Kilowatt-heure

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Le kilowatt-heure (symbole[1] kW⋅h ou kWh) est une unité de quantité d'énergie. Un kilowatt-heure vaut 3,6 mégajoules.

Définition[modifier | modifier le code]

Le kilowatt-heure est une unité de quantité d'énergie correspondant à celle consommée par un appareil de 1 000 watts (soit 1 kW) de puissance pendant une durée d'une heure. Elle vaut 3,6 méga joules (MJ). Elle est surtout utilisée pour mesurer l'énergie électrique, aussi bien produite par un générateur électrique que consommée par exemple par une plaque de cuisson, mais elle peut être utilisée dans tous les domaines. Afin de connaître l'énergie consommée par un appareil et si sa puissance est constante, il convient de multiplier celle-ci (en kilowatts) par sa durée d'utilisation (en heures). Si la puissance n'est pas constante, il faut mathématiquement l'intégrer sur la durée d'utilisation.

Exemples 
  • Un appareil de 2 500 W (2,5 kW) utilisé à puissance maximale pendant h aura consommé 2,5 kW × h = 5 kW h en tout.
  • Un appareil électrique d'une puissance d'un watt (1 W) utilisé en permanence consomme en un an 8,76 kW h (1 W × 24 h/j × 365 j = 8 760 W h).
  • Une ampoule de 100 W allumée pendant 24 heures consomme 2 400 W h (100 × 24) soit 2,4 kW h. Si on considère un coût moyen du kilowatt-heure de 0,13 €, la consommation électrique de cette ampoule coûte 0,31 € (0,13 × 2,4) par jour soit 9,36 € par mois.

On utilise plusieurs types de préfixes :

  • 1 watt-heure (W⋅h) = 3 600 J = 3,6 kJ
  • 1 kilowatt-heure (kW⋅h) = 1 000 W h = 3,6 MJ
  • 1 mégawatt-heure (MW⋅h) = 1 000 kW h = 1 000 000 W h = 3,6 GJ
  • 1 gigawatt-heure (GW⋅h) = 1 000 MW h = 1 000 000 kW h = 1 000 000 000 W h = 3,6 TJ[a]
  • 1 térawatt-heure (TW⋅h) = 1 000 GW h = 1 000 000 MW h = 1 000 000 000 kW h = 1 000 000 000 000 W h = 3,6 PJ

Unités utilisées dans les scénarios énergétiques[modifier | modifier le code]

Selon les sources, les unités d'énergie consommée annuellement sont :

Térawatt-heure par an 
L'association négaWatt et GrDF[2] ou de Greenpeace[3] utilisent les TWh consommés en une année, indiqués sous la forme de TWh/a.
Une énergie mesurée sur une année est analogue à une puissance moyenne tout au long de l'année, 1 TWh/a correspond à une puissance moyenne d'environ 114 MW.
Million de tonnes équivalent pétrole par an 
L'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) préfère recourir aux Mtep/a[4] ; 1 Mtep par an vaut 11,63 TWh/a.

Confusion entre watts, watts-heures et watts par heure[modifier | modifier le code]

La puissance, exprimée en « Watts » (W), est parfois confondue avec l'énergie, exprimée en « watts-heures » (W⋅h), ou la variation de puissance exprimée en « watts par heure » (W/h)[5].

La puissance 
définit le taux de production ou de consommation d’énergie par unité de temps, selon qu'il s’agisse d’un dispositif générateur ou consommateur : 1 W = 1 W⋅h/h.
la variation de puissance par unité de temps 
mesurée en watt par heure (W/h) est parfois utilisée par erreur à la place du watt-heure (W⋅h) pour désigner une quantité d'énergie, ou à la place du watt (W) pour désigner une puissance.

La grandeur W/h est pratique pour comparer la vitesse de mise en marche de générateurs pour atteindre leur puissance de travail. Par exemple, un générateur qui passe de 0 à 18 MW en 15 minutes (0,25 heure) effectue une montée en puissance de 72 MW/h (si cette montée a été linéaire, le générateur aura produit pendant ce temps une énergie de 18 MW × 0,25 h / 2 = 2,25 MW⋅h). Ainsi, les centrales hydroélectriques ont par exemple des montées en puissance nettement plus rapides que les thermiques (plus grand nombre de watts par heure) et par conséquent des délais pour atteindre une même puissance plus brefs ; elles sont donc particulièrement utiles en cas de besoins accrus et subits d'énergie.

N.B. 
on trouve parfois les notations erronées « KW » ou « KWh » (avec un « K » majuscule) pour représenter le kilowatt ou le kilowatt-heure. Ces dernières sont à proscrire car dans le Système international d'unités (ou SI) elles prêtent à confusion car :
  • le K majuscule est le symbole du kelvin, « unité officielle de température » ;
  • le k minuscule est le symbole du préfixe kilo, signifiant « multiplier par 1000 ».

On doit donc toujours écrire « kW » ou « kW⋅h » (par exemple) avec un « k » minuscule.

Consommation des véhicules électriques[modifier | modifier le code]

La consommation des véhicules électriques est exprimée en kWh/100 km. Pour comparer la consommation en kWh/100 km d'une voiture électrique à celle d'une voiture à essence, il suffit de diviser la valeur par 10[b]. Ainsi, une consommation électrique de 20 kWh/100 km correspond à environ 2 L/100 km d'essence.

Une consommation de 1 kWh/100 km équivaut formellement à une force moyenne de 36 N appliquée sur une distance de 100 km (1 J = 1 N m). C'est aussi l'ordre de grandeur de la consommation d'un vélo à assistance électrique dans des conditions de roulage favorables[c].

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. C'est ce que l'on nommait le « million de kilowatts-heures » dans les anciens manuels de géographie.
  2. Un litre d'essence fournit environ 10 kWh de PCI (Pouvoir calorifique inférieur). La valeur exacte du PCI d'une essence dépend du pétrole brut dont elle est issue et de la manière dont elle a été raffinée. Voir aussi [PDF] A-Beginners-Guide-to-Energy-and-Power sur rets-project.eu
  3. Un vélo électrique avec batterie de 400 Wh permet de faire 40 à 60 km avec une assistance électrique moyenne. Il faut tenir compte du rendement du processus de recharge.

Références[modifier | modifier le code]

  1. Le Système international d'unités (SI) - Bureau international des poids et mesures (BIPM), 8e édition, 2006 p. 42 [PDF]
    - « lorsque le nom d’une unité dérivée est constitué par multiplication de noms d’unités individuelles, il convient d’utiliser une espace ou un tiret pour séparer chaque nom d’unité » : kilowatt heure ou kilowatt-heure, (pluriel : kilowatts heures ou kilowatts-heures) ;
    - La norme X 02-003, § 6.5.1, dans le cas de produit d'unités, permet « d'accoler les noms ou les symboles d'unités simples lorsqu'aucune confusion ne peut en résulter. Cette manière de faire est la plus usuelle pour les unités composées wattheure, voltampère ». (pluriel : wattheures, voltampères).
  2. Scénario Facteur 4 GrDF - GrDF, avril 2013 [PDF]
  3. Scénario de Transition Énergétique : Greenpeace 2013 - Greenpeace [PDF]
  4. Contribution de l'ADEME à l’élaboration de visions énergétiques : 2030-2050 - ADEME, juin 2016 [PDF]
  5. Il ne faut pas confondre « watt » et « kilowattheure », sur energie-environnement.ch]

Annexes[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]