Kilowatt-heure

Le kilowatt-heure ou kilowattheure (symbole kW h, kW⋅h ou, selon l'usage, kWh) est une unité d'énergie. Un kilowatt-heure vaut Modèle:Unité.

Si de l'énergie est produite ou consommée à puissance constante sur une période donnée, l'énergie totale en kilowatts-heure est égale à la puissance en kilowatts multipliée par le temps en heures. Le kilowatt-heure est surtout utilisé pour l'énergie électrique, mais aussi pour facturer le gaz combustible et faire des bilans énergétiques.

Définition

Le mot s'écrit kilowatt heure ou kilowatt-heure selon le Système international d'unités<ref>Modèle:Ouvrage : Modèle:Citation bloc</ref>, ou kilowattheure selon les dictionnaires usuels<ref>Modèle:Lien web.</ref><ref>Modèle:CNRTL.</ref>. Le kilowatt-heure est une unité d'énergie correspondant à celle consommée par un appareil de Modèle:Unité (soit Modèle:Unité) de puissance pendant une durée d'une heure. Elle vaut Modèle:Unité (Modèle:Nb). 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'intégrer sur la durée d'utilisation.

Exemples

• Un vélo à assistance électrique doté d'une batterie de Modèle:Unité (quantité d'énergie) et d'un moteur de puissance Modèle:Unité peut rouler Modèle:Heures avec l'assistance au maximum. Son chargeur de Modèle:Unité permet de recharger la batterie en Modèle:Heures (Modèle:Nobr).
• Un appareil de Modèle:Unité (Modèle:Unité) utilisé à puissance maximale pendant Modèle:Heures aura consommé Modèle:Nobr = Modèle:Unité en tout.
• Un appareil électrique d'une puissance d'un watt (Modèle:Unité) utilisé en permanence consomme en un an Modèle:Unité : Modèle:Nobr.
• Une ampoule de Modèle:Unité allumée pendant Modèle:Unité consomme Modèle:Unité : Modèle:Nobr, soit Modèle:Unité. Si l'on considère un coût moyen du kilowatt-heure de Modèle:Euro, la consommation électrique de cette ampoule coûte Modèle:Euro par jour soit Modèle:Euro par mois de trente jours.

Symbole

Le Système international d'unités (SI) préconise l'utilisation des symboles « kW h » ou « kW⋅h »<ref>Modèle:Ouvrage : Modèle:Citation bloc</ref>, mais dans la pratique, la notation « kWh » (sans point ni espace) est largement utilisée. Cette pratique est adoptée par la norme Modèle:Nobr (§ 6.5.1), laquelle permet Modèle:Citation.

Le symbole du préfixe kilo est « k » en minuscule. La notation « KWh » est à proscrire, car, dans le système international d'unités (SI), le K majuscule est le symbole du kelvin, unité de température thermodynamique. De même, la notation « KWH » (avec un K et un H majuscule) est à proscrire, car le H majuscule est le symbole du henry.

Multiples et sous-multiples usuels

• Modèle:Unité (Modèle:Nb) = Modèle:Unité = Modèle:Unité
• Modèle:Unité (Modèle:Nb) = Modèle:Unité = Modèle:Unité
• Modèle:Unité (Modèle:Nb) = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité
• Modèle:Unité (Modèle:Nb) = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité<ref group=alpha>C'est ce que l'on nommait le « million de kilowatts-heure » dans les anciens manuels de géographie.</ref>
• 1 térawatt-heure (Modèle:Nb) = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité = Modèle:Unité (pétajoules)<ref group=alpha>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).</ref>
• Modèle:Unité (Modèle:Nb) = Modèle:Unité = Modèle:Unité (exajoules)

Confusions fréquentes

Confusion entre watts-heures et watts

La confusion entre énergie et puissance est assez fréquente<ref name="connaissancedesenergies">Modèle:Lien web.</ref>. L'énergie est exprimée en joules (Modèle:Nb) ou en watts-heures (Modèle:Nb) ; un watt-heure est l'énergie fournie ou consommée par un dispositif d'une puissance d'un watt pendant une heure<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La puissance est un débit d'énergie, c'est-à-dire une quantité d'énergie par unité de temps, exprimée en watts (Modèle:Nb) ; un watt équivaut à un joule par seconde (Modèle:Unité).

