Kilowatt-heure
| Kilowatt-heure | |
| Informations | |
|---|---|
| Unité de… | Énergie |
| Symbole | kWh |
| Dimensions | M·L 2·T −2 |
| Conversions | |
| 1 kWh en... | est égal à... |
| Unités SI de base | 3,6 × 106kgm2s−2 |
| CGS | 3,6× 1013erg |
| Joule | 3,6 × 106J |
| calories | 860 400cal |
| BTU | 3 412BTU |
| Électrons-volts | 2,25× 1025eV |
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Lekilowatt-heureoukilowattheure(symbole kW h, kW⋅h ou, selon l'usage,kWh) est une unité d'énergiedéfinie comme l'énergie produite ou consommée pendant uneheurepar un dispositif ayant unepuissanced'un kilowatt (millewatts):
- 1kWh= 3,6MJ= 3,6 × 106J,
lejoule(J) étant l'unitéd'énergie duSystème international.Pour une production ou une consommation d'énergie à puissance constante sur une durée donnée, l'énergie totale en kilowatts-heure est égale à la puissance en kilowatts multipliée par la durée en heures.
Le kilowatt-heure est surtout utilisé pour quantifier l'énergie électrique,mais aussi pour facturer legaz combustibleet faire desbilans énergétiques.
Définition
[modifier|modifier le code]Le mot s'écritkilowatt heureoukilowatt-heureselon leSystème international d'unités[1],oukilowattheureselon les dictionnaires usuels[2],[3].Le kilowatt-heure est une unité d'énergiecorrespondant à celle produite ou consommée par un dispositif de 1 000watts(soit 1kW) depuissancependant une durée d'une heure[3].Elle vaut 3,6mégajoules(MJ). Pour connaître l'énergie consommée par un appareil électrique, si sa puissance est constante, il suffit de multiplier celle-ci (en kilowatts) par sa durée d'utilisation (en heures); si sa puissance n'est pas constante, il faut mathématiquement l'intégrersur la durée d'utilisation.
Exemples
- Unvélo à assistance électriquedoté d'unebatteriede 600Wh(quantité d'énergie) et d'un moteur depuissance300Wpeut rouler 2 heures avec l'assistance au maximum. Son chargeur de 150Wpermet de recharger la batterie en 4 heures (600 = 300 × 2 = 150 × 4).
- Un appareil de 2 500W(2,5kW) utilisé à puissance maximale pendant 2 heures aura consommé2,5kW×2h= 5kWhen tout.
- Un appareil électrique d'une puissance d'un watt (1W) utilisé en permanence consomme en un an 8,76kWh:1W× 24h/j× 365j= 8 760Wh.
- Une ampoule de 100Wallumée pendant 24 heures consomme 2 400Wh:100 × 24,soit 2,4kWh.Si l'on considère un coût moyen du kilowatt-heure de 0,13€,la consommation électrique de cette ampoule coûte 0,312€par jour soit 9,36€par mois de trente jours.
Symbole
[modifier|modifier le code]LeSystème international d'unités(SI) préconise l'utilisation des symboles « kW h » ou « kW⋅h »[4],mais dans la pratique, la notation « kWh » (sans point niespace) est largement utilisée. Cette pratique est adoptée par la normeAFNOR X 02-003(§ 6.5.1), laquelle 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 watt-heure,volt-ampère».
Le symbole du préfixekiloest « k » en minuscule. La notation « KWh » est à proscrire, car, dans le système international d'unités (SI), le K majuscule est le symbole dukelvin,unité detempérature thermodynamique.De même, la notation « KWH » (avec un K et un H majuscule) est à proscrire, car le H majuscule est le symbole duhenry.
Multiples et sous-multiples usuels
[modifier|modifier le code]- 1 watt-heure (Wh) = 3 600J= 3,6kJ
- 1 kilowatt-heure (kWh) = 1 000Wh= 3,6MJ
- 1 mégawatt-heure (MWh) = 1 000kWh= 1 000 000Wh= 3,6GJ
- 1 gigawatt-heure (GWh) = 1 000MWh= 1 000 000kWh= 1 000 000 000Wh= 3,6TJ[a]
- 1 térawatt-heure (TWh) = 1 000GWh= 1 000 000MWh= 1 000 000 000kWh= 1 000 000 000 000Wh= 3,6PJ(pétajoules)[b]
- 1 pétawatt-heure (PWh) = 1 000TWh= 3,6EJ(exajoules)
Confusion entre watts-heures et watts
[modifier|modifier le code]La confusion entreénergieetpuissanceest assez fréquente[5].L'énergie est exprimée en joules (J) ou en watts-heures (Wh); un watt-heure est l'énergie fournie ou consommée par un dispositif d'une puissance d'un watt pendant une heure[6].La puissance est un débit d'énergie, c'est-à-dire une quantité d'énergie par unité de temps, exprimée enwatts(W); un watt équivaut à unjoulepar seconde (1J/s).
Ainsi, une centrale électrique de 1 000MWde puissance peut produire en 24 heures une énergie de 24 000MWh.
Utilisation
[modifier|modifier le code]Le kilowatt-heure est surtout utilisé pour mesurer l'énergie électrique,aussi bien quand elle est produite par ungénérateur électriqueque quand elle est consommée, mais elle est aussi utilisée pour d'autres énergies. Elle est ainsi communément utilisée par les compagnies de gaz pour facturer legaz combustible.Elle sert également à faire desbilans énergétiques.
