Watt ou watt.heure ?

generique - graph économies d'énergie

La physique est une science exacte qui travaille avec des grandeurs exprimées dans des unités de mesure : le mètre, le gramme, le coulomb ou le telsa par exemple. Certaines unités sont le produit, ou le quotient, d’autres. Par exemple, le mètre/seconde est une unité de vitesse. Ce qui revient à dire qu’une vitesse est une distance divisée par un temps. Mètre par seconde, kilomètre par heure, nœud nautique (un nœud est un mile nautique par heure) sont toutes des unités de vitesse. Par produit, ou quotient, on peut ainsi créer des unités à partir d’autres : le mètre/seconde/seconde (ou m/s2) est une unité d’accélération.

Un des principes fondamentaux de la physique (le principe de l’analyse dimensionnelle) est que dans une équation, l’unité des deux grandeurs de chaque côté du signe « égale » doit être la même. Ainsi, dans la célèbre relation e=mc2, l’unité de ‘e’ est la même que l’unité de ‘m’ multipliée par l’unité de ‘c’ au carré…

Dans cette équation, e est une ‘énergie’ (énergie au repos d’une particule) ; m est une masse (celle de la particule considérée) ; et c est une vitesse (celle de la lumière dans le vide). Ainsi, l’unité de mesure d’une énergie est la même que celle d’une masse multipliée par une vitesse au carré. Une vitesse est une longueur divisée par une temps. Une énergie est donc une masse, multipliée par une longueur au carré, divisée par un temps au carré…

Energie et matériel informatique

Comment exprime-t-on une énergie ? Diverses unités sont utilisées, selon les contextes. On utilise couramment la ‘calorie’. Les scientifiques utilisent le ‘joule’. Et dans la vie courante, on parle de watt.heure dès qu’il s’agit d’énergie électrique. Mais attention…. quand on parle de watt.heure, ce n’est pas comme lorsqu’on parle de mètre/seconde. Un watt.heure, c’est le PRODUIT de l’unité watt par l’unité heure… alors que le mètre/seconde est le QUOTIENT du mètre par la seconde !

Et c’est de là que nait la confusion. La grandeur qui se mesure avec l’unité watt est appelée ‘puissance’. Ainsi, une énergie est une puissance multipliée par un temps - ou, de façon plus naturelle, on peut dire qu’une puissance est une énergie divisée par un temps.

Alors, que consomme mon PC ?

Pour fonctionner, mon PC consomme de l’énergie : cette énergie est mesurée en watt.heure (ou en joule, ou en calories…). Ceci dit, si ce PC fonctionne pendant deux heures, il aura consommé deux fois plus d’énergie que s’il était allumé une heure seulement. L’énergie consommée est proportionnelle au temps pendant lequel la machine fonctionne. Mais si l’on ne connait pas ce temps, par exemple si l’on est un constructeur qui vend un ordinateur sans savoir l’usage qu’en fera le client… comment faire savoir à quel point l’ordinateur est gourmand en énergie ? Eh bien la solution est d’indiquer l’énergie consommée… par unité de temps. On pourra dire par exemple : ce PC consomme 150 watt.heure… par heure. Mais, un watt.heure par heure, c’est une unité d’énergie divisée par une unité de temps… il s’agit d’une puissance ! Et plutôt que dire ‘ce PC consomme 150 watt.heure… par heure’, on dira : la puissance nécessaire au fonctionnement de ce PC est… 150 watts.

En résumé

Ainsi, le watt.heure est une unité d’énergie, le watt une unité de puissance. Si l’on veut exprimer la consommation cumulée d’une machine sur une période donnée, on utilisera le watt.heure. Mais si on parle de ce que consomme la machine à chaque instant où elle fonctionne, il s’agira de watts.

Voilà c’est très simple ! Pour ne pas se quitter aussi vite, signalons que la puissance est homogène à une tension (mesure d’une différence de potentiel, en volts) multipliée par une intensité (mesure d’un courant électrique, en ampères). Ainsi, puissance = tension x intensité. Vous avez peut-être rencontré l’unité ‘kVA’ : il s’agit de kilo-volt.ampère, soit 1000 volt.ampères. C’est aussi une unité de puissance. Et vous savez quoi ? Eh bien le kVA est la même chose que le kilo…watt !


Commentaires

Je souhaitais me detendre à la lecture régulière de ton site et au final, j ai mal à la tête ! Merci en tout cas pour ce cours de physique!

