Un kilowatt-heure beaucoup ou peu ?

(En partie repris de J.M. Jancovici, site de manicore)

Définition(s)

En mécanique, on définit l'énergie à partir du travail des forces, ce travail étant le produit de la force par le déplacement (qu'elle produit dans sa direction ou auquel elle résiste). La force elle-même étant vue comme capable de produire sur une masse (sur de la matière inerte) une mise en mouvement.  Par exemple, le poids (d'un corps, donc d'une masse) est la force de gravité, celle qui provoque la chute des corps, celle à laquelle il faut s'opposer pour maintenir les corps (les masses) dans leur position (lorsqu'une autre grosse masse telle que notre planète produit sur cette masse proche une attraction newtonnienne).
La puissance peut être vue comme "l'intensité d'un débit" d'énergie. Une "machine" qui produit, consomme, transforme, ou dissipe de l'énergie est d'autant plus puissante que cette quantité d'énergie est grande et qu'elle le fait en peu de temps.
L'unité de masse du système international est le kilogramme (kg) avec lequel nous sommes familiers, même si nous confondons souvent (abusivement) masse et poids. Le poids est la force de gravité exercée sur la masse, c'est lui que nous ressentons dans notre sac quand nous revenons du marché avec nos "kilos" de fruits, de viande ou autres. Si nous étions sur la Lune, ces mêmes denrées, donc cette même masse, auraient un poids six fois moindre.
La masse correspond à la quantité de matière (ou aussi à son inertie), le poids est une force.
L'unité de force du système international est le Newton (N), qui correspond à une force capable de communiquer à une masse de 1 kg (kilogramme) une vitesse de 1 m/s (mètre par seconde) au bout de 1 s.     1 N = 1kg x 1m/s : 1s
Pour faire simple, une force de 1 N, c'est assez proche du poids (sur Terre) d'une masse de 100 g (car la gravité sur Terre donne aux une vitesse de presque 10 m/s au bout de 1 s de chute libre)
L'unité d'énergie du système international est le Joule (J), qui correspond au travail d'une force de 1 N sur un mètre de distance (dans sa direction).  1 J = 1 N x 1 m
Pour produire un Joule, il suffit d'élever verticalement une masse de 100 g (donc pesant 1 N) de 1 m de haut.
L'unité de puissance du système international est le Watt (W), qui correspond à la mise en jeu de 1 J en une seconde :   1 W = 1 J/s
Le terrien qui peut élever une masse de 100 g de 1 mètre en 1 seconde fait preuve d'une puissance de 1 Watt.



1 kWh (un kilowatt-heure), c'est l'énergie mise en jeu par une machine (production ou consommation) ayant une puissance de 1000 W lorsqu'elle fonctionne pendant une heure.  1 W (un Watt), c'est la puissance d'une machine mettant en jeu une énergie de 1 J (un Joule) en une seconde: 1 W = 1 J/s

Consommation :

1 kWh, c’est une consommation correspondant à :

• 24 minutes d’énergie utile consommée par un Français (12 minutes d’énergie primaire)
• 10 heures de métabolisme humain ou moins d’une demie ration alimentaire quotidienne (2000 Calories/jour)
• 1km de voiture (1 minute)
• 5 km en train pour un passager (2 minutes)
• 1 km à 2 km en avion pour un passager (5 à 10 secondes)
• 200 m pour un semi-remorque (12 secondes)
• 50 g de bœuf, ou 300 g de porc élevés selon les méthodes actuelles courantes
• 600 g de fruits des Îles
• une journée de frigo, une demi-journée de congélateur
• 1/4 d’heure de sèche-linge
• une soirée d’éclairage à la maison
• 5 à 10 minutes de chauffage d’une maison ordinaire (1/2 à 1 journée de chauffage par m² de logement)
• 35 litres d’eau chaude (de 13 à 38°C) soit deux minutes de douche
• 1/2 heure d’employé de bureau

 

Fabrication de matériaux :

Avec 1kWh, on fabrique ou produit aujourd’hui couramment :

·      15 g à 20 g d’aluminium, (5 à 7,5 cm³), 5 à 20 fois plus en cas de recyclage

·      77 g à 110 g d’acier, (10 à 14 cm³), 3 à 4 fois plus en cas de recyclage

·      30 g à 60 g de plastique

·      250 g de verre (16 cm x 16 cm en 4 mm d’épaisseur)

·      20 à 40 feuilles de papier A4

·      1,25 kg de terre cuite (une demie brique pleine)

·      3 kg de béton non armé (1/5 de parpaing)

·      6 kg de bois de charpente (1m de bastaing)

 

Production d’énergie :

Pour obtenir 1kWh de chaleur, il faut :

·      10 cl (un verre) d’essence  ou de biocarburant

·      200 g de bois (une bûchette de 40 cm de long et 3,5 cm de diamètre)

·      5 à 10 heures de chaleur humaine

·      la production végétale annuelle d’une surface de 0,25 m²

·      refroidir de 22°C  une masse de 40 litres d’eau

·      80 minutes de plein soleil sur un capteur thermique de 2m²

·      0,1 mg d’uranium

 

Pour produire 1kWh mécanique ou électrique, il faut :

·      25 cl d’essence ou de biocarburant

·      6 m³ d’eau chutant de 60 m

·      2 à 4 secondes d’une grande éolienne, 20 minutes d’une éolienne de 3m de diamètre (par bon vent)

·      4 heures de plein soleil sur un capteur photovoltaïque de 2m²

·      la production végétale annuelle d’une surface de 0,75 m²

·      2 h 30 de pédalage d’un champion cycliste, 5 h à 7 h d’un sportif ordinaire

·      5 heures d’ « esclave » (à 200W) soit une grosse demi-journée

·      80 minutes de travail d’un cheval

·      0,3 mg d’uranium

Stockage de l’énergie :

Pour stocker 1 kWh de chaleur, il faut :

·      10 cl d’essence ou de biocarburant

·      200 g de bois

·      20 litres d’eau à 60°C

 

Pour stocker 1 kWh d’énergie, il faut :

·      25 cl d’essence ou de biocarburant

·      2,5 litres d’hydrogène à 200 bars dans un réservoir de 1 à 2 kg

·      30 kg de batteries au plomb

·      6 m³ d’eau à 60 m de haut