What is Watt ?
publication: 12 octobre 2022 / mis à jour 12 octobre 2022
L'unité WATT
Le WATT (symbole W) est une unité internationale. Un watt équivaut à 1 joule par seconde.
En mécanique, le joule correspond au travail d'une force motrice d'un newton dont le point d'application se déplace d'un mètre dans la direction de la force
En électricité, un joule est le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant électrique d'un ampère à travers une résistance d'un ohm pendant une seconde.
En thermodynamique, il faut environ 4,184 joules pour élever de 1°C un gramme d'eau.
Si on se réfère à notre encadré, 1 WATT correspond donc à une quantité d'énergie assez faible. Retenez simplement que le WATT et son multiple, le kilo WATT, représentent surtout une mesure à un instant T d'une certaine puissance.
Le WATT, une unité qui dépend du temps
Pour mesurer une quantité d'énergie, il faut obligatoirement prendre en compte l'unité de temps: seconde ou heure.
Le W/H correspond à la quantité d'énergie de 1 WATT soutenue pendant une heure.
Voici quelques exemples, aussi clairs que possible, d'exemples sur la manière de mesurer en kWH la consommation de certains appareils:
- un téléviseur grand écran 130W/H, allumé pendant 3 heures aura consommé
0,130 kWH x 3 = 0,390 kWH - une cafetière SENSEO de 1200W de puissance, utilisée pendant 9 minutes aura consommé
1,2 kW x ( 9 / 60 ) = 0,180 kWH
On constate que la cafetière SENSEO, utilisée une seule fois dans la journée, aura consommé une quantité d'énergie inférieure à celle consommée par le téléviseur!
Au risque d'insister, le temps d'utilisation d'un appareil est essentiel pour mesurer la quantité d'énergie consommée sur un circuit électrique.
Combien consomme un radiateur électrique de 2000W utilisé pendant une heure et demie?
- un radiateur de 2000W, allumé pendant 1 heure 30, soit 90 minutes aura consommé
2 KWH x ( 90 / 60 ) = 3 kWH
Time is money (le temps c'est de l'argent)
Rien n'est plus vrai que cet adage bien britannique: Time is Money. Si on reprend nos exemples précédents, voyons combien a couté une journée dans notre tout petit appartement: 1 café le matin, 3 heures de TV le soir, 1 heure et demi de chauffage. A la date du 01 février 2024, le kWH est facturé par EdF au tarif moyen de 0.2516€:
- téléviseur 130W/H pendant 3 heures
0,390 * 0.2516 = 0.098124€ - cafetière SENSEO 1200W pendant 9 minutes
0,180 * 0.2516 = 0.045288€ - radiateur 2000W pendant 1,5 heure
3 * 0.2516 = 0.7548€
Total: 0.898212€
Vous l'aurez compris, estimer la consommation d'un appareil ne consiste pas simplement à additionner leur puissance. Un radiateur de 500W utilisé pendant deux heures vous coûtera autant en énergie qu'un radiateur de 1000W utilisé pendant une heure.
Un radiateur électrique a toujours un rendement de 100%. C'est à dire qu'il convertira intégralement sa puissance électrique consommé en énergie thermique, ce quelle que soit sa technologie.
Voir: Les radiateurs à inertie sont-ils réellement économiques?
Et les kVA, c'est quoi alors?
Pour résumer, un compteur de 9 kVA permet une utilisation simultanée d’appareils à un moment t d'une valeur maximale cumulée de 9000 kW. On appelle ainsi cette possibilité le droit de tirage, soit la capacité maximale que l’on peut solliciter du réseau électrique sans créer de dysfonctionnements.
Et sur mon panneau solaire, c'est marqué 375 Wc
Vous l'avez compris, si vous avez un abonnement de 9 kVA, vous ne pourrez pas utiliser plus de 9KW d'appareils en même temps. Pour le panneau solaire, c'est presque aussi simple. L'unité Wc signifie simplement que c'est la puissance maximale que le panneau pourra éventuellement mettre à disposition dans les meilleures conditions possibles. En clair: JAMAIS!
Le suffixe 'c' signifie crète. Comprenez maximum. Contrairement à notre compteur de 9 kVA, un panneau produit une puissance réelle plus qu'aléatoire:
- si plein soleil, le panneau produira réellement entre 300 à 360 Watts pour une mention 375 Wc (WATTs crète);
- si temps couvert, ce même panneau produira péniblement entre 40 à 50 Watts réels;
- par temps très chaud, un panneau perd 0,5% d'efficacité au dessus de 26°C de température de surface. Par temps caniculaire, la température
de surface peut atteindre 70°C. La perte sera donc de
(70 - 25) * 0,5% = 22,5%
Le Wc de notre panneau, par temps caniculaire descendra à 260 Wc approximativement...
Et les Ampères dans tout ça?
Ah les Ampères! La formule qui lie les Ampères et les Watts est:
P = U x I
en courant continu.