Jamiroquai (non vérifié) le 05/11/2008

@Jamiroquai : désolé ! Les prochains articles seront un peu moins “hard”. Mais je reçois une tonne de mails depuis le lancement du blog sur ces unités de mesure fondamentales (watt et watt.heure) et ce n’est pas tous les jours que l’on a sous la main un ingénieur de l’INRIA prêt à nous faire la leçon ! :-).

admin le 05/11/2008

Oh là là, très bon article :-) !!!

Courgette masquée (non vérifié) le 06/11/2008

L’article …
Je ne savais pas que certain geek de l’it (green it)n’avait pas les bases de physique enseigner au collège.
Enfin à savoir aussi que :
I(Intensité exprimé en ampère)= q(nombre de Coulomb)/t(unité de temps (secondes))

Avec celà et une tension de 220 volt (U)on peut écrire :
P (puissance exprimé en W)= U x I

Bref il faut conter l’effet de joule (dégagement de chaleur)
et que c’est formule ne sont applicable seulement pour du courant continu.(Des appareils sur batterie par exemple)

Franchement je n’aurais jamais cru sortir ces formules autre dans mon cours de physique.Et dire que je ratais systématiquement tous les contrôles.

Anonyme (non vérifié) le 06/11/2008

@Anonyme : merci pour ces précisions. certains lecteurs / membres de GreenIT.fr ne sont pas forcément des ingénieurs. Car vouloir préserver l’environnement ou faire de l’informatique ne signifie pas forcément que l’on a suivi 4 ans d’études après le bac ;-).

admin le 06/11/2008

Ainsi, le watt.heure est une unité d’énergie, le watt une unité de puissance.
‘kVA’ : il s’agit de kilo-volt.ampère, soit 1000 volt.ampères. C’est aussi une unité d’énergie. Et vous savez quoi ? Eh bien le kVA est la même chose que le kilo…watt”

Il n’y a pas une erreur ?
Le volt.ampere, c’est une puissance, pas une énergie je pense…
volt.ampere.heure est une énergie plutôt.

Klatuu (non vérifié) le 06/11/2008

@Klatuu : oops oui au temps pour moi… Le VA est bien une unité de puissance, pas d’énergie. J’ai rectifié dans le corps de l’article. Merci.

flet le 07/11/2008

@Anonyme : P=UI en courant continu. En régime sinusoidal, la puissance active (moyenne de la puissance instantanée) est P=UI.cos(phi) où phi est le déphasage entre u(t) et i(t), et U (resp I) est la valeur efficace de u(t) (resp i(t)).

flet le 07/11/2008

On pourra rajouter :
U=RI (R en Ohm), donc P=RI² ou encore P=U(dq/dt)
dq/dt (q étant exprimé en coulomb) étant le nombre de charge passant par une section du circuit à un moment donné (correspondant à l’intensité I donc). Pour faire un parallèle avec une rivière, cela serait la quantité d’eau passant à un point de la rivière à un moment donné.

Je me réfère souvent à cette image de la rivière pour me représenter les valeurs électriques.

Guiwald (non vérifié) le 09/11/2008

L’unité de mesure est le teSLa et non pas le teLSa ;-)
sinon merci pour le boulot

kryxx (non vérifié) le 11/11/2008

Les cordonniers sont les plus mal chaussés. Dans la page Outils je lis :
“Combien un PC récent consomme-t-il de watt/heure ? “
Il me semble que la question devrait être formulée en respectant ce qui est dit ci-dessus, c’est à dire soit Watt.heures, soit watts

Villemartin (non vérifié) le 13/11/2008

@Villemartin : exact. je corrige. on apprend en marchant. et j’ai déjà beaucoup appris ;-)

admin le 13/11/2008

Perdu, le VA (Volt.Ampère) et le W (Watt) sont deux unités différentes. Effectivement si elles sont équivalentes dans le cas de courant continu ou bien de courant alternatif avec un cos phi de 1 (pas de puissance réactive), quand le cos phi ne vaut plus 1 (cas des appareils utilisant des bobinages qui émettent une puissance réactive) alors le VA devient différent du W. C’est pour cela que les deux unités existent et la facturation n’est plus du tout la même !

Cf : http://fr.wikipedia.org/wiki/Puissance_r%C3%A9active#Unit.C3.A9s

Glop75 (non vérifié) le 07/01/2009

@Glop75 : le VA et le W sont bien la même unité (en termes d’analyse dimensionnelle, si tu rentres dans les détails, tu dois savoir qu’un cosinus est sans dimension). Ce dont tu parles, c’est l’emploi (justifié par l’usage) d’un terme ou de l’autre pour mesurer des grandeurs physiques différentes (puissance instantanée, puissance réactive, puissance apparente, puissance moyenne…).

