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Glossaire · Stockage

Densité énergétique

Quantité d’énergie stockée par unité de masse (énergie spécifique, Wh/kg ou MJ/kg) ou par unité de volume (Wh/L ou MJ/L) d’un combustible ou d’un moyen de stockage.

La densité énergétique se décline en deux grandeurs : massique (par kilogramme, aussi appelée énergie spécifique) et volumique (par litre). Les deux comptent : la masse limite les avions et les véhicules, le volume limite les téléphones, les navires et les réservoirs.

1 kWh = 3.6 MJ; 1 MJ/kg = 277.8 Wh/kg
Gazole : environ 45.6 MJ/kg (12.7 kWh/kg), 38.6 MJ/L (PCI)
Essence : environ 43.4 MJ/kg (12.1 kWh/kg), 32 MJ/L (PCI)
Hydrogène : 120 MJ/kg (33.3 kWh/kg PCI) ; 8.5 MJ/L liquide, environ 4.5–5 MJ/L à 700 bar
Cellules Li-ion : 0.58–1.08 MJ/kg (160–300 Wh/kg)
STEP : environ 0.27 Wh par m³ et par mètre de chute

Les hydrocarbures liquides stockent environ 40 à 80 fois plus d’énergie par kilogramme que les cellules lithium-ion, ce qui explique la difficulté d’électrifier l’aviation et le transport maritime. L’écart se réduit si l’on tient compte du rendement de conversion : une chaîne de traction électrique transforme en mouvement environ 85 à 90 % de l’énergie de la batterie, contre 20 à 35 % pour un moteur à combustion interne.

La densité énergétique des combustibles est le plus souvent donnée sur PCI ; voir pouvoir calorifique. Comparez les combustibles avec le calculateur de contenu énergétique des combustibles.

Termes associés

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  • Pouvoir calorifique (PCS / PCI)

    Chaleur dégagée par la combustion complète d’une quantité unitaire de combustible ; le pouvoir calorifique supérieur inclut la chaleur de condensation de la vapeur d’eau, l’inférieur l’exclut.

  • Batterie lithium-ion

    Batterie rechargeable dans laquelle les ions lithium font la navette entre une anode en graphite et une cathode en oxyde métallique ou en phosphate ; c’est la chimie dominante pour les véhicules électriques et le stockage réseau.

  • Kilowattheure (kWh)

    Unité d’énergie égale à une puissance d’un kilowatt maintenue pendant une heure, soit 3,6 mégajoules ; l’unité de facturation standard de l’électricité.

  • Joule (J)

    Unité SI d’énergie, de travail et de chaleur : le travail d’une force d’un newton sur un mètre, ou un watt maintenu pendant une seconde.

  • Hydrogène vert

    Hydrogène produit par électrolyse de l’eau dans un électrolyseur alimenté en électricité renouvelable, avec des émissions directes de CO2 quasi nulles.

  • LFP (lithium-fer-phosphate)

    Chimie de cathode lithium-ion (LiFePO4) appréciée pour sa sécurité, sa longue durée de vie en cycles et son faible coût, au prix d’une densité énergétique inférieure à celle des cellules au nickel.