Qu'est-ce qu'un kWh ?

lundi 09 mars 2009 Écrit par  Yves Heuillard

compteur électrique Dès que l'on parle chauffage ou économie d'énergie, la référence à la consommation, exprimée en kilowattheure, ou de façon abrégée en kWh, est permanente. Le terme est tellement courant qu'il semble ne pas devoir être expliqué. Et pourtant... 

Une demi-heure de sèche-cheveux, ou une journée de réfrigérateur et votre compteur électrique affichera  un kilowattheure de plus (il s‘agit là d‘ordres de grandeur). Bien sûr le kWh est aussi utilisé pour d'autres formes d'énergie que l'électricité. Par exemple, la combustion d'un litre de fioul produit 10 kWh de chaleur, celle d'un kilo de bois, 4 kWh. Quelle que soit votre source d'énergie, quand vous prenez un bain vous consommez dans votre maison environ 5 kWh (200 litres d'eau à 35 °), et quand vous prenez une douche 0,75 kWh (30 litres d'eau).

Un kilowattheure en cache d'autres. Attention : je parle de l'énergie consommée "dans votre maison", ce qui ne préjuge en rien de l'énergie qu'il aura fallu dépenser pour produire et apporter ces kilowattheures jusque chez vous. Il faut souvent dépenser 3 ou 4 kilowattheures d'energie pour délivrer un seul kilowattheure chez vous ! Si vous raisonnez en terme de budget familial, ce qui vous intéresse ce sont les kilowattheures dépensés chez vous (indiqués par le compteur électrique, le compteur à gaz, ou le volucompteur du livreur de fioul). Si vous êtes concerné par la planète, vous vous intéresserez aussi, à la totalité des kilowattheures dépensés pour produire l'énergie que vous consommez. Nous revenons sur ce point majeur dans la suite de cet article.

Puissance et énergie. Les étiquettes des appareils ménagers, mentionnent la puissance en watt ou en kilowatt. La puissance n'est pas une mesure de consommation d'énergie. Prenons un exemple pour expliquer la différence : supposez que vous arrosiez votre jardin avec de l'eau pompée dans la rivière. L'utilisation d'une pompe puissante vous permettra de le faire en moins de temps qu'avec une petite pompe, mais in fine, en supposant les deux pompes de même qualité, votre consommation d'énergie sera identique. La puissance, en watt ou en kilowatt, c'est l'énergie maximale par seconde que vous pouvez consommer pour accomplir une action donnée, mais pas l'énergie que vous consommez.

Comment calculer la consommation d'un appareil à partir de sa puissance ? Il suffit de multiplier sa puissance - indiquée en watt - par le nombre d'heures d'utilisation. Par exemple une ampoule à incandescence classique de 100 W, utilisée 3 heures par jour pendant 300 jours consomme 100 x 3 X 300 = 90 000 wattheures, soit 90 kWh.

Combien ça coûte ?

Cette question, en apparence si compteur_gazmple, est éminemment compliquée par le truchement d'une facturation scindée en abonnement + consommation, tarification par tranche, et pour l'électricité, tarif de nuit et de jour. Une solution consiste à raisonner en coût marginal. Autrement dit, si vous consommiez un kWh de plus ou de moins quel serait l'impact sur votre portefeuille. Réponse  (source Ministère de l'Industrie  et EDF, prix TTC arrondis au centime supérieur, mis à jour en juin 2013

  • Pour l'électricité, avec un compteur simple, environ 0,13 euros.
  • Pour l'électricité avec un compteur heures pleines / heures creuses environ 0,14 en heures pleines et 0,10 euros en heures creuses (1h30 - 7h30 ; 12h30 - 14h30)
  • Pour le fioul : environ 0,09 euros le kWh (sur la base de 90 cts le litre de fioul livré)
  • pour le gaz naturel : environ 0,06 euros le kWh.
  • Pour le bois (pellets) : environ 0,05 euros le kWh.
  • Pour le chauffage solaire : 0

Bien sûr pour des changements importants de consommation, par exemple si vous n'êtes plus chez vous une partie de l'année, si vous améliorez drastiquement votre isolation, ou si vous installez une piscine chauffée, ces valeurs ne vous seront d'aucune utilité. Vous devez demander des simulations de coûts aux différents fournisseurs.