La même unité peut porter des noms différents si elle est utilisée pour mesurer des grandeurs différentes : le hertz et le becquerel sont des “par seconde” (seconde exposant moins un), le radian comme le steradian sont en fait le nombre un, sans dimension, etc… Plus proche de la vie courante, le degré Celsius et le kelvin sont la même unité, mais l’une est employée pour mesurer une différence de température par rapport au point de fusion de l’eau, l’autre par rapport au zéro absolu. Dire ‘l’écart de température entre le jour et la nuit est de 15 degrés celsius’ ou ‘l’écart entre jour et nuit est de 15 kelvin’, c’est exactement la même chose.

C’est la prise de tête, hein ;-) ?

flet (aie je n'arrive pas a me logguer...) (non vérifié) le 10/01/2009

[...] estime aujourd’hui à environ 75 à 150 watt.heure par heure la consommation d’un PC raisonnable, certains modèles atteignant plus de 350 watt.heure par [...]

PC de bureau › Dell proposera bientôt un PC écolo (non vérifié) le 05/02/2009

Je cherche a calculer la consommation d’un téléphone :
3,7V à 950 mAh.
l’autonomie de ce téléphone en communication est de 390 minutes (6.5h).
J’ai procédé ainsi (mais je suis en réalité très sceptique vis à vis de ces calculs…)

950/6,5 = 146 mA
et avec P = UI ça donne P= 0.146 X 3.7 soit P= 0.54W

Eh bien je voudrais savoir si ce chiffre correspond bien a la conso du téléphone en communication pendant une heure?

Qu’en pensez vous ?

Anonyme (non vérifié) le 27/02/2009

@anonyme :
sur le principe le calcul est bon, avec quelques réserves malgré tout :
- lors de la décharge une batterie voit sa tension diminuer. En dessous d’un certain seuil, la tension devient insuffisante pour alimenter le téléphone. Il y a donc peu de chance que les 950mAh soient effectivement consommés intégralement. Pour la même raison le calcul P=I x 3.7 est un peu simpliste.
- la batterie comporte aussi une résistance interne et dissipe de l’énergie sous forme thermique lorsqu’elle est utilisée. Une partie de l’énergie qu’elle emmagasine ne sert donc pas au fonctionnement du téléphone.

Autrement, on peu considérer que l’ordre de grandeur est bon - la puissance consommée n’étant, bien entendu, pas la puissance rayonnée sous forme d’ondes électromagnétiques.

flet le 02/03/2009

@Flet :
Je te remercie d’avoir pris le temps d’étudier mon problème et de m’avoir répondu.
Je souhaitais effectivement “valider” cette méthode de calcul afin d’avoir une idée approximative de la consommation de nos divers appareils électroniques portatifs (mp3/ tel/psp etc.).

Cdt.

Anonyme (non vérifié) le 12/03/2009

je suis tombe par hasard sur l’article qui semble fort intéressant, meme si je n’ai pas eu le temps de tout lire dans le détail. un point néanmoins m’a ‘interpelé’ c’est une des conclusion ou l’on ecrit que KVA et KW sont identiques.. du point de vue équation aux dimensions c’est frais mais du point de vue du résultat palpable .. ce n’est pas tour a fait ca.. il manque le cosinus ‘phy’ bien évidemment applicable aux produits réactifs uniquement ( pour une résistance simple .. bien sur “cosinus phy = 0” donc puissance dissipée P = UI ; mais Mr EDF surveille son cosinus PHY car sans trop indiquer la méthode il ‘suffit’ de mettre le bon filtrage à l’installation électrique réactive pour décaler le déphasage du courant par rapport a la tension et bur pour 90degre cos phy = 0 et la puissance P=UI*cosPHY est nulle ..

michel (non vérifié) le 13/03/2009

Nul, confus et peu clairn dans la tradition de l’explication scientifique à la française quoi. Je suis venu en n’ayant rien compris à la question, et je repars en n’ayant rien compris. Mais sans doute très bien pour les lecteurs avec un bon backround scientique qui avaient déjà tout compris et n’avaient de toutes façons pas besoin d’un tel article. Avec l’autre qui part dans sa discussions sur les équations aux dimensions, en plus…

A chaque fois qu’ils écrivent, les scientifiques devraient se demander s’ils écrivent pour eux même ou pour les non scientifiques. Cela éviterait de faire d’Internet une poubelle.

Ben (non vérifié) le 26/12/2009

Ben,

Si tu n’as rien trouvé d’intéressant ou que tu n’as pas trouvé l’explication de ce que tu cherchais, va voir si wiki !
http://fr.wikipedia.org/wiki/Kilowatt-heure

Moi j’y ai trouvé ce que je cherchais.

