Quelques rappels d’électricité et de physique ne font jamais de mal ! Ces notions sont utiles pour dimensionner vos besoins et faire les bons choix en matière de puissance de panneaux et de capacité de batterie.
La tension (Volt , V)
Le volt est l’unité de mesure de la tension électrique. Cela mesure la différence de potentiel électrique entre deux points dans un circuit électrique.
La tension peut être assimilée à la largeur d’une route. 12 Volts, c’est un sentier de randonnée abandonné, 11 000 Volts c’est une autoroute 8 voies. Plus la tension est élevée, plus les électrons pourront circuler librement.
La tension en entrée dans les batteries solaires est en général de 12 Volts (entre les panneaux et la batterie). En revanche, les appareils demandent souvent 220 V en sortie (prise électrique). C’est l’onduleur, ou le convertisseur de tension, qui transforment l’un en l’autre. Ils convertissent aussi le courant continu (DC) en courant alternatif (AC). Un chargeur de téléphone a une tension de 5 volts.
Le courant circule dans le sens inverse à la tension.
Ainsi, en connectant une batterie chargée 100% (ou un panneau solaire exposé au soleil, un adaptateur secteur) à un appareil dont la tension est inférieure à la source, on provoque un transfert d’énergie de la source vers l’appareil.
L’intensité (Ampère, A)
L’ampère est l’unité de mesure du courant électrique.
L’intensité peut être assimilée à la vitesse des véhicules qui circule. Une intensité d’un ampère, c’est la vitesse d’une tortue, 1000 ampères c’est un avion supersonique.
L’intensité d’un chargeur de téléphone varie entre 1 et 2 ampères.
La puissance (Watt, W)
Le watt est l’unité de mesure de la puissance électrique.
Elle mesure la quantité d’énergie électrique qui est transférée par unité de temps. La puissance est définie comme la somme de la tension (en volts) multipliée par le courant (en ampères).
P watt = U volt x I ampère
La puissance est une mesure de débit, de flux : pour reprendre notre analogie c’est le volume qui circule. Plus la route est large et plus les véhicules sont rapides, plus le début sera élevé.
En revanche, si l’intensité est faible (nombre d’ampères faible), on aura beau mettre une tension élevée, cela restreindra forcément la puissance.
De même avec une très forte intensité, mais une tension faible.
Faire passer une tension élevée dans un appareil à intensité faible peut provoquer un court-circuit : les véhicules sont très rapides mais le chemin trop étroit. Il faut protéger cette circulation d’énergie afin d’éviter d’endommager le matériel.
De façon plus générale, dès que l’on travaille en puissance élevée (Watts élevés), il faut veiller à protéger le matériel : vérifier la capacité des les câbles à transmettre de flux, et la capacité de l’appareil à le recevoir, ou à disjoncter en cas d’excès de capacité (batterie pleine par exemple).
La capacité (Ampère heure, Ah)
Les ampères-heures (Ah) mesurent la quantité d’électricité stockée dans une batterie. Plus le nombre d’Ah est élevé, plus la batterie peut fournir de courant pendant longtemps. Les ampères-heures peuvent être comparés à un tonneau rempli d’eau. Plus le tonneau a une grande capacité, plus il peut contenir d’eau. La vitesse à laquelle il se videra dépendra de l’intensité demandée par l’ouverture ou le tuyau d’arrosage. Une batterie de 100 Ah peut donc fournir 10 ampères pendant 10 heures, ou 5 ampères pendant 20 heures, etc. avant d’être totalement vide.
Même si les fabricants de batterie communiquent sur les Ah, la quantité d’énergie stockable au sein d’une batterie s’exprime dans le langage courant en Wh, car c’est dans cette unité que s’exprime la consommation des appareils.
L’énergie (watt-heure, Wh)
La watt-heure est l’unité de mesure de l’énergie électrique. Cela mesure la quantité d’énergie électrique qui est transférée dans le temps, généralement en heures. C’est comme la quantité d’eau qui est sortie d’un tuyau d’arrosage au cours d’une certaine période de temps. De la même manière, la quantité totale d’énergie électrique qui est transférée au cours d’une certaine période de temps est mesurée en watt-heures.
Sur les factures électriques, on utilise le kilowatt-heure (kWh).
- Une ampoule de 60 Watts laissée allumée pendant une heure = 60 Wattsheures = 0,06 kWh
- Un four à micro ondes à 900 Watts qui tourne pendant 3 minutes = 0,9 x 3 / 60 = 0,045 kWh.
watt-heures = puissance (en watts) x temps (en heures)
Dans ce cas, pour un four à micro-ondes de 900 watts:
watt-heures = 900 watts x (3 minutes / 60 minutes) = 900 x 0,05 = 45 watt-heures
La puissance apparente (Volt-ampère, VA)
Le volt-ampère est l’unité de mesure de la puissance apparente d’un circuit électrique. Cela mesure la quantité totale d’énergie électrique qui est disponible pour être utilisée dans un circuit. On l’emploie souvent par milliers (kVA : Kilovolt-ampère). C’est comme la quantité totale de pression et de débit d’eau dans un tuyau d’arrosage. Plus la pression est élevée et plus le débit est élevé, plus la quantité d’eau sera grande. De la même manière, plus la tension électrique est élevée et plus le courant est élevé, plus la quantité totale d’énergie électrique sera grande.
Il y a une notion de simultanéité dans cette mesure. Une puissance compteur de 6kVA (c’est le cas de la moitié des installations électriques domestiques en France), signifie que le logement peut peuvent prélever sur le réseau électrique 6000 Watts en même temps. C’est la raison pour laquelle certaines installations disjonctent lorsqu’on utilise beaucoup d’appareils au même moment (fer à repasser, machine à laver, micro-ondes).
