Comprendre les unites essentielles du photovoltaique
Volt, Ampere, Watt, Kilowattheure, Kilowatt-crete, Ampere-heure... Ces grandeurs reviennent en permanence dans le dimensionnement d'une installation solaire avec stockage. Avant de choisir des panneaux, un onduleur ou une batterie, il est indispensable de maitriser ces bases. Ce guide vous explique chaque unite, leurs relations et surtout comment les utiliser concretement.
Sommaire
- L'analogie hydraulique : comprendre l'electricite intuitivement
- Les 6 unites a connaitre
- Formules cles et conversions
- Puissance vs Energie : la confusion a eviter
- Le timing : cle du dimensionnement batterie
- Exemples concrets avec du materiel reel
- Mesurer correctement : pince amperemetrique et energy meter
- Les erreurs frequentes
- Questions frequentes
L'analogie hydraulique
Slide formation : les unités essentielles du photovoltaïque (V, A, W, kWh, kWc, Ah)
L'electricite est invisible. Pour la comprendre intuitivement, on la compare souvent a un circuit d'eau. Cette analogie fonctionne remarquablement bien et vous servira tout au long de votre carriere d'installateur.
La tension (Volt) correspond a la pression de l'eau dans le tuyau. Plus la pression est forte, plus l'eau a de la force pour pousser. Un chateau d'eau en hauteur cree une pression elevee, tout comme une batterie 48V "pousse" le courant plus fort qu'une pile 1,5V.
Le courant (Ampere) correspond au debit d'eau, c'est-a-dire la quantite d'eau qui passe par seconde. Un robinet grand ouvert = un courant fort. Un robinet a peine ouvert = un courant faible.
La puissance (Watt) correspond a la force utile de l'eau : pression x debit. Un jet a haute pression avec un gros debit donne une puissance enorme (lance incendie). Une faible pression avec un gros debit donne aussi de la puissance, mais differemment.
L'energie (kWh) correspond au volume total d'eau qui a coule pendant un certain temps. Ouvrir un robinet pendant une heure produit un certain volume — c'est l'equivalent des kilowattheures.
Les 6 unites a connaitre
Dans le domaine du solaire et du stockage, six grandeurs electriques reviennent en permanence. Voici chacune avec sa definition, son role dans une installation PV et des reperes concrets.
Le Volt (V)
Le Volt mesure la difference de potentiel entre deux points. C'est la force qui pousse les electrons dans le circuit.
Reperes PV :
Batterie LFP : 48 – 51,2 V (basse tension)
Batterie HV : 200 – 1000 V (haute tension)
String PV : 150 – 600 V (selon nb panneaux)
L'Ampere (A)
L'Ampere mesure la quantite d'electrons qui circulent par seconde dans un conducteur. Plus le courant est eleve, plus les cables doivent etre gros.
Reperes PV :
BMS batterie 48V : 100 A (cable 25 mm²)
BMS batterie HV : 12 A (cable 6 mm²)
Panneau solaire : 10 – 13 A (Isc)
Le Watt (W)
Le Watt mesure la puissance disponible a un moment donne. C'est ce que delivre votre onduleur ou ce que consomme un appareil.
Reperes PV :
Onduleur hybride : 3 600 – 12 000 W
Panneau 400 Wc : produit 400 W max (STC)
Machine a laver : consomme ~2 000 W
Le Kilowattheure (kWh)
Le kWh mesure une quantite d'energie dans le temps. C'est ce qui apparait sur votre facture d'electricite et ce qui definit la capacite de stockage.
Reperes :
Foyer belge moyen : 3 500 kWh/an
Batterie Delong : 15 kWh
Conso soir (17h-22h) : 8 – 12 kWh
Le Kilowatt-crete (kWc)
Le kWc correspond a la puissance maximale d'un panneau ou d'une installation PV dans des conditions de test standardisees (STC : 25°C, 1000 W/m², AM 1.5).
Reperes :
1 panneau 400 Wc = 0,4 kWc
Installation 10 panneaux = 4 kWc
Production annuelle Belgique : ~900 kWh par kWc
L'Ampere-heure (Ah)
L'Ah mesure la quantite de courant qu'une batterie peut delivrer pendant une heure. Combine a la tension, il permet de calculer l'energie stockee.
