED témoin était encore allumée.

Fin de la charge des AAA

Après avoir compris — grâce au test des piles AA — qu’il faut attendre que la LED s’éteigne pour que la charge soit terminée, j’ai remis les 2 piles AAA en charge pour finir le processus. Cette dernière phase a duré 2h21min :

recharge finale de 2 piles AAA

Consommation2,25 Wh — < 0,001 €
Durée2h21min
Puissancemédianemoyennemaximale
800 mW952 mW2,3 W

Cette phase a consommé 2,25 Wh (< 0,001 €). On retrouve le même motif de décroissance progressive en fin de charge que pour les piles AA. La puissance moyenne de 952 mW est nettement inférieure à celle des piles AA (3,57 W), ce qui est logique : le chargeur délivre 140 mA par pile AAA contre 360 mA par pile AA (moins de la moitié du courant), et il n’y a que 2 piles au lieu de 4.

Au total, la charge des 2 piles AAA a été répartie sur trois sessions : 2,47 Wh (première charge bruitée) + 3,16 Wh (charge interrompue) + 2,25 Wh (fin de charge). Mais les piles ont été utilisées brièvement entre la première et la deuxième session, ce qui rend l’addition des trois sessions peu fiable. Si l’on se fie aux deux sessions mesurées proprement, on obtient 5,41 Wh (0,001 €) pour 2 piles AAA, soit environ 2,71 Wh (< 0,001 €) par pile. En une seule charge sans interruption, la consommation aurait probablement été un peu inférieure.

Après la charge

Une fois la charge des 4 piles AA terminée, la LED s’éteint. Mais on entend encore un tout petit sifflement provenant du chargeur. La notice d’utilisation indique « Le chargeur doit être débranché du secteur lorsque le processus de charge est terminé ».

Nous avons laissé le chargeur branché pendant 6 heures après la fin de la charge pour mesurer cette consommation résiduelle :

6h après la charge

Consommation361 mWh — < 0,001 €
Durée5h59min
Puissancemédianemoyennemaximale
0 mW60,3 mW400 mW

La puissance moyenne n’est que de 60,3 mW, avec des pics ponctuels à 400 mW. C’est très faible, mais ce n’est pas zéro. Si le chargeur restait branché en permanence (même sans piles), cette consommation résiduelle représenterait 529 Wh (0,13 €) par an. Autant dire pas grand-chose, mais la notice a raison : il vaut mieux débrancher.

Quand le chargeur refuse les piles

Sur les 4 piles AAA, 2 ont été rejetées par le chargeur. Que se passe-t-il quand on insère des piles défectueuses ?

Le chargeur tente d’abord brièvement de les charger pendant environ 10 secondes, puis passe en mode erreur avec la LED clignotante :

tentative recharge de 2 piles AAA HS — zooom sur le début

Consommation11,5 mWh — < 0,001 €
Durée5min
Puissancemédianemoyennemaximale
0 mW138 mW2,1 W

On voit clairement un pic initial allant jusqu’à 2,1 W pendant quelques secondes, suivi d’une chute à des impulsions régulières très faibles. Le chargeur a détecté un problème et a arrêté la charge.

Sur une durée d’environ 2 heures avec les piles HS insérées, la consommation reste très faible, mais non nulle :

tentative recharge de 2 piles AAA HS

Consommation194 mWh — < 0,001 €
Durée1h55min
Puissancemédianemoyennemaximale
0 mW100 mW2,1 W

La puissance moyenne de 100 mW en mode erreur est supérieure à la consommation du chargeur après une charge réussie (60,3 mW), probablement à cause du clignotement de la LED et de l’électronique qui reste active.

Coût d’usage

Le coût électrique pour recharger une pile AA est de 5,43 Wh (0,001 €). Il faudrait recharger 733 piles AA pour dépenser un euro d’électricité.

Pour une pile AAA, le coût est d’environ 2,71 Wh (< 0,001 €). Il faudrait en recharger 1 469 pour dépenser un euro.

À titre de comparaison, un lot de 4 piles AA jetables coûte entre 1 et 3 euros selon la marque. Le coût de l’électricité pour recharger des piles rechargeables est donc totalement négligeable par rapport au prix des piles jetables qu’elles remplacent. Le vrai coût des piles rechargeables est celui des piles elles-mêmes et du chargeur, pas l’électricité pour les recharger.

Conseils pour l’autoconsommation photovoltaïque

La puissance moyenne du chargeur pendant une charge est d’environ 3,57 W pour 4 piles AA, et moins de 1 W pour 2 piles AAA. Ces puissances sont extrêmement faibles comparées à la production d’une installation photovoltaïque.

Il n’y a donc aucune difficulté à alimenter ce chargeur avec des panneaux solaires. La contrainte est surtout pratique : avec une charge de plus de 6 heures pour les piles AA, il faut lancer la charge suffisamment tôt dans la journée (ce que la notice recommande de toute façon, puisqu’il vaut mieux débrancher le chargeur quand il a fini).

Cela dit, avec un coût électrique de 5,43 Wh (0,001 €) par pile, l’enjeu économique est totalement inexistant. L’intérêt est surtout de stocker de l’énergie solaire dans les piles plutôt que de consommer celle du réseau. Mais avec le rendement modeste de la charge Ni-MH (une bonne partie de l’énergie est perdue en chaleur), le bénéfice environnemental reste symbolique.

Pour aller plus loin

Pour comprendre de façon plus détaillée la consommation de ce chargeur, on pourrait :

Image représentant un vieux congélateur armoire
Combien consomme un vieux congélateur armoire ?