Exemple de dimensionnement de câble électrique, calcul (ex1)

De Arebor-Energie.

   Nous voulons déterminer la section des câbles permettant de minimiser les pertes lors du transport de l'électricité. Pour faire ce dimensionnement, nous avons besoin de connaître l'intensité du courant qui circule dans ces câbles. Nous savons déjà qu'entre le module et les batteries, il ne peut y avoir plus de 3A. C'est le maximum que peut produire le module, et c'est la capacité que nous avons choisis pour le régulateur. Nous savons également que la puissance entre les batteries et les appareils électrique est de 630W maximum (lors des pics de consommation), soit 630/12 = 52,5A. Nous avons dimensionné l'onduleur pour cette intensité.

   La configuration de l'installation photovoltaïque autonome est la suivante : les modules se trouvent à 5 mètres de l'habitation de montagne, pour profiter d'une bonne exposition. Les propriétaires ont prévu de placer le régulateur, les batteries et l'onduleur dans leur sous-sol, à proximité les uns des autres. Il y aura donc 8 mètres de câbles entre le module et les batteries, plus 2 mètres entre les batteries et l'onduleur.

   Le but est de réduire les pertes à moins de 3% de l'énergie produite (maximum conseillé).

1. Section du câble module/batteries :

   La puissance du module étant de 40Wc, on ne doit pas dépasser 1,2W de pertes. En appliquant la formule P = R x 2 x I² , on obtient 1,2 = R x 2 x 3² , soit R = 0,067 Ω . La résistance du câble ne doit pas dépasser 0,067 Ω .

   Il ne reste plus qu'à calculer la section du câble offrant une résistance inférieure à 0,067 Ω . En utilisant l'équation R = ρ x L / s , on obtient 0,067 = 17x10^-9 x 8 / s , soit s = 2.04 mm². C'est une section petite, et on trouvera aisément dans le commerce une section de ce genre, voir beaucoup plus grande (4mm² par exemple, ce qui divisera les pertes par 2). Il n'est donc pas nécessaire de modifier les caractéristiques de l'installation, en produisant du 24Vdc au lieu de 12Vdc.

2. Section du câble batteries/onduleur :

   Il faut suivre exactement la même méthode, avec de nouvelles données : L'onduleur tolère jusqu'à 630W. Par conséquent, on ne doit pas dépasser 18W de pertes (3%). En appliquant la formule P = R x 2 x I² , on obtient 18W = R x 2 x 52,5A² , soit R = 0,0033 Ω . La résistance du deuxième câble ne doit pas dépasser 0,0033 Ω .

   En utilisant l'équation R = ρ x L / s , on obtient 0,0033 = 17x10^-9 x 2 / s , soit s = 10,41 mm². C'est une section assez importante et relativement coûteuse, mais nous n'en avons besoin que sur une courte distance (2m). De plus, il est peu probable que le courant atteigne une telle intensité puisse qu'il faudrait que tous les appareils soient en fonctionnement, et qu'il y ait une pointe de consommation du réfrigérateur. Il n'est donc pas nécessaire de changer la tension que nous avions prévu dans les autres étapes du dimensionnement, mais nous approchons de la limite.

   Pour vous éviter ces longs calculs, nous avons mis à disposition un certain nombre de tableaux permettant de connaître directement la résistance d'un câble, ou de choisir une section en fonction de la longueur et de l'intensité. Il suffit pour cela de suivre ce lien : résistance, section, longueur, intensité

2. Réduire encore les pertes :

   Dans cet exemple, même une fois l'installation terminée, il sera encore possible de réduire les pertes dans les câbles en consommant l'énergie de façon optimale. Pour cela, il faudrait faire l'effort de ne pas allumer tout les appareils en même temps. Par exemple, l'ordinateur consomme à lui seul 300W sur les 630W maximum que peuvent consommer l'ensemble des appareils. Par conséquent, si on pouvait faire en sorte de n'utiliser aucun autre appareil lorsque l'ordinateur fonctionne, on diviserait l'intensité qui circule dans les câbles quasiment par deux, et donc les pertes par quatre ...

Le dimensionnement de l'installation est terminé. Vous pouvez maintenant en estimer le coût en suivant ce lien.

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