04 - Kilowatts et kilowattheures, késako ?

Avant propos

En lisant ou écoutant différentes publications et réactions de divers acteurs politiques, journalistes et autres experts invités sur des plateaux télé, on se rend compte que ces « spécialistes » de l’énergie n’ont souvent que peu de culture scientifique et qu’ils n’ont souvent pas compris la différence entre KW et kWh.

Il ne viendrait à l’idée de personne de confondre la vitesse d’une voiture avec la distance qu’elle a parcouru sur un temps donné. De même, par analogie la puissance d’un appareil électrique n’est pas la quantité d’énergie qu’il produit (ou consomme) sur un temps donné.

Je vous propose dans cet article une petite révision du niveau de 3ème pour que les choses soient claires pour tout le monde, et que les chiffres donnés dans nos articles soient mieux compris.

Le kilowatt

Il s’agit d’une unité mesure de la puissance électrique consommée par un appareil, ou au contraire produite par un générateur électrique. C’est une caractéristique de l’appareil, comme sa tension d’utilisation, et c’est un chiffre généralement indiqué sur son étiquette. Par exemple : une ampoule de 100 W, un radiateur de 1500 W, ou bien un groupe électrogène de 5 kW.

De même, la tension d’utilisation des appareils électriques indiquée sur l’étiquette est standardisée en France entre 220 et 240 volts.

La puissance « P » exprimée en watts est obtenue en multipliant la valeur de la tension « U » en Volts par l’intensité du courant « I » en Ampères, avec la formule « P= U x I ».

Si on fait une analogie avec l’eau, la tension correspond à la hauteur d’une cascade, et le courant à son débit. Plus la cascade est haute et plus le débit est grand, plus l’eau possèdera d’énergie en bas de la cascade pour alimenter par exemple une turbine qui pourra fournir des watts électriques.

Exemples : 

• Une ampoule alimentée en 220 volts qui consomme 0,45 ampères, a une puissance de 100 watts. 

• Un chauffe-eau électrique qui consomme 10 ampères, a une puissance de 2 200 watts, soit 2,2 kilowatts.

• Les éoliennes terrestres peuvent délivrer des puissances comprises en 1 et 2 mégawatts, les éoliennes marines selon les modèles entre 8 et 12 mégawatts, 

• Les réacteurs nucléaires on des puissances comprises entre 900 et 1650 mégawatts.

Le kilowatt est un multiple du watt, comme le kilogramme est un multiple du gramme, ça tout le monde le sait. Mais les autres multiples sont parfois moins connus et compris, car il faut savoir compter les zéros, et connaître les racines grecques et leurs abréviations. 

Le kilowattheure

Le kilowattheure est une unité d’énergie couramment utilisée pour mesurer la consommation d’électricité. Un kilowattheure correspond à une puissance délivrée (ou consommée) de 1 000 watts pendant une heure. C’est cette valeur qui est affichée sur votre compteur, et sert à la facturation de votre consommation. 

Ne pas confondre la notion de kilomètre par heure (km/h) qui, dans notre analogie correspond à une vitesse, avec le kilowatt x heure (kWh) qui correspond à la distance parcourue.

La valeur de l’énergie « E » produite (ou consommée) peut être calculée en multipliant la puissance délivrée (ou consommée) exprimée en watts, par le nombre d’heures de fonctionnement.

Les physiciens préfèrent pour mesurer l’énergie utiliser le joule qui est une unité très petite, car 1 kilowattheure est égal à 3600 kilojoules, mais on voit que dans notre domaine ce n’est pas pratique. On va plutôt utiliser les multiples du wattheure selon le tableau suivant :

Voici quelques ordres de grandeur pour fixer les idées :

• La consommation annuelle d’un rasoir électrique d’une puissance de 10 W, utilisé 5 minutes par jour durant l’année : 0,01 kW x 30,4 h = 0,304 kWh ;

• La production annuelle d’une éolienne d’une puissance de 2 MW fonctionnant 2 190 heures durant l’année, soit 25% du temps en moyenne : 2 000 kW x 2 190 h = 4 380 000 kWh, soit 4,380 GWh ;

• La production nette d'électricité en France métropolitaine en 2019 : 537 000 000 000 kWh, soit 537,7 TWh (la puissance installée du parc électrique français atteignait près de 135,3 GW à fin 2019). 

En 2020, du fait du ralentissement de l’économie, la production nette était de 500 TWh.

Les émissions de CO2

Les différentes sources d’énergies sont toutes plus ou moins la cause d’émissions de CO2, et parfois d’autres gaz, ou encore des particules fines, voire d’autres types de pollution.

L’Agence pour la Transition écologique (ADEME) a établi des valeurs d’émissions de CO2 exprimées en grammes de CO2 équivalents par kilowattheure produit selon chaque type de combustible ou de source d’énergie rassemblées dans le tableau suivant :

• Combustible Emission de CO2
• Centrale nucléaire 6 gCO2e/kWh (France)
• Eolien (en mer) 9 gCO2e/kWh
• Eolien (en terre) 10 gCO2e/kWh
• Hydroélectrique 10 gCO2e/kWh
• Biomasse         32 gCO2e/kWh (déchets de bois avec turbine à vapeur)
• Géothermie 38 gCO2e/kWh
• Gaz naturel 443 gCO2e/kWh
• Pile à combustible 664 gCO2e/kWh
• Centrale fioul vapeur 730 gCO2e/kWh
• Pétrole lourd 778 gCO2e/kWh
• Centrale à charbon 1 058 gCO2e/kWh

A partir de ces chiffres, on peut évaluer le tonnage de CO2 émis par la France sur l’année 2020 pour sa production d’électricité, à partir de bilan annuel publié par RTE de la production électrique dans le tableau simplifié ci-dessous.

Ce calcul donne un total de 24 millions de tonnes de CO2, alors que RTE sans plus de justification publie dans son bilan de l’année 2020 une valeur globale de 17,1 millions de tonnes. L’exercice étant volontairement simplifié, on notera tout de même l’ordre de grandeur de 20 millions de tonne de CO2 par an, à garder en mémoire pour évaluer différents scénarios de production d’énergie issus de la PPE.

Attention : Cette valeur ne concerne que les émissions de CO2 dues à la production d’électricité, car la France a émis en 2020, toutes énergies confondues une masse de l’ordre de 350 millions de tonnes. 

Vouloir réduire les émissions de CO2 de la production d’électricité en France, c’est dépenser des milliards d’euros pour essayer de réduire la part de 5% des émissions de CO2 correspondant à 20% de l’énergie totale produite ou utilisée en France.

A bientôt sur notre blog.

Pour le collectif "Vigies de la côte des Avens"

Jean-Paul Arnoul

Pour plus d'informations sur les enjeux de ce projet, consultez notre site "Sauvons notre littoral" et profitez-en pour signer la pétition nationale.