Reperes :
Cellule CALB 314 Ah a 3,2 V = 1 005 Wh
Batterie 100 Ah a 51,2 V = 5 120 Wh = 5,12 kWh
Conversion : Wh = V × Ah
Formules cles et conversions
Trois formules suffisent pour dimensionner 90% des installations solaires avec stockage. Elles sont simples mais absolument incontournables.
C'est LA formule fondamentale. Elle relie les trois grandeurs instantanees. Si vous connaissez deux valeurs, vous trouvez toujours la troisieme.
| Je cherche | Formule | Exemple concret |
|---|---|---|
| La puissance | P = U × I | Batterie 48V delivrant 100A = 4 800 W |
| Le courant | I = P / U | Onduleur 5000W sur batterie 48V = 104 A |
| La tension | U = P / I | 4800W avec fusible 12A = tension 400 V (HV) |
Cette formule transforme une puissance instantanee en energie cumulee. C'est elle qui sert a estimer la consommation quotidienne et le dimensionnement batterie.
Cette formule est cruciale pour les batteries : elle convertit les Ah (affiche sur l'etiquette) en Wh ou kWh (ce qui compte pour le dimensionnement).
Pour passer des Wh aux kWh, il suffit de diviser par 1 000.
51,2 V × 314 Ah = 16 077 Wh = 16,08 kWh.
C'est exactement la capacite nominale d'une batterie Delong 15 kWh (16 cellules CALB 314 Ah).
Puissance vs Energie : la confusion a eviter
C'est l'erreur la plus courante chez les debutants ET chez de nombreux clients. La puissance est un debit instantane, l'energie est un volume cumule dans le temps. Confondre les deux mene a un mauvais dimensionnement.
Pour bien comprendre la difference, comparons deux appareils :
= 1 kWh/jour = 30 kWh/mois
= 1,44 kWh/jour = 43 kWh/mois
Le frigo est 17 fois moins puissant que l'aspirateur, mais il consomme 44% d'energie en plus par mois parce qu'il tourne en permanence. C'est pour cette raison que le dimensionnement d'une batterie se base toujours sur les kWh (energie) et jamais sur les Watts seuls.
Le timing : cle du dimensionnement batterie
Le dimensionnement d'une batterie ne depend pas uniquement de combien on consomme, mais surtout de quand on consomme. C'est le principe fondamental que tout installateur doit maitriser.
| Moment | Consommation | Source d'energie | Batterie requise |
|---|---|---|---|
| Midi (12h00) | 1 000 W pendant 1h | Solaire direct | 0 kWh — les panneaux couvrent le besoin |
| Nuit (02h00) | 1 000 W pendant 1h | Batterie obligatoire | ≥ 1 kWh — pas de soleil, il faut puiser |
| Soir (18h-22h) | 2 000 W pendant 4h | Batterie + reseau | ≥ 8 kWh — pic de consommation familiale |
En Wallonie et en Flandre, la fenetre critique est 17h – 22h. C'est la que la consommation est la plus forte (cuisine, eclairage, multimedia, chauffage d'appoint) et que les panneaux ne produisent plus. Un foyer typique consomme 8 a 12 kWh sur ce creneau. Le dimensionnement batterie vise donc principalement cette periode.
"Le dimensionnement depend de QUAND la consommation a lieu, pas seulement de COMBIEN." — Cette phrase merite d'etre repetee a chaque client.
Exemples concrets avec du materiel reel
Appliquons ces unites a des produits que vous manipulez au quotidien :
Panneau solaire 440 Wc (Longi / Trina)
| Grandeur | Valeur | Signification |
|---|---|---|
| Puissance crete | 440 Wc | Production max en conditions STC |
| Tension Vmp | 37,6 V | Tension au point de puissance max |
| Courant Imp | 11,7 A | Courant au point de puissance max |
| Verification | 37,6 × 11,7 = 440 W | P = U × I — ca colle ! |
| Prod. journee type (Belgique, avril) | ~2,5 kWh | 440 W × ~5,7 heures equivalentes |
Batterie Delong 15 kWh (16S LiFePO4)
| Grandeur | Valeur | Signification |
|---|---|---|
| Tension nominale | 51,2 V (16 cellules × 3,2 V) | 16 cellules LFP en serie = 16S |
| Capacite | 314 Ah (cellules CALB) | Courant max delivrable pendant 1h |
| Energie totale | 51,2 × 314 = 16 077 Wh ≈ 16 kWh | Capacite nominale (E = V × Ah) |
| Energie utile (90% DoD) | ≈ 14,4 kWh | En pratique, on ne descend pas a 0% |
| Courant max decharge | 100 A (BMS PACE) | Puissance max = 51,2 × 100 = 5 120 W |
Onduleur hybride Deye 5 kW
| Grandeur | Valeur | Consequence pratique |
|---|---|---|
| Puissance nominale | 5 000 W | Peut alimenter 5 kW de charges en continu |
| Entree PV max | 6 500 W (2 MPPT) | Surpannelage de 30% autorise |
| Courant batterie | 100 A max | Sur batterie 48V : 48 × 100 = 4 800 W |
| Plage MPPT | 150 – 425 V | Determine le nb de panneaux par string |
Mesurer correctement : pince amperemetrique et energy meter
Connaitre les unites ne sert a rien si la mesure est fausse. Le CT (Current Transformer) — la pince amperemetrique — est le capteur le plus critique de l'installation. Une erreur de sens ou de phase et l'onduleur "voit" de l'injection au lieu de la consommation, faussant tout le pilotage (zero export, autoconsommation, Copilot).