@+

Christian (non vérifié) le 29/12/2009

Bonjour François,

D’où sors tu cette syntaxe “watt.heure”.
La bonne orthographe est “wattheure” ou “watt-heure”, désolé. :o(

Mais bon, je préfère voir ce genre de faute que des énergies trop souvent exprimées en W/h ! :o(

Neodyme

Neodyme (non vérifié) le 03/04/2010

Très bel article. Merci.

Question naïve: comment les Wattmètres (du type de celui présenté ici http://www.greenit.fr/article/bonnes-pratiques/mesure-de-la-consommation…) font-ils pour donner/afficher la consommation en Kw/h ?
Est-ce une mesure exacte ?

Lionel (non vérifié) le 08/09/2010

@Lionel : fonctionnement d’un wattmètre expliqué ici => http://subaru2.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/wattmetr….

Concernant la précision des mesures, mon wattmètre http://www.ldlc.com/fiche/PB00095068.html à une marge d’erreur de 0,5% de la mesure. Autant dire que pour les sujets qui nous intéressent, c’est déjà bien assez précis.

admin le 08/09/2010

@lionel : Une tentative d’explication :

l’énergie est une mesure dans le temps alors que la puissance est une mesure instantanée. L’appareil intègre (au sens mathématique) la puissance pour obtenir l’énergie.

La méthode d’intégration va ensuite dépendre du wattmètre : le wattmètre divise le temps en intervalle de mesure (échantillons) et effectue l’intégration.

La qualité de mesure va dépendre de l’échantillonnage de la puissance (c’est-à-dire de l’intervalle entre deux mesures) et de la précision de la mesure de la puissance. Plus l’intervalle de mesure sera important, moins le calcul sera précis. De même si la mesure de la puissance n’est pas précise (surestimation par exemple), l’erreur sera intégrée donc amplifiée…

Pour ceux qui veulent se casser la tête sur les intégrales : http://fr.wikipedia.org/wiki/Calcul_num%C3%A9rique_d%27une_int%C3%A9gral…

Olivier Philippot le 08/09/2010

comme disait “michel” (qqun qui a posté le 13/03/2009):
et pour 90 degrés, cos phi = 0 et la puissance P=UI*cos(PHI)=0 .

une explication pour les scientifiques:
Cas d’un réseau possédant un bon facteur de puissance :
P = 1000 watts
U = 220 volts
Cos phi2 = 0,9
Calculons I l’intensité en ligne :
I = P / (U*Cos phi) = 1000 / (220*0,9) = 5,05 A.

Cas d’un réseau possédant un mauvais facteur de puissance :
P = 1000 watts
U = 200 volts
Cos phi1 = 0,5
Calculons I l’intensité en ligne :
I = P / (U*Cos phi) = 1000 / (200*0,5) = 9,09 A !

version non-scientifiques:
regardez les résultats du réseau ayant un “bon facteur de puissance”.
il consomme 5.05 A.
et maintenant celui qui a un “mauvais facteur de puissance”.
il consomme 9,09 A.

pour un réseau,on va consommer 1kW de puissance dite “passive”. SAUF que EDF va facturer le coût de puissance en surplus nécessaire (dite active,sans quoi rien ne marcherait) pour l’installation en cas de mauvaise installation.
dans le cas du bon réseau,on paiera pour: 220 * 5,5 = 1111W .
dans le cas du mauvais réseau,on paiera: 220 * 10 = 2000W .

comprenez ici qu’un mauvais réseau va donc vous faire payer pas loin de 2 fois plus cher.

neoselen (non vérifié) le 25/09/2011

ps: NON et NON les V.A ne sont pas du tout la même chose que les W !
si on indique les V.A c’est,dans le cas d’un transformateur qqchose qui indique ce qu’il peut supporter.alors que les Watts varient suivant le circuit mis après (parole d’électronicien).

neoselen (non vérifié) le 25/09/2011

Assez d’accord avec pas mal de trucs écrits ici.
2-3 précisions :
Dans le cas d’une alimentation électrique pour un logement, les kVA correspondent à la puissance maximale que peut supporter le disjoncteur (eRDF, pas le domestique).
Les Watt correspondent eux à la puissance utile des appareils électriques, telle qu’indiquée par le fabricant.
Un contrat EDF (en monophasé) à 6 kVA correspond un réglage du disjoncteur à 30A.
En ce qui concernant la tension efficace (utilisée par les appareils)(Veff) elle est égale à Vmax/(racine de 2).
Le reste des calculs suit logiquement.
La tension alternative fournie n’est pas 220V, mais 230v.
Watt/heure n’existe pas, on parle de Watt-heure (il ne s’agit pas d’une division, mais d’une multiplication).

ian

Anonyme (non vérifié) le 28/09/2011

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