Le rendement

Attention enfin, tous les kWh que vous dépensez ne se retrouvent pas nécessairement dans vos radiateurs ou dans votre baignoire. Par exemple, si vous disposez d'une chaudière à fioul, une partie des kilowattheures fournis par la combustion du fioul part en fumée dans la cheminée. Ces pertes sont déterminées par le rendement des appareils. Les appareils de chauffage modernes ont des rendements supérieurs à 90 %, et pour les modèles dits à condensation de l'ordre de 100 %.

Les radiateurs électriques de type convecteurs ont un rendement de 100 %, et une pompe à chaleur peut avoir un rendement moyen sur l'année supérieur à 300 %, c'est à dire qu'elle peut produire 3 fois plus de kWh de chaleur qu'elle ne consomme de kWh d'électricité. Voilà pour votre portefeuille.

L'énergie finale, l'énergie utile

L'énergie finale c'est le nombre de kWh que vous consommez. Généralement c'est celle qu'indique votre compteur ou votre facture. L'énergie utile c'est celle qui est effectivement utilisée pour chauffer votre ballon d'eau chaude ou vos radiateurs. Le rapport entre l'énergie finale et l'énergie utile est déterminé par le rendement de votre installation.

Et pour la planète, qu'est-ce qu'un Kilowattheure ?

hydroelectric_dam Tous les kWh que vous consommez doivent être produits. Le citoyen écoresponsable se pose la question suivante : combien a-t-on dépensé de kWh d'énergie (dans une centrale électrique par exemple) pour me fournir 1 kWh d'énergie finale (mesuré par mon compteur) ? 

Et quelle masse de gaz carbonique a été générée ? Par exempe, en dix minutes, le barrage de Grand'Maison, en Isère, peut produire 300 000 kWh ; EDF n'a pas dépensé d'énergie pour faire tourner ses turbines - l'énergie provient du soleil sous la forme de pluie dans le barrage. Il en va tout autrement dans une centrale thermique (gaz, fioul ou nucléaire).

Pour fournir un kWh d'électricité une centrale thermique doit d'abord produire de la vapeur et dépenser généralement entre 2,5 et 3 kWh d'énergie. Ce qui veut dire que si vous chauffez votre maison avec des radiateurs électriques classiques, des convecteurs par exemple, quand vous consommez 1kWh, il a fallu brûler le combustible nécessaire à produire 3kWh de chaleur (ordre de grandeur). A supposer que votre électricité provienne d'une centrale thermique au fioul, vous consommez donc trois fois plus de combustible (et  produisez trois fois plus de CO²) que si vous le brûliez directement chez vous dans une chaudière pour produire de la chaleur. Dans les calculs de consommation d'énergie, les thermiciens font la différence entre l'énergie primaire (celle qui a été dépensée dans la centrale) et celle qui vous est effectivement livré dans voter maison (énergie finale).

Si votre électricité est d'origine nucléaire (ce qui est le cas e n France pour 78 % de  l'électricité), la centrale nucléaire rejette dans l'atmosphère, le fleuve, ou la mer, 2 fois la chaleur produite chez vous. En revanche il y a très peu de gaz carbonique produit - c'est l'argument des pro nucléaires - mais des déchets hautement toxiques et des risques d'accidents effroyables - c'est l'argument des anti-nucléaires.

à noter que si vous remplacez vos convecteurs électriques par un système de pompe à chaleur, il faut 3 fois moins (2 à 4 fois selon les installations et les régions) de consommation d'électricité pour produire la même quantité de chaleur. Et donc, dans ce cas, tout se passe comme si toute l'énergie "brulée" par la centrale parvenait dans votre maison. C'est bien entendu une vue de l'esprit, mais il n'en reste pas moins que 1 kWh au compteur égal 3 kWh de chaleur.

Notre raisonnement ne tient pas compte des pertes dans les fils et les transformateurs pour transporter le courant jusque chez vous ( de l'ordre de 8% - réseau très haute tension RTE + réseau de distribution ERDF). Il ne tient pas compte non plus de l'énergie nécessaire, pour fabriquer le combustible utilisé dans la centrale, et pour l'y acheminer depuis les gisements de gaz, les mines de charbon ou les mines d'uranium. En toute logique, il le faudrait. Cette analyse détaillée de la consommation réelle d'énergie, s'appelle analyse du cycle de vie. Elle est à la base de toute réflexion sur le développement durable. 

