« Kilowatt-heure » : différence entre les versions
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| ⚫ | Le '''kilowatt-heure''' ou '''kilowattheure''' (symbole kW h, kW⋅h ou, selon l'usage, '''kWh''') est une unité d'[[Énergie (physique)|énergie]] définie comme l'énergie produite ou consommée pendant une [[heure]] par un dispositif ayant une [[Puissance (physique)|puissance]] d'un kilowatt (mille [[watt]]s) : |
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le [[joule]] (J) étant l'[[Unité dérivée du Système international|unité]] d'énergie du [[Système international d'unités|Système international]]. Pour une production ou une consommation d'énergie à puissance constante sur une durée donnée, l'énergie totale en kilowatts-heure est égale à la puissance en kilowatts multipliée par la durée en heures. |
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== Définition == |
== Définition == |
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Le mot s'écrit ''kilowatt heure'' ou ''kilowatt-heure'' selon le [[Système international d'unités]]<ref>{{ouvrage|titre=Le Système international d'unités (SI) |auteur institutionnel=[[Bureau international des poids et mesures]] |lieu=Sèvres|année=2019|numéro d'édition=9|pages totales=216|isbn=978-92-822-2272-0|numéro chapitre=5.3|titre chapitre= Noms des unités|passage=36|lire en ligne=https://www.bipm.org/utils/common/pdf/si-brochure/SI-Brochure-9.pdf|format=pdf}} : {{Citation bloc|Lorsque le nom d’une unité dérivée est constitué par juxtaposition de noms d’unités individuelles, il convient d’utiliser une espace ou un tiret pour séparer chaque nom d’unité.}}</ref>, ou ''kilowattheure'' selon les dictionnaires usuels<ref>{{Lien web |langue=fr |url=http://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/kilowattheure/45541/difficulte |site=Dictionnaire de français Larousse |titre=Difficultés : kilowattheure |consulté le=2018-10-22}}.</ref>{{,}}<ref name=CNRTL>{{CNRTL|kilowattheure}}.</ref>. Le kilowatt-heure est une unité d'[[Énergie (physique)|énergie]] correspondant à celle consommée par un |
Le mot s'écrit ''kilowatt heure'' ou ''kilowatt-heure'' selon le [[Système international d'unités]]<ref>{{ouvrage|titre=Le Système international d'unités (SI) |auteur institutionnel=[[Bureau international des poids et mesures]] |lieu=Sèvres|année=2019|numéro d'édition=9|pages totales=216|isbn=978-92-822-2272-0|numéro chapitre=5.3|titre chapitre= Noms des unités|passage=36|lire en ligne=https://www.bipm.org/utils/common/pdf/si-brochure/SI-Brochure-9.pdf|format=pdf}} : {{Citation bloc|Lorsque le nom d’une unité dérivée est constitué par juxtaposition de noms d’unités individuelles, il convient d’utiliser une espace ou un tiret pour séparer chaque nom d’unité.}}</ref>, ou ''kilowattheure'' selon les dictionnaires usuels<ref>{{Lien web |langue=fr |url=http://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/kilowattheure/45541/difficulte |site=Dictionnaire de français Larousse |titre=Difficultés : kilowattheure |consulté le=2018-10-22}}.</ref>{{,}}<ref name=CNRTL>{{CNRTL|kilowattheure}}.</ref>. Le kilowatt-heure est une unité d'[[Énergie (physique)|énergie]] correspondant à celle produite ou consommée par un dispositif de {{unité|1000 [[watt]]s}} (soit {{unité|1 kW}}) de [[Puissance (physique)|puissance]] pendant une durée d'une heure<ref name=CNRTL />. Elle vaut {{unité|3.6 [[méga]][[joule]]s}} ({{nb|MJ}}). Pour connaître l'énergie consommée par un appareil électrique, si sa puissance est constante, il suffit de multiplier celle-ci (en kilowatts) par sa durée d'utilisation (en heures) ; si sa puissance n'est pas constante, il faut mathématiquement l'[[Intégration (mathématiques)|intégrer]] sur la durée d'utilisation. |