- U est la tension exprimée en Volts
- I est l'intensité du courant exprimé en Ampères
- P est la puissance exprimée en Watts
C'est bon? Vous suivez jusque là?
Alors maintenant faites très attention, parce que....
Les Ampères sont produits par l'appareil qui consomme le courant!
Voici comment expliquer cette affirmation parfois très perturbante. Pour ce faire, nous allons prendre comme image une partie de bras de fer:
Dans cette partie de bras de fer, à droite, le producteur de puissance. A gauche, le consommateur de puissance. La force de pression au niveau des paumes des mains ce sont les Ampères....
Le consommateur met la gomme, c'est à dire toute sa force.
Le producteur a comme seule consigne de maintenir sa main à la position de départ. Le producteur mettra donc autant d'énergie à maintenir la pression palmaire (Ampères) que ce que peut fournir le consommateur.
Revenons au cas de nos panneaux solaires. Mettons 10 panneaux en réseau vers un onduleur. Il fait plein soleil. La puissance cumulée des panneaux sera 375 Wc x 10 = 3,75 kWc. Mais ce n'est pas parce que nous disposons de cette puissance que les panneaux vont produire 3,7 kW. Justement. Les occupants de la maison sont partis au marché. Hormis la box Internet, aucun appareil ne consomme d'électricité à ce moment. Les panneaux vont donc produire pour la maison seulement les 15 Watts requis par la box Internet. pas plus!
S'il y a une demande d'énergie depuis le réseau public et que les panneaux solaires passent par des micro-onduleurs ou un onduleur central gérant une injection réseau, le surplus est éventuellement consommé par ce réseau public.
Trop souvent, les utilisateurs de panneaux solaires les voient comme une fontaine publique où l'eau coule sans aucun robinet d'arrêt. Si on ne récupère pas l'eau, elle est perdue.
Ce qui est vrai pour une fontaine publique ne s'applique pas pour des panneaux solaires. En électricité, le robinet ne coule pas si on ne consomme pas l'électricité.
Capacité des batteries en Ah
C'est l'unité de mesure de la capacité de stockage électrique d’une batterie. Elle résulte du
produit de l’intensité du courant (exprimée en Ampères) par sa durée de décharge (exprimée en heures).
Exemple: une batterie délivrant 5 ampères durant 20 heures a une capacité de
5 ampères x 20 heures = 100 ampères-heure.
Avec une batterie de 12 Volts, délivrer un courant de 5A signifie qu'il y a un consommateur qui demande
12V x 5A = 60 W.
Imaginons vouloir faire tourner notre téléviseur grand écran de 130W sur cette batterie 200Ah au travers d'un convertisseur 12V->230V.
On va considérer les pertes de conversion négligeables. Donc, pour fournir 130W en 12V, il faudra un courant de
130 / 12 = 10,8 Ampères.
Pour estimer le temps d'utilisation de cette batterie pour alimenter ce seul téléviseur, il suffit de diviser la capacité de
cette batterie par l'intensité demandée
200 Ah / 10,8 A = 18,5 heures
Prenons un autre problème. Supposons vouloir utiliser notre radiateur électrique de 2000W pendant une heure et demie.
ATTENTION: ce n'est pas une bonne idée. Voyons l'aspect purement théorique. Sous 12V, l'intensité nécessaire sera
2000 W / 12 V = 166 Ampères
Notre batterie 200 Ah tiendra donc
200 Ah / 166 A = 1,2 heure
A ce rythme, la batterie tiendra une centaine de cycles. Le coût du kilowatt stocké pour ce seul usage dépassera 1€/kW.
Utiliser plusieurs batteries
Si vous voulez utiliser plusieurs batteries, vous avez deux solutions de montage:- montage en parrallèle: les Ah de chaque batterie se cumulent, mais la tension n'augmentera pas
- montage en série: les Ah ne changent pas, mais les tensions des batteries se cumulent
Avoir deux batteries de capacité 200Ah double la capacité de stockage par rapport à une batterie unique de 200Ah.
A poids égal, les batteries lithium ont une capacité bien supérieure aux batteries gel. Mais le prix est également plus élevé.
Quelle que soit la manière dont on tourne le problème, le stockage de l'énergie électrique à un prix abordable n'est pas à l'ordre du jour. On réservera donc le stockage avec une capacité raisonnée pour des usages ne nécessitant pas des puissances démesurées: éclairage, box internet, TV... Donc, oubliez les plaques électriques, sèche-cheveux, etc...
Conclusion
Il y aurait encore de nombreuses questions à aborder. Environ 1 kilo What de questions...😂
L'électricité n'est pas une science. C'est une technologie avec des règles précises. Ici, nous en avons juste effleuré la surface.
En priorité, respectez les règles de sécurité. Un montage doit être fait en toute connaissance. Au moindre doute, n'hésitez pas à poser des questions.