Quelle est la différence entre puissance et énergie ?

Quelle est la différence entre puissance et énergie ?

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Couramment utilisés dans le monde de la production d’énergie pour décrire les performances d’une centrale électrique, les deux unités mégawatt (MW) et mégawattheure (MWh) ne sont pas forcément faciles à distinguer tant leur abréviation se ressemblent. Elles désignent pourtant des réalités bien distinctes qui relèvent principalement de la différence existante entre le potentiel de production d’une installation et la quantité d’énergie réellement produite sur une période donnée.

Puissance de production et quantité d’énergie produite

La puissance (en watt, symbole W) d’un moyen de production mesure sa capacité à délivrer une quantité d’énergie par unité de temps. Le wattheure (Wh) est utilisé pour quantifier l’énergie délivrée : 1 Wh correspond à l’énergie produite par un moyen de production d’une puissance de 1 W pendant une durée d’une heure (1 W × 1 h). Outre le kilowatt-heure (kWh = 103 Wh), de plus grands multiples du watt-heure sont souvent utilisés lorsqu’il est question de production électrique : le mégawatt-heure (MWh = 106 Wh), le gigawatt-heure (GWh = 109 Wh) ou encore le térawatt-heure (TWh = 1012 Wh).

Sachant que la puissance maximale d’une installation n’est jamais sollicitée en permanence, la différence entre ces deux unités prend alors tout son sens. Comparons par exemple les productions entre une installation éolienne de 1 MW et une installation photovoltaïque de même puissance. Ces deux sources de production d’énergie sont dites intermittentes puisque leur temps de production est soumis à l’ensoleillement, pour le photovoltaïque, et au vent, pour l’énergie éolienne. En 2016, les 11.670 MW éoliens installés en France ont permis de produire 20.700.000 MWh (ou 20,7 TWh). Si l’on divise cette production annuelle (20.700.000) par la puissance installée (7.449), on obtient le chiffre 1.773, ce qui signifie qu’1 MW éolien a permis de produire 1.773 MWh d’électricité au cours de l’année 2016. Si l’on effectue le même calcul avec la production (8,3 TWh soit 8.300.000 MWh) et la puissance (6.772 MW) photovoltaïques, on obtient le chiffre 1225, ce qui fait qu’1 MW photovoltaïque a permis de produire 1225 MWh au cours de la même année.

Cet exemple montre bien que pour 1 MW installé, la production d’électricité ne sera pas la même en fonction des différentes sources d’énergie. D’autre part, si en théorie, une centrale électrique produisait 1 MW d’électricité à puissance nominale (la puissance la plus élevée que l’installation électrique peut produire) 24 heures sur 24 les 365 jours de l’année, sa production serait de 8.760 MWh par an, sachant qu’il y a 8.760 heures dans une année. Mais la pratique est tout autre et en dehors de l’intermittence des énergies renouvelables, plusieurs raisons peuvent expliquer les variations de puissance opérées par une installation durant l’année comme les opérations de maintenance ou les besoins et la fluctuation de la demande par exemple.

Facteur de charge et taux de disponibilité

Le rapport entre l’électricité produite sur une période et l’électricité qui aurait été produite sur la même période à la puissance nominale est quant à lui appelé “facteur de charge”. Il est exprimé en pourcentage. Sur l’ensemble de l’année 2016, le facteur de charge éolien s’est élevé en moyenne à 21,7 %. Il est en légère diminution par rapport à 2015 (24,5 %) même si un nouveau record de production éolienne a été enregistré le 20 novembre 2016 à 4h avec une puissance de 8.632 MW. Le facteur de charge instantané a quant à lui atteint 82,8% le 6 février à 20h, valeur la plus élevée de l’année 2016. Concernant l’énergie solaire, le facteur de charge s’est élevé à 14,3 % l’année dernière contre 14,7 % en 2015. Le record de production solaire a été enregistré le 4 mai 2016 à 13h30 avec une puissance de 5267 MW et un facteur de charge de 82,7%.

Pour les sources de production d’électricité non intermittentes, on ne parle généralement pas de facteur de charge mais de taux de disponibilité. Cette mesure de performance est différente du facteur de charge. Exprimé en pourcentage, le taux de disponibilité est le rapport entre la durée pendant laquelle une installation produit de l’électricité et la durée maximale de fonctionnement.

Crédits photo : Kenueone

Rédigé par : La Rédaction

La Rédaction
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COMMENTAIRES

  • La notion de puissance nominale est très ambigüe. Ainsi pour les centrales thermiques, la règle est de ne considérer que la production électrique, ce qui revient à oublier toutes les pertes thermiques de ces installations. En se référant à la puissance énergétique totale de ces centrales, on aurait ainsi pour un réacteur nucléaire un facteur de charge non pas de 80 à 90 % (quand il n’y a pas de pannes et problèmes de sûreté), mais de 25 à 30 %, c’est à dire guère mieux que l’éolien. Pour des centrales thermiques au charbon ou au gaz, ce serait un peu plus élevé (30 à 35 % et plus encore pour les centrales gaz à cycle combiné) et pour les centrales à cogénération ce serait du 80 à 90 %.
    On voit donc que les règles actuelles favorisent nettement les centrales thermiques et ne prennent pas en compte l’importante pollution thermique produite par ces centrales. Il serait tant de revoir ces règles et de prendre comme référence toute la puissance énergétique d’une installations et pas seulement sa puissance électrique.

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