Comprenez de quoi on vous parle 

De notre petite explication, il résulte que le mot kWh peut recouvrir des réalités très différentes. Chacun, selon la position qu'il défend, présente les chiffres les plus appropriés. Parle-t-on d'énergie primaire (celle dépensée dans une centrale électrique en brulant du gaz par exemple), d'énergie secondaire (l'énergie électrique disponible à la sortie de la centrale), d'énergie finale (celle qui vous est facturée).

Les chiffres avancés sont-ils des moyennes statistiques, (le prix du kwh d'heure pour le français moyen, le CO² généré par un kWh de consommation), ou bien sommes-nous dans un cas particulier ?

à-t-on pris en compte les coûts en amont (extraction, transports, traitements des matières premières) ? A-t-on prix  en compte les coûts en aval (transports, traitements ou valorisation des déchets) ? Quelle énergie a-t-il fallu dépenser pour les installations, quel CO² produit ? Quel coûts de retraitement des installations en fin de vie ? Sans compter les impacts sociaux et humains (risques pour la santé par exemple) qui sont très diffficiles à chiffrer.

En vous posant désormais ces questions, vous verrez d'un autre oeil les divergences entre écologistes, économistes et industriels sur les questions énergétiques.

12 Commentaires

  • Lien vers le commentaire mardi 15 mars 2011 Posté par jeannot

    Votre exemple du Barrage de Grand'Maison pour illustrer ce qu'est une énergie "propre" est tout a fait intéressant et, comme vous le présentez, parle de lui meme. Cependant, et pour tenter d'aborder le problème en toute objectivité, il faut y ajouter un bémol. En effet, n'oubliez pas de mentionner que la construction de ce barrage a nécessité une dépense colossale d'énergie, que l'équilibre local des écosystèmes a très certainement été perturbé, que ce barrage gene le transport des sédiments vers les cotes et participe donc indirectement a leur érosion etc.
    Je suis un ardent défenseur du développement des energies renouvelables, mais, quel que soit le projet d'implantation, il est indispensable d'en évaluer le cout energetique et l'impact direct/indirect sur l'environnement. Aucun prélèvement d'énergie naturelle n'est environnementalement neutre. Si cette étape n'est pas correctement prise en compte, on risque de déshabiller Pierre pour habiller Paul... mais on s'éloigne de la définition du Kilowattheure...

  • Lien vers le commentaire vendredi 28 janvier 2011 Posté par Meriem

    Merci YVES HEUILLARD, votre article m'a trop attaché je souhaite écrire de la manière simple et claire dont vous avez dirigé

  • Lien vers le commentaire mercredi 20 octobre 2010 Posté par ALAIN GERARD

    Bonjour, Pour une chaudière d'une puissance de 1700 kw (chauffage collectif + eau chaude) quel sera le coefficient de conversion ?
    Par avance merci .
    Cordiales salutations

  • Lien vers le commentaire vendredi 10 septembre 2010 Posté par Michel2

    E=mgh
    m=100 kg
    g=10 (arrondi de 9,81)
    h=2000
    Donc E=100x10x2000=2.000.000 Joules.
    1wh=3600 J
    E=2.000.000/3600= 555 wh soit 0,5 kwh.

    Pour produire 1 kwh, un homme de 70 kg avec un sac de 30 kg doit donc grimper un dénivelé de 4000 m, soit 400 m à  l'heure (s'il est costaud) pendant 10h... et 1 kwh électrique vaut 0,1 € à  votre prise électrique.

  • Lien vers le commentaire dimanche 02 mai 2010 Posté par moiXD

    ;D enfin un article claire ou je comprends tout ! c'est tres bien fait, les explications sont simples et précises. MERCI :D (les parties "puissance et énergie";"comment calculer la consommation d'un appareilà  partir de sa puissance";"combien ça coute?"m'ont été bien utiles pour mon devoir de physique.)