1. Toujours clipser le CT sur un seul conducteur (la phase L, jamais phase + neutre ensemble).
2. La fleche du CT doit pointer du reseau vers la maison (sens de la consommation).
3. En triphase : meme phase partout — L1 onduleur = L1 energy meter = CT1 sur le fil L1. Un croisement = pilotage faux.
Coupez panneaux + batterie. Branchez une charge connue (~1000W) sur une seule phase. Le CT correspondant doit afficher une valeur positive. Si negatif : retournez la pince ou inversez ses fils. Repetez pour chaque phase.
Le cablage correct d'un energy meter et de ses pinces CT est un sujet complet en soi : fonctionnement d'un transformateur de courant, ratios (2000:1, etc.), cablage monophase et triphase, procedure de diagnostic detaillee, erreurs classiques...
Les erreurs frequentes
Si le CT est monte a l'envers, l'onduleur "voit" de l'injection quand la maison consomme. En mode Zero Export, il va reduire la production alors que la maison a besoin d'energie. En mode Copilot/Time of Use, tout l'arbitrage est inverse. C'est la cause n°1 des comportements "bizarres" apres une mise en service. Toujours verifier panneaux coupes + batterie off → valeur CT positive = correct.
"Une batterie de 5 kW" ne veut rien dire en soi. Est-ce 5 kW de puissance (debit de sortie) ou 5 kWh de capacite (reserve d'energie) ? Un client qui lit "5 kW" sur un devis peut croire qu'il a 5 heures d'autonomie, alors qu'il n'en a qu'une a pleine charge. Toujours preciser l'unite.
"100 Ah, c'est beaucoup !" — Pas forcement. 100 Ah a 12 V = seulement 1,2 kWh. 100 Ah a 51,2 V = 5,12 kWh. Les Ah seuls ne suffisent jamais, il faut toujours les combiner avec la tension pour obtenir les kWh.
A puissance egale, une batterie 48V necessite 8 fois plus de courant qu'une batterie 400V. Exemple : 4 800 W = 100 A sous 48V (cable 25 mm²) mais seulement 12 A sous 400V (cable 6 mm²). Oublier cette relation P = U × I conduit a des cables sous-dimensionnes, des pertes par effet Joule et des risques d'echauffement.
Un panneau de 400 Wc ne produit 400 W que dans des conditions de laboratoire (STC : 25°C, irradiance 1000 W/m²). En Belgique, la production reelle annuelle tourne autour de 900 kWh par kWc installe. En hiver, un panneau 400 Wc peut ne sortir que 50-100 W aux heures de pointe.
Questions frequentes
Quelle est la difference entre kW et kVA ?
Pourquoi ma batterie 15 kWh n'offre-t-elle que 13 kWh utilisables ?
Comment convertir rapidement des Ah en kWh ?
kWh = (V × Ah) / 1 000
Exemples :
• 100 Ah × 51,2 V / 1 000 = 5,12 kWh
• 314 Ah × 51,2 V / 1 000 = 16,08 kWh
• 280 Ah × 768 V / 1 000 = 215 kWh (systeme HV industriel)
Pourquoi les panneaux sont notes en Wc (Watt-crete) et pas en kWh ?
Quelle section de cable pour ma batterie 48V ?
Utilisez Solar Study pour dimensionner panneaux et batterie en quelques clics.