kW ou kWh : puissance et énergie

Un kilowatt (kW) est un débit : la vitesse à laquelle une charge consomme de l'énergie à un instant donné. Un kilowattheure (kWh) est une quantité : l'énergie qu'elle a consommée sur une période. Les deux unités sont liées comme la vitesse et la distance. Un chauffage de 2 kW appelle 2 kW tant qu'il fonctionne et, après 3 heures, il a consommé 6 kWh, de même qu'une voiture à 60 km/h parcourt 180 km en 3 heures.

kW et kWh en un coup d'œil

Une borne de recharge ou un raccordement au réseau est dimensionné en kW, car c'est la vitesse à laquelle il peut fournir l'énergie. La capacité d'une batterie s'exprime en kWh, car c'est la quantité d'énergie qu'elle stocke. Une batterie de 10 kWh peut fournir 5 kW pendant 2 heures ou 2 kW pendant 5 heures.

Exemples courants de kW en kWh

Le calculateur de kW en kWh convertit une puissance et une durée de fonctionnement dans les deux sens, avec le coût de fonctionnement. Les réfrigérateurs, radiateurs et compresseurs s'allument et s'éteignent : multiplier leur puissance nominale par la durée de raccordement surestime leur consommation. Le calculateur Consommation et coût de fonctionnement d'un appareil électrique tient compte du temps de fonctionnement réel d'un appareil qui fonctionne par cycles.

Calculer des kWh à partir des kW et de la durée

Pour une charge constante, énergie (kWh) = puissance (kW) × durée (h). Convertissez d'abord les minutes en heures : 6 kW pendant 20 minutes donnent 6 × 20 ÷ 60 = 2 kWh.

Une charge de 2 kW qui fonctionne pendant 3 heures à 0,25 € par kWh consomme 6 kWh et coûte 1,50 € :

Lorsque la puissance varie, calculez l'énergie de chaque intervalle, puis additionnez les résultats. Une machine dont la puissance moyenne est de 4 kW pendant une demi-heure et de 8 kW pendant la demi-heure suivante consomme 2 + 4 = 6 kWh. Multiplier le pic de 8 kW par une heure donnerait 8 kWh, ce qui surestime la consommation.

La puissance indiquée sur la plaque signalétique est le maximum prévu pour l'équipement. Elle ne correspond pas nécessairement à sa consommation réelle. Les moteurs fonctionnent à charge partielle, les compresseurs et les chauffages suivent des cycles, et la plupart des équipements ont un mode veille. Mesurez donc la consommation réelle.

Puissance moyenne en kW à partir des relevés en kWh

Pour passer de l'énergie à la puissance, divisez par la durée : puissance moyenne (kW) = énergie (kWh) ÷ durée (h). 30 kWh consommés en 5 heures correspondent à une puissance moyenne de 6 kW.

Un compteur totalise l'énergie : son index indique donc l'énergie, pas la charge. Un index qui passe de 12 450,0 kWh à 09:00 à 12 454,5 kWh à 09:15 indique 4,5 kWh en 0,25 h, soit une puissance moyenne de 18 kW :

Il s'agit d'une moyenne sur l'intervalle. La puissance peut avoir été plus élevée pendant une partie de celui-ci. Comparez des valeurs calculées sur la même durée : un pic d'une seconde n'est pas comparable à une demande moyenne de 30 minutes figurant sur une facture.

Avant de soustraire deux index, vérifiez si le compteur a été remis à zéro, s'il a atteint sa valeur maximale puis redémarré, s'il a été remplacé, ou si le site exporte de l'énergie. Une différence négative est une anomalie de données à examiner, pas une consommation négative.

Unités associées : kVA, kWc et kW/h

Le kWc (kilowatt-crête, kWp en anglais) est la puissance en courant continu que le fabricant déclare pour une installation photovoltaïque aux conditions d'essai standard : un éclairement de 1 000 W/m² sur les panneaux à 25 °C. C'est une puissance nominale. Ce que l'installation produit est de l'énergie, en kWh, et les kWh par kWc sur une année dépendent du lieu, de l'orientation et de l'ombrage. L'Estimation de la production photovoltaïque donne la production mensuelle en kWh d'un lieu à partir des données PVGIS.

« kW/h » exprime une variation de puissance par heure. Ce n'est pas une unité d'énergie, même si des graphiques ou des exports l'utilisent parfois à tort pour des kW ou des kWh. Vérifiez le champ d'origine avant de renommer des données historiques. Le convertisseur d'unités d'énergie convertit les kWh en MJ, therms et Btu, et les kW en chevaux-vapeur et tonnes de réfrigération.

Les kW et les kWh sur une facture : énergie et puissance appelée

De nombreux tarifs professionnels facturent séparément l'énergie et la puissance appelée. Le guide du ministère américain de l'Énergie sur les options tarifaires présente les composantes habituelles :

• énergie : un prix par kWh, parfois variable selon l'heure ;
• puissance appelée : un prix par kW (ou kVA) de la puissance moyenne la plus élevée relevée sur un intervalle de la période de facturation ;
• frais fixes : un montant par jour ou par mois, indépendant de la consommation.

Deux sites peuvent consommer le même nombre de kWh en un mois, mais présenter des pics très différents. Le facteur de charge compare la demande moyenne au pic de demande. Le guide sur l'écrêtement des pointes et le déplacement de charge explique deux moyens de réduire un pic. Le calculateur de coût de l'électricité additionne les coûts d'énergie, de puissance appelée et les frais fixes d'une facture.

Un transformateur montre pourquoi les pertes d'énergie dépendent du profil de fonctionnement. Les pertes à vide continuent tant que le transformateur est sous tension. La composante liée à la charge augmente approximativement avec le carré du courant, à la température de référence de l'essai. Utilisez les valeurs d'essai de pertes fournies par le fabricant et additionnez les différents points de fonctionnement par intervalle, au lieu de mettre au carré une charge moyenne annuelle.

Ce qu'il faut mesurer

Pour un projet de suivi énergétique, demandez :

• l'énergie importée cumulée (kWh), ainsi que l'énergie exportée pour les sites qui produisent de l'électricité ;
• la puissance par intervalle (kW), selon l'intervalle utilisé par votre tarif ou votre analyse ;
• l'horodatage, l'unité et un état de qualité des données pour chaque valeur ;
• les index bruts ainsi que les valeurs calculées par intervalle, afin de pouvoir vérifier chaque résultat ultérieurement.

Déterminez dès le départ s'il vous faut les totaux du site, les mesures par circuit ou les deux. Le guide sur le sous-comptage aide à choisir les circuits. Le guide sur la puissance triphasée explique comment un compteur mesure les kW. Un moniteur électrique ZEM enregistre les kWh et les kVAh sur chaque circuit triphasé et transmet les mesures à un Gateway qui exécute Edge.