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* {{unité|1 pétawatt-heure}} ({{nb|PWh}}) = {{unité|1000|TWh}} = {{unité|3.6|EJ}} (exajoules) |
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La confusion entre [[Énergie (physique)|énergie]] et [[Puissance (physique)|puissance]] est assez fréquente<ref name="connaissancedesenergies">{{lien web |url=https://www.connaissancedesenergies.org/idees-recues-energies/erreur-frequente-consomme-des-kw |titre=Erreur fréquente : « On consomme des kW »|site=connaissancedesenergies.org |date=24 février 2020 |consulté le=18 mars 2023}}.</ref>. L'énergie est exprimée en joules ({{nb|J}}) ou en watts-heures ({{nb|Wh}}) ; un watt-heure est l'énergie fournie ou consommée par un dispositif d'une puissance d'un watt pendant une heure<ref>{{Lien web |titre=Il ne faut pas confondre « watt » et « kilowattheure |url=http://www.energie-environnement.ch/le-saviez-vous/425-il-ne-faut-pas-confondre-watt-et-kilowattheure |date=mai 2011 |site=energie-environnement.ch |consulté le=2018-07-05}}.</ref>. La puissance est un débit d'énergie, c'est-à-dire une quantité d'énergie par unité de temps, exprimée en [[watt]]s ({{nb|W}}) ; un watt équivaut à un [[joule]] par seconde ({{unité|1|J/s}}). |
La confusion entre [[Énergie (physique)|énergie]] et [[Puissance (physique)|puissance]] est assez fréquente<ref name="connaissancedesenergies">{{lien web |url=https://www.connaissancedesenergies.org/idees-recues-energies/erreur-frequente-consomme-des-kw |titre=Erreur fréquente : « On consomme des kW »|site=connaissancedesenergies.org |date=24 février 2020 |consulté le=18 mars 2023}}.</ref>. L'énergie est exprimée en joules ({{nb|J}}) ou en watts-heures ({{nb|Wh}}) ; un watt-heure est l'énergie fournie ou consommée par un dispositif d'une puissance d'un watt pendant une heure<ref>{{Lien web |titre=Il ne faut pas confondre « watt » et « kilowattheure |url=http://www.energie-environnement.ch/le-saviez-vous/425-il-ne-faut-pas-confondre-watt-et-kilowattheure |date=mai 2011 |site=energie-environnement.ch |consulté le=2018-07-05}}.</ref>. La puissance est un débit d'énergie, c'est-à-dire une quantité d'énergie par unité de temps, exprimée en [[watt]]s ({{nb|W}}) ; un watt équivaut à un [[joule]] par seconde ({{unité|1|J/s}}). |
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Ainsi, une centrale électrique de {{unité|1000|MW}} de puissance peut produire en 24 heures une énergie de {{unité|24000|MWh}}. |
Ainsi, une centrale électrique de {{unité|1000|MW}} de puissance peut produire en 24 heures une énergie de {{unité|24000|MWh}}. |
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=== Confusion entre watts-heures et watts par heure === |
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Alors que les watts-heures sont le produit de la puissance par le temps pendant lequel cette puissance est exercée (donc une [[énergie]]), les watts par heure (W/h) expriment une variation de la puissance au cours du temps<ref name="connaissancedesenergies"/>. Cette mesure est utilisée en pratique pour comparer la vitesse de mise en marche de générateurs pour atteindre leur puissance de travail. |
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Considérons par exemple un générateur qui passe de {{unité|0|à=20|MW}} en {{unité|15|[[Minute (temps)|minutes]]}} ({{nobr|0,25 heure}}) : |
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* il effectue une montée en puissance de {{nobr|1=20 MW/0,25 h =}} {{unité|80|MW/h}} ; |
