⚡ Les ordres de grandeur de l'énergie et de la puissance

Les valeurs des objets du quotidien sont des ordres de grandeur typiques, pas des mesures : un four, une voiture ou une éolienne couvrent toujours une plage de valeurs. L'objectif est de situer les puissances les unes par rapport aux autres, pas de décrire un modèle précis.

Vol Paris-Bali : 12 300 km, environ 15 heures de vol, consommation retenue d'environ 110 tonnes de kérosène pour un Boeing 777-300ER, converti à 43 MJ par kg et à une densité de 0,8 kg par litre, soit 137 000 litres et 1 300 MWh. La tonne équivalent pétrole vaut 11 630 kWh.

Réacteur d'avion : la puissance d'un réacteur de 777 au décollage est un ordre de grandeur, obtenu à partir de sa poussée et de sa consommation de carburant ; la valeur exacte dépend de la définition retenue (puissance propulsive ou puissance thermique du carburant brûlé).

Chaleur sensible et latente d'un corps : le partage 60 W / 60 W est le repère du génie climatique pour une personne en activité légère à modérée, dans la lignée des tables ASHRAE (95 W au repos assis, jusqu'à 190 W debout en mouvement). Il n'est pas universel : au repos complet dans une pièce fraîche, le partage est plutôt de 95 W sensibles pour 25 W latents, et en effort il bascule massivement vers le latent. Ce qui est fixe, c'est le total imposé par le métabolisme. La chaleur latente de vaporisation de l'eau est prise à 2 430 kJ/kg, sa valeur vers 30 °C, et non les 2 257 kJ/kg que l'on retient d'habitude : cette dernière est celle de l'eau qui bout à 100 °C, alors que la sueur et l'air expiré s'évaporent à température corporelle. Or l'enthalpie de vaporisation augmente quand la température baisse (2 501 kJ/kg à 0 °C, 2 454 à 20 °C, 2 418 à 35 °C). Retenir 2 257 au lieu de 2 430 ne changerait rien à l'ordre de grandeur : 8,4 W au lieu de 9,3 W. La ventilation au repos est prise à 7,5 L/min, et les teneurs en eau sont celles de l'air humide à saturation (17,3 g/m³ à 20 °C, 39,6 g/m³ à 35 °C).

Montée d'escalier et 1 000 W : énergie potentielle seule, m × g × h avec g = 9,81 m/s² et h = 3 m, sans tenir compte de l'énergie dépensée à mouvoir les membres ni du rendement musculaire. La puissance musculaire réelle est donc supérieure aux 1 000 W affichés. À titre de comparaison, les sprinteurs de haut niveau dépassent 1 500 W en pointe, et les meilleures athlètes féminines se situent au-delà de 1 000 W : la valeur retenue ici est atteignable par toute personne en bonne condition physique, quel que soit son sexe.

Randonnée et rendement musculaire : 100 kg au total (marcheur et sac), 400 m de dénivelé en une heure, énergie potentielle seule. Le travail horizontal de la marche n'est pas compté, si bien que la dépense réelle est un peu supérieure. Le rendement du muscle est pris à 25 %, valeur courante pour un effort d'endurance ; la littérature donne 20 à 30 % selon le sujet, l'intensité et le geste. Le contrôle par les calories conforte l'hypothèse : 436 W pendant une heure font 375 kcal, l'ordre de grandeur annoncé par les montres de sport pour une heure de montée.

Puissances à vélo : 100 W en pédalage tranquille, 200 W en appuyant, 400 W sur une heure pour un professionnel, ordres de grandeur cohérents avec le tableau des puissances plus haut. En Europe, l'assistance électrique d'un vélo est bridée à 25 km/h et à 250 W de puissance nominale ; le moteur cité ici est donné pour 200 W. La fourchette de 20 à 200 kW pour une voiture couvre de la petite citadine à la sportive, en puissance maximale et non en usage courant : il faut moins de 20 kW pour rouler à 90 km/h sur le plat.

Puissance du cheval de trait : le cheval-vapeur a été calibré par James Watt à 736 W, valeur plutôt généreuse ; un cheval de trait réel soutient de l'ordre de 500 à 750 W sur une journée de travail et dépasse largement ces valeurs sur un à-coup de traction. Le rapport de 12 entre un cheval et un homme découle des puissances soutenables retenues ici (736 W contre 60 W). La part des terres arables consacrée aux animaux de trait, de l'ordre du quart, est un ordre de grandeur documenté pour les États-Unis et l'Europe de l'Ouest au début du XXᵉ siècle, avant la motorisation ; elle variait fortement d'une région à l'autre.

Esclaves énergétiques : 60 W de travail mécanique tenus 8 heures par jour, 220 jours par an, soit 106 kWh arrondis à 100 kWh. La notion, le terme et l'ordre de grandeur sont ceux de l'ingénieur Jean-Marc Jancovici, qui les a popularisés dans ses cours et ses conférences ; les valeurs publiées varient du simple au double selon qu'on retienne l'énergie finale ou primaire et selon la puissance humaine soutenable choisie, ce qui est normal pour un ordre de grandeur dont l'intérêt est pédagogique avant d'être comptable. Les consommations par habitant sont calculées à partir des 451 TWh d'électricité et des 1 550 TWh d'énergie finale ci-dessus, pour 68 millions d'habitants.

Génération d'images et de vidéos par IA : environ 5 Wh pour une image et 0,94 kWh pour une vidéo de cinq secondes, des moyennes qui varient beaucoup selon le modèle, la résolution et le matériel. Les mêmes hypothèses servent aux émissions affichées dans les empreintes carbone comparées, converties avec le mix électrique américain (0,40 kgCO₂ par kWh), là où tournent la plupart des serveurs concernés.

• RTE, Bilan électrique 2025 : 451 TWh consommés en France, production décarbonée à plus de 95 %
• SDES, Chiffres clés de l'énergie (édition 2025) : consommation finale de 1 550 TWh en 2024, répartitions par énergie et par secteur
• EDF, centrale de Civaux : deux réacteurs de 1 495 MW, 19,2 TWh produits en 2025
• Urbasolar et Disneyland Paris : ombrières de 36 MWc produisant 36 GWh par an, soit 17 % de la consommation du site, d'où les 210 GWh annuels retenus
• Opéra Énergie, d'après la CRE : 250 à 300 kWh/m² par an pour une surface commerciale, base du calcul du centre commercial