Ainsi, une centrale électrique de Modèle:Unité de puissance peut produire en 24 heures une énergie de Modèle:Unité.

Confusion entre watts-heures et watts par heure

Alors que les watts-heures sont le produit de la puissance par le temps pendant lequel cette puissance est exercée (donc une énergie), les watts par heure (W/h) expriment une variation de la puissance au cours du temps<ref name="connaissancedesenergies"/>. Cette mesure est utilisée en pratique pour comparer la vitesse de mise en marche de générateurs pour atteindre leur puissance de travail.

Considérons par exemple un générateur qui passe de Modèle:Unité en Modèle:Unité (Modèle:Nobr) :

• il effectue une montée en puissance de Modèle:Nobr Modèle:Unité ;
• si cette montée a été linéaire (puissance moyenne de Modèle:Unité/2 = Modèle:Unité), le générateur aura produit pendant ce temps une énergie de Modèle:Nobr.

Aussi les centrales hydroélectriques ont-elles des montées en puissance nettement plus rapides que les centrales thermiques ; elles sont donc particulièrement utiles en cas de demande subite d'électricité.

Utilisation

Le kilowatt-heure est surtout utilisé pour mesurer l'énergie électrique, aussi bien quand elle est produite par un générateur électrique que 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 le gaz combustible. Elle sert également à faire des bilans énergétiques.

Scénarios de transition énergétique

Le térawatt-heure est une unité d'énergie communément utilisée dans les scénarios de transition énergétique, par exemple par l'association négaWatt, GrDF<ref>Scénario Facteur 4 GrDF Modèle:Pdf, GrDF, avril 2013.</ref> et Greenpeace<ref>Scénario de Transition Énergétique : Greenpeace 2013 Modèle:Pdf</ref>. 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, Modèle:Unité correspond à une puissance moyenne d'environ Modèle:Unité (à une autre échelle, que l'on pourrait qualifier d'individuelle, Modèle:Unité correspond à une puissance moyenne annuelle d'environ Modèle:Unité).

D'autres scénarios, comme celui de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME)<ref>Modèle:Lien web</ref> ou de The Shift Project (TSP)<ref>Modèle:Lien web.</ref>, ont recours aux Mtep/an ; Modèle:Unité par an vaut Modèle:Unité<ref>Modèle:Lien web.</ref>.

Consommation des véhicules électriques

La consommation des véhicules électriques est exprimée en Modèle:Unité. Pour comparer la consommation en Modèle:Unité d'une voiture électrique à celle d'une voiture à essence, il suffit en première approximation de diviser la valeur par 10<ref group=alpha>Un litre d'essence fournit environ Modèle:Unité de pouvoir calorifique inférieur (PCI). 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.</ref><ref>Modèle:Lien web.</ref>. Ainsi, une consommation électrique de Modèle:Unité/Modèle:Unité correspond environ à une consommation d'essence équivalente de Modèle:Unité/Modèle:Unité.

Une consommation de Modèle:Unité équivaut formellement à une force moyenne de Modèle:Unité<ref group=alpha>Modèle:Lien web.</ref>, idée reprise par le diagramme de Gabrielli – von Kármán. Une force équivaut également formellement à une puissance divisée par une vitesse, avec la relation suivante : Modèle:Nobr. Ainsi, toujours avec le même exemple, Modèle:Unité équivaut à Modèle:Unité, soit une puissance de Modèle:Unité pour une vitesse de Modèle:Unité par exemple.

Modèle:Unité est aussi l'ordre de grandeur de la consommation d'un vélo à assistance électrique dans des conditions de roulage favorables<ref group="alpha">Un vélo électrique avec batterie de Modèle:Unité permet de faire Modèle:Unité avec une assistance électrique moyenne. Il faut tenir compte du rendement du processus de recharge.</ref>.

Kilowatt-heure d'énergie primaire

Le kilowatt-heure d'énergie primaire (kWhep, ou kWh_ep) est défini et utilisé dans le domaine de la réglementation thermique française à partir de la version RT 2012.