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* si cette montée a été linéaire (puissance moyenne de {{unité|20|MW}}/2 = {{unité|10 MW}}), le générateur aura produit pendant ce temps une énergie de {{nobr|{{unité|10|MW}} × {{unité|0.25|h}} {{=}} {{unité|2.5|MWh}}}}. |
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Aussi les [[Énergie hydroélectrique|centrales hydroélectriques]] ont-elles des montées en puissance nettement plus rapides que les [[Centrale électrique thermique|centrales thermiques]] ; elles sont donc particulièrement utiles en cas de demande subite d'électricité. |
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== Utilisation == |
== Utilisation == |
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=== Consommation des véhicules électriques === |
=== Consommation des véhicules électriques === |
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{{voir aussi|Efficacité énergétique |
{{voir aussi|Efficacité énergétique dans les transports#Unités{{!}}Efficacité énergétique dans les transports : Unités}} |
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La consommation des [[Véhicule électrique|véhicules électriques]] est exprimée en {{unité|kWh/100 km}}. Pour comparer la consommation en {{unité|kWh/100 km}} d'une voiture électrique à celle d'une voiture à essence, il suffit en première approximation de diviser la valeur par 10<ref group=alpha>Un litre d'essence fournit environ {{unité|10|kWh}} de [[pouvoir calorifique inférieur]] (PCI). La valeur exacte du PCI d'une essence dépend du [[pétrole brut]] dont elle est issue et de la manière dont elle a été [[Raffinage du pétrole|raffinée]].</ref>{{,}}<ref>{{Lien web|langue=|auteur1= Neil Packer|titre= Le b.a.-ba de l’énergie et de la puissance|description= |url=http://doczz.fr/doc/3592219/le-ba-ba-de-l-%C3%A9nergie-et-de-la-puissance|date= février 2011|site= |consulté le= 5/07/2018}}.</ref>. Ainsi, une consommation électrique de {{unité|20|kWh}}/{{unité|100|km}} correspond environ à une consommation d'essence ''équivalente'' de {{unité|2|L}}/{{unité|100|km}}. |
La consommation des [[Véhicule électrique|véhicules électriques]] est exprimée en {{unité|kWh/100 km}}. Pour comparer la consommation en {{unité|kWh/100 km}} d'une voiture électrique à celle d'une voiture à essence, il suffit en première approximation de diviser la valeur par 10<ref group=alpha>Un litre d'essence fournit environ {{unité|10|kWh}} de [[pouvoir calorifique inférieur]] (PCI). La valeur exacte du PCI d'une essence dépend du [[pétrole brut]] dont elle est issue et de la manière dont elle a été [[Raffinage du pétrole|raffinée]].</ref>{{,}}<ref>{{Lien web|langue=|auteur1= Neil Packer|titre= Le b.a.-ba de l’énergie et de la puissance|description= |url=http://doczz.fr/doc/3592219/le-ba-ba-de-l-%C3%A9nergie-et-de-la-puissance|date= février 2011|site= |consulté le= 5/07/2018}}.</ref>. Ainsi, une consommation électrique de {{unité|20|kWh}}/{{unité|100|km}} correspond environ à une consommation d'essence ''équivalente'' de {{unité|2|L}}/{{unité|100|km}}. |
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Une consommation de {{unité|1 kWh/100 km}} équivaut formellement à une force moyenne de {{unité|36|[[Newton (unité)|N]]}}<ref group=alpha>{{Lien web |langue=en |titre=Useful data - Cambridge repository |url=https://www.repository.cam.ac.uk/bitstream/handle/1810/217849/327.370.pdf?sequence=17 |
