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 millions de joules.

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 mégajoules (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 donc 2 400 W⋅h (100 × 24) soit 2,4 kW⋅h. Le coût moyen du kilowatt-heure étant d'environ 0,13 € en 2014, la consommation électrique de cette ampoule coûtera donc environ 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[2]
  • 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

Scénarios énergétiques[modifier | modifier le code]

Les scénarios énergétiques, qu'ils soient issus de l'association négaWatt, de GrDF[3] ou de Greenpeace[4] 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.

L'ADEME, quant à elle, préfère recourir aux Mtep/a[5], qui valent 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).

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 : W = 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.

On trouve parfois les écritures erronées KW ou KWh pour les symboles du kilowatt et du kilowatt-heure. Elles sont à éviter car dans le Système international d'unités (ou SI) car :

  • le K majuscule est le symbole du kelvin unité officielle pour quantifier une 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 (voir Efficacité énergétique dans les transports). 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[6]. 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 à une force moyenne de 36 N appliquée sur une distance de 100 km (1 J = Nm).

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. [PDF] Page 42 de la brochure concernant le Système international d’unités : « 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. C'est ce que l'on nommait le « million de kilowatts-heures » dans les anciens manuels de géographie.
  3. [PDF] Scénario GrDF.
  4. [PDF]Scénario Greenpeace.
  5. [PDF]Scénario ADEME 2030-2050, sur ademe.fr, consulté le 6 juillet 2016.
  6. 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[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]