  • Lien vers le commentaire samedi 20 mars 2010 Posté par yves

    Merci de ces passionnantes précisions énergétiques appliquées à  l'être humain. Prenez contact, pour que nous allions plus loin sur ce sujet :
    [url]http://www.ddmagazine.com/Contactez-nous/Yves-Heuillard.html[/url]

  • Lien vers le commentaire samedi 20 mars 2010 Posté par GLorinox

    Un cycliste professionnel pourra produire environ 0,5kWh. Un effort violent de 2 ou 3 secondes peut dépasser 1000W (haltérophile). Un sprint en vélo en côte, ski de fond, etc... demande environ 500W qu'un sportif peut produire quelques minutes.
    En conclusion, un homme ne peut surement pas produire 150W en continu (donc sur 24H), peut-être 10W (soit 0,24kWh) et encore (5W serait plus réaliste).
    Le rendement mécanique est catastrophique: environ 7% (0,24/3,33).
    10W 24H/24 ça fait 30W 8H/jour ou 60W 4H/jour pour 0,03€ au tarif EDF, de quoi se payer un...verre d'eau!
    GL professeur en énergétique

  • Lien vers le commentaire samedi 20 mars 2010 Posté par GLorinox

    Précisions: sur un précédent message on lit [i]"un humain "produit" environ 150 W en continu (500 W en "sprint"[/i].
    Mais de quelle "production" parlez-vous?
    Si rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme (cf. Lavoisier), il faut rappeler quelques chiffres. Le corps humain consomme par jour environ 12000kJ (= 2870 kcal)soit 3,33kWh, soit une puissance 138W (24H/24).
    Pour résumer, un homme ne peut surement produire 150W en continu
    Donc il convient de préciser que le corps humain "consomme" environ 150W en permanence (pour faire une moyenne horaire).
    Ce qu'il produit par contre est ardu à  quantifier en effet si l'on peut estimer l'air chaud expiré, l'énergie dans les matières fécales, etc... nous ne produisons pas d'énergie récupérable.
    Si l'on veut le faire en plaçant un homme sur un vélo d'appartement pour récupérer de l'énergie électrique via un générateur ad hoc, on récupérera un puissance d'environ 100W pour des hommes en bonne forme physique, mais, même parmi ceux-ci qui parcourt cet article, peu son capables de pédaler à  ce rythme pendant 1 ou 2 heures.
    Admettons qu'un sportif soit capable de produire 100W pendant 2 heures par jour, cela fait 0,2kWh récupéré.

  • Lien vers le commentaire mercredi 07 octobre 2009 Posté par StephG

    "90 000 watts, soit 90 kWh" c'est bien de donner des exemples mais c'est plutôt 90 000 wattheures qui sont équivalents à  90 kWh ...[u](Merci cher lecteur, c'est corrigé - La rédaction)[/u]
    Comme le dit Fizz une comparaison a l'humain est intéressante
    avec E=mgh un homme de 70kg avec un sac à  dos de 30kg doit effectuer 2000m de dénivelé pour produire son kWh, à  10 centimes le kWh ca fait pas cher payé ...

  • Lien vers le commentaire dimanche 06 septembre 2009 Posté par FIZZ

    Et un humain "produit" environ 150 W en continu (500 W en "sprint") soit environ 1 Kwh par jour en transpirant beaucoup et en consommant beaucoup d'eau...

    Merci à  l'auteur, que je découvre depuis hier, pour ses articles clairs et bien renseignés. C'est assez rare chez les journalistes pour être signalé.

  • Lien vers le commentaire samedi 08 août 2009 Posté par Cédric Heine

    Je me méfie tout de même des pompes à  chaleur, leur consommation électrique est souvent importante et permettant de faire de la clim en été elle consomme de l'électricité aussi en été...

    De plus si elle est installée dans la surface du jardin, un arbre planté et c'est la cata... tout le liquide chimique se déverse dans votre terre et polluera l'eau.

    Pour moi le chauffage le plus écolo c'est le chauffage solaire...



  • Lien vers le commentaire vendredi 14 novembre 2008 Posté par MANLIUS

    Une colle : qui pourrait nous dire combien de litres de fioul consommme l'à®le d'Ouessant en une année?

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