Une consommation de {{unité|1 kWh/100 km}} équivaut formellement à une force moyenne de {{unité|36|[[Newton (unité)|N]]}}<ref group=alpha>{{Lien web |langue=en |titre=Useful data - Cambridge repository |url=https://www.repository.cam.ac.uk/bitstream/handle/1810/217849/327.370.pdf?sequence=17 |site=[[Université de Cambridge]] |format=PDF |page=328 }}.</ref>, idée reprise par le [[diagramme de Gabrielli – von Kármán]]. Une force équivaut également formellement à une [[Puissance (physique)|puissance]] divisée par une [[vitesse]], selon la relation suivante : {{nobr|{{unité|1 kWh/100 km}} {{=}} {{unité|10|W/(km/h)}}}}. Ainsi, toujours avec le même exemple, {{unité|20 kWh/100 km}} équivaut à {{unité|200|Wh/km}}, soit une puissance de {{unité|20|kW}} pour une vitesse de {{unité|100|km/h}} par exemple. |
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Un [[vélo à assistance électrique]] a une consommation de l'ordre de 1 kWh/100 km dans des conditions de roulage favorables<ref group="alpha">Un vélo électrique avec batterie de {{unité|400|Wh}} permet de faire {{unité|40 à 60|km}} avec une assistance électrique moyenne. Il faut tenir compte du rendement du processus de recharge.</ref>{{Référence nécessaire|date=avril 2024}}. |
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== Kilowatt-heure d'énergie primaire == |
== Kilowatt-heure d'énergie primaire == |
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Dernière version du 26 avril 2024 à 17:10
| Kilowatt-heure | |
| Informations | |
|---|---|
| Unité de… | Énergie |
| Symbole | kWh |
| Dimensions | M·L 2·T −2 |
| Conversions | |
| 1 kWh en... | est égal à... |
| Unités SI de base | 3,6 × 106 kg m2 s−2 |
| CGS | 3,6 × 1013 erg |
| Joule | 3,6 × 106 J |
| calories | 860 400 cal |
| BTU | 3 412 BTU |
| Électrons-volts | 2,25 × 1025 eV |
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Le kilowatt-heure ou kilowattheure (symbole kW h, kW⋅h ou, selon l'usage, kWh) est une unité d'énergie définie comme l'énergie produite ou consommée pendant une heure par un dispositif ayant une puissance d'un kilowatt (mille watts) :
- 1 kWh = 3,6 MJ = 3,6 × 106 J,
le joule (J) étant l'unité d'énergie du Système international. Pour une production ou une consommation d'énergie à puissance constante sur une durée donnée, l'énergie totale en kilowatts-heure est égale à la puissance en kilowatts multipliée par la durée en heures.
Le kilowatt-heure est surtout utilisé pour quantifier l'énergie électrique, mais aussi pour facturer le gaz combustible et faire des bilans énergétiques.
Définition[modifier | modifier le code]
Le mot s'écrit kilowatt heure ou kilowatt-heure selon le Système international d'unités[1], ou kilowattheure selon les dictionnaires usuels[2],[3]. Le kilowatt-heure est une unité d'énergie correspondant à celle produite ou consommée par un dispositif de 1 000 watts (soit 1 kW) de puissance pendant une durée d'une heure[3]. Elle vaut 3,6 mégajoules (MJ). Pour connaître l'énergie consommée par un appareil électrique, si sa puissance est constante, il suffit de multiplier celle-ci (en kilowatts) par sa durée d'utilisation (en heures) ; si sa puissance n'est pas constante, il faut mathématiquement l'intégrer sur la durée d'utilisation.
Exemples
- Un vélo à assistance électrique doté d'une batterie de 600 Wh (quantité d'énergie) et d'un moteur de puissance 300 W peut rouler 2 heures avec l'assistance au maximum. Son chargeur de 150 W permet de recharger la batterie en 4 heures (600 = 300 × 2 = 150 × 4).
- Un appareil de 2 500 W (2,5 kW) utilisé à puissance maximale pendant 2 heures aura consommé 2,5 kW × 2 h = 5 kWh en tout.
- Un appareil électrique d'une puissance d'un watt (1 W) utilisé en permanence consomme en un an 8,76 kWh : 1 W × 24 h/j × 365 j = 8 760 Wh.
- Une ampoule de 100 W allumée pendant 24 heures consomme 2 400 Wh : 100 × 24, soit 2,4 kWh. Si l'on considère un coût moyen du kilowatt-heure de 0,13 €, la consommation électrique de cette ampoule coûte 0,312 € par jour soit 9,36 € par mois de trente jours.