Scénarios de transition énergétique
[modifier|modifier le code]Le térawatt-heure est une unité d'énergiecommunément utilisée dans les scénarios detransition énergétique,par exemple par l'association négaWatt,GrDF[7]etGreenpeace[8].Ils utilisent les TWh consommés en une année, indiqués sous la forme de TWh/an.
Une énergie mesurée sur une année est analogue à une puissance moyenne tout au long de l'année, 1TWh/ancorrespond à une puissance moyenne d'environ 114MW(à une autre échelle, que l'on pourrait qualifier d'individuelle, 1kWh/ancorrespond à une puissance moyenne annuelle d'environ 0,114W).
D'autres scénarios, comme celui de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie(ADEME)[9]ou deThe Shift Project(TSP)[10],ont recours auxMtep/an;1Mteppar an vaut 11,63TWh/an[11].
Consommation des véhicules électriques
[modifier|modifier le code]La consommation desvéhicules électriquesest exprimée enkWh/100 km.Pour comparer la consommation enkWh/100 kmd'une voiture électrique à celle d'une voiture à essence, il suffit en première approximation de diviser la valeur par 10[c],[12].Ainsi, une consommation électrique de 20kWh/100kmcorrespond environ à une consommation d'essenceéquivalentede2L/100km.
Une consommation de 1kWh/100 kméquivaut formellement à une force moyenne de 36N[d],idée reprise par lediagramme de Gabrielli – von Kármán.Une force équivaut également formellement à unepuissancedivisée par unevitesse,selon la relation suivante:1kWh/100 km= 10W/(km/h).Ainsi, toujours avec le même exemple, 20kWh/100 kméquivaut à 200Wh/km,soit une puissance de 20kWpour une vitesse de100km/hpar exemple.
Unvélo à assistance électriquea une consommation de l'ordre de 1 kWh/100 km dans des conditions de roulage favorables[e][réf. nécessaire].
Kilowatt-heure d'énergie primaire
[modifier|modifier le code]Lekilowatt-heure d'énergie primaire(kWhep, ou kWhep) est défini et utilisé dans le domaine de laréglementation thermique françaiseà partir de la versionRT 2012.
Notes et références
[modifier|modifier le code]Notes
[modifier|modifier le code]- C'est ce que l'on nommait le « million de kilowatts-heure » dans les anciens manuels de géographie.
- C'est ce que l'on nommait le « milliard de kilowatts-heure » dans les anciens manuels de géographie, et que l'on trouve encore parfois dans la presse, sous la plume de certains journalistes. Cette unité d'énergie est utilisée pour mesurer la production d'électricité d'une centrale (quelques TWh/an) ou une production nationale (environ 400 TWh/an pour la production nucléaire française). Source:TWh,sur le site de l'Autorité de sûreté nucléaire(ASN).
- Un litre d'essence fournit environ 10kWhdepouvoir calorifique inférieur(PCI). La valeur exacte du PCI d'une essence dépend dupétrole brutdont elle est issue et de la manière dont elle a étéraffinée.
- (en)«Useful data - Cambridge repository»[PDF],surUniversité de Cambridge,p.328.
- Un vélo électrique avec batterie de 400Whpermet de faire 40 à 60kmavec une assistance électrique moyenne. Il faut tenir compte du rendement du processus de recharge.
Références
[modifier|modifier le code]- Bureau international des poids et mesures,Le Système international d'unités (SI),Sèvres,,9eéd.,216p.(ISBN978-92-822-2272-0,lire en ligne[PDF]),chap.5.3 (« Noms des unités »),p.36:
« Lorsque le nom d’une unité dérivée est constitué par juxtaposition de noms d’unités individuelles, il convient d’utiliser une espace ou un tiret pour séparer chaque nom d’unité. »
- «Difficultés: kilowattheure», surDictionnaire de français Larousse(consulté le).
- Informationslexicographiquesetétymologiquesde « kilowattheure » dans leTrésor de la langue française informatisé,sur le site duCentre national de ressources textuelles et lexicales.
- Le Système international d'unités (SI),Sèvres,Bureau international des poids et mesures,,9eéd.,216p.(ISBN978-92-822-2272-0,lire en ligne[PDF]),chap.5.2 (« Symboles des unités »),p.35:
« La multiplication doit être indiquée par un espace ou un point à mi-hauteur centré (⋅), pour éviter que certains préfixes soient interprétés à tort comme un symbole d’unité. »
- «Erreur fréquente: « On consomme des kW »», surconnaissancedesenergies.org,(consulté le).
- «Il ne faut pas confondre « watt » et « kilowattheure», surenergie-environnement.ch,(consulté le).
- Scénario Facteur 4 GrDF[PDF],GrDF,avril 2013.
- Scénario de Transition Énergétique: Greenpeace 2013[PDF]
- «Contribution de l'ADEME à l’élaboration de visions énergétiques: 2030-2050»[PDF],surAgence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie,
- «Plan de transformation de l'économie française: fiche Énergie»[PDF],surThe Shift Project,.
- (en)«Unit converter», surAgence internationale de l'énergie.
- Neil Packer, «Le b.a.-ba de l’énergie et de la puissance»,(consulté le).