Symbole[modifier | modifier le code]
Le Système international d'unités (SI) préconise l'utilisation des symboles « kW h » ou « kW⋅h »[4], mais dans la pratique, la notation « kWh » (sans point ni espace) est largement utilisée. Cette pratique est adoptée par la norme AFNOR X 02-003 (§ 6.5.1), laquelle permet « d'accoler les noms ou les symboles d'unités simples lorsqu'aucune confusion ne peut en résulter. Cette manière de faire est la plus usuelle pour les unités composées watt-heure, volt-ampère ».
Le symbole du préfixe kilo est « k » en minuscule. La notation « KWh » est à proscrire, car, dans le système international d'unités (SI), le K majuscule est le symbole du kelvin, unité de température thermodynamique. De même, la notation « KWH » (avec un K et un H majuscule) est à proscrire, car le H majuscule est le symbole du henry.
Multiples et sous-multiples usuels[modifier | modifier le code]
- 1 watt-heure (Wh) = 3 600 J = 3,6 kJ
- 1 kilowatt-heure (kWh) = 1 000 Wh = 3,6 MJ
- 1 mégawatt-heure (MWh) = 1 000 kWh = 1 000 000 Wh = 3,6 GJ
- 1 gigawatt-heure (GWh) = 1 000 MWh = 1 000 000 kWh = 1 000 000 000 Wh = 3,6 TJ[a]
- 1 térawatt-heure (TWh) = 1 000 GWh = 1 000 000 MWh = 1 000 000 000 kWh = 1 000 000 000 000 Wh = 3,6 PJ (pétajoules)[b]
- 1 pétawatt-heure (PWh) = 1 000 TWh = 3,6 EJ (exajoules)
Confusion entre watts-heures et watts[modifier | modifier le code]
La confusion entre énergie et puissance est assez fréquente[5]. L'énergie est exprimée en joules (J) ou en watts-heures (Wh) ; un watt-heure est l'énergie fournie ou consommée par un dispositif d'une puissance d'un watt pendant une heure[6]. La puissance est un débit d'énergie, c'est-à-dire une quantité d'énergie par unité de temps, exprimée en watts (W) ; un watt équivaut à un joule par seconde (1 J/s).
Ainsi, une centrale électrique de 1 000 MW de puissance peut produire en 24 heures une énergie de 24 000 MWh.
Utilisation[modifier | modifier le code]
Le kilowatt-heure est surtout utilisé pour mesurer l'énergie électrique, aussi bien quand elle est produite par un générateur électrique que quand elle est consommée, mais elle est aussi utilisée pour d'autres énergies. Elle est ainsi communément utilisée par les compagnies de gaz pour facturer le gaz combustible. Elle sert également à faire des bilans énergétiques.
Scénarios de transition énergétique[modifier | modifier le code]
Le térawatt-heure est une unité d'énergie communément utilisée dans les scénarios de transition énergétique, par exemple par l'association négaWatt, GrDF[7] et Greenpeace[8]. Ils utilisent les TWh consommés en une année, indiqués sous la forme de TWh/an.
Une énergie mesurée sur une année est analogue à une puissance moyenne tout au long de l'année, 1 TWh/an correspond à une puissance moyenne d'environ 114 MW (à une autre échelle, que l'on pourrait qualifier d'individuelle, 1 kWh/an correspond à une puissance moyenne annuelle d'environ 0,114 W).
D'autres scénarios, comme celui de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME)[9] ou de The Shift Project (TSP)[10], ont recours aux Mtep/an ; 1 Mtep par an vaut 11,63 TWh/an[11].
Consommation des véhicules électriques[modifier | modifier le code]
La consommation des véhicules électriques est exprimée en kWh/100 km. Pour comparer la consommation en kWh/100 km d'une voiture électrique à celle d'une voiture à essence, il suffit en première approximation de diviser la valeur par 10[c],[12]. Ainsi, une consommation électrique de 20 kWh/100 km correspond environ à une consommation d'essence équivalente de 2 L/100 km.
Une consommation de 1 kWh/100 km équivaut formellement à une force moyenne de 36 N[d], idée reprise par le diagramme de Gabrielli – von Kármán. Une force équivaut également formellement à une puissance divisée par une vitesse, selon la relation suivante : 1 kWh/100 km = 10 W/(km/h). Ainsi, toujours avec le même exemple, 20 kWh/100 km équivaut à 200 Wh/km, soit une puissance de 20 kW pour une vitesse de 100 km/h par exemple.
Un vélo à assistance électrique a une consommation de l'ordre de 1 kWh/100 km dans des conditions de roulage favorables[e][réf. nécessaire].
Kilowatt-heure d'énergie primaire[modifier | modifier le code]
Le kilowatt-heure d'énergie primaire (kWhep, ou kWhep) est défini et utilisé dans le domaine de la réglementation thermique française à partir de la version RT 2012.
Notes et références[modifier | modifier le code]
Notes[modifier | modifier le code]
- C'est ce que l'on nommait le « million de kilowatts-heure » dans les anciens manuels de géographie.
- C'est ce que l'on nommait le « milliard de kilowatts-heure » dans les anciens manuels de géographie, et que l'on trouve encore parfois dans la presse, sous la plume de certains journalistes. Cette unité d'énergie est utilisée pour mesurer la production d'électricité d'une centrale (quelques TWh/an) ou une production nationale (environ 400 TWh/an pour la production nucléaire française). Source : TWh, sur le site de l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN).
- Un litre d'essence fournit environ 10 kWh de pouvoir calorifique inférieur (PCI). La valeur exacte du PCI d'une essence dépend du pétrole brut dont elle est issue et de la manière dont elle a été raffinée.
- (en) « Useful data - Cambridge repository » [PDF], sur Université de Cambridge, p. 328.
- Un vélo électrique avec batterie de 400 Wh permet de faire 40 à 60 km avec une assistance électrique moyenne. Il faut tenir compte du rendement du processus de recharge.
Références[modifier | modifier le code]
- Bureau international des poids et mesures, Le Système international d'unités (SI), Sèvres, , 9e éd., 216 p. (ISBN 978-92-822-2272-0, lire en ligne [PDF]), chap. 5.3 (« Noms des unités »), p. 36 :
« Lorsque le nom d’une unité dérivée est constitué par juxtaposition de noms d’unités individuelles, il convient d’utiliser une espace ou un tiret pour séparer chaque nom d’unité. »
- « Difficultés : kilowattheure », sur Dictionnaire de français Larousse (consulté le ).
- Informations lexicographiques et étymologiques de « kilowattheure » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales.
- Le Système international d'unités (SI), Sèvres, Bureau international des poids et mesures, , 9e éd., 216 p. (ISBN 978-92-822-2272-0, lire en ligne [PDF]), chap. 5.2 (« Symboles des unités »), p. 35 :
« La multiplication doit être indiquée par un espace ou un point à mi-hauteur centré (⋅), pour éviter que certains préfixes soient interprétés à tort comme un symbole d’unité. »
- « Erreur fréquente : « On consomme des kW » », sur connaissancedesenergies.org, (consulté le ).
- « Il ne faut pas confondre « watt » et « kilowattheure », sur energie-environnement.ch, (consulté le ).
- Scénario Facteur 4 GrDF [PDF], GrDF, avril 2013.
- Scénario de Transition Énergétique : Greenpeace 2013 [PDF]
- « Contribution de l'ADEME à l’élaboration de visions énergétiques : 2030-2050 » [PDF], sur Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie,
- « Plan de transformation de l'économie française: fiche Énergie » [PDF], sur The Shift Project, .
- (en) « Unit converter », sur Agence internationale de l'énergie.
- Neil Packer, « Le b.a.-ba de l’énergie et de la puissance », (consulté le ).
