Les câbles CC sous-dimensionnés provoquent des chutes de tension, des pertes de puissance et des risques d'incendie. Les câbles surdimensionnés gaspillent de l’argent en cuivre. L'objectif du dimensionnement des câbles est de trouver la section minimale qui transporte en toute sécurité le courant de conception avec une chute de tension et une augmentation de température acceptables tout au long de la durée de vie de 25 ans du câble. Ce guide couvre les étapes d'ingénierie pour le dimensionnement des câbles CC depuis les chaînes photovoltaïques jusqu'à l'onduleur, conformément aux pratiques CEI 60364 et EN 50618.
Étape 1 : Déterminer le courant de conception
Pour un câble de chaîne PV, le courant de fonctionnement maximum est le courant de court-circuit (Isc) du module au STC. Le câble doit supporter ce courant sans dépasser son courant nominal dans les pires conditions de fonctionnement.
Le courant de conception pour les câbles de chaîne CC est :
Idesign = 1,25 × Isc(STC)
Le facteur 1,25 prend en compte les conditions d'irradiation supérieures à 1 000 W/m² (qui se produisent brièvement lors d'événements de renforcement des limites des nuages) et fournit une marge de sécurité conformément à la norme CEI 60364-7-712.
Pour un module typique de 400 Wc avec Isc = 10,0 A : Idesign = 12,5 A par string.
Pour un câble de sortie de combineur desservant N chaînes en parallèle : Idesign = 1,25 × Isc × N.
Étape 2 : Appliquer un déclassement de température
Les courants nominaux des câbles sont spécifiés à une température ambiante de référence (généralement 30°C pour les câbles enterrés, 40°C pour les conduits/air libre). À des températures plus élevées, le câble doit être déclassé :
| Température ambiante | Facteur de déclassement (câble Cu, isolation XLPE) |
|---|---|
| 30°C (référence) | 1.00 |
| 40°C | 0.87 |
| 50°C | 0.71 |
| 60°C | 0.50 |
| 70°C | 0,00 (câble ne convient pas au-dessus de 70°C pour le XLPE standard) |
Dans les climats chauds où les surfaces du toit atteignent 60 à 70 °C, les câbles acheminés le long de la face inférieure des panneaux doivent utiliser des câbles avec des températures nominales plus élevées (câbles PV évalués à 120 °C ou 150 °C — certifiés EN 50618) plutôt que le XLPE standard à 90 °C. Spécifiez toujours la température d'installation, et non la température de l'air ambiant, lors du dimensionnement des câbles dans les climats chauds.
Étape 3 : Appliquer le déclassement de la méthode d'installation
Les câbles placés dans un conduit ou regroupés chauffent plus que les câbles isolés à l'air libre. Le facteur de déclassement de la méthode d'installation :
| Méthode d'installation | Facteur de déclassement |
|---|---|
| Câble unique, air libre | 1.00 |
| 2 câbles se touchant, air libre | 0.87 |
| 3 câbles en formation plate, air libre | 0.79 |
| 3 câbles en conduit (pas plus de 2 circuits) | 0.70 |
| Câbles en goulotte en saillie | 0.75 |
Pour le calibre de câble minimum requis : Irated(min) = Idesign ÷ (déclassement de température × déclassement d'installation)
Exemple : courant de conception de 12,5 A, température ambiante de 50 °C, dans un conduit :
Irrité (min) = 12,5 ÷ (0,71 × 0,70) = 12,5 ÷ 0,497 = 25.2 Calibre minimum du câble
D'après les tableaux de câbles, un câble PV en cuivre de 4 mm² (EN 50618) a une valeur nominale à l'air libre d'environ 50 A, ce qui après déclassement donne 50 × 0,497 = 24,8 A — légèrement insuffisant. Préciser 6 mm² (évalué ~ 65 A, déclassé à 32,3 A) - adéquat avec marge.
Étape 4 : Vérifiez la chute de tension
La chute de tension dans les câbles de chaîne CC réduit la plage de fonctionnement MPPT de l'onduleur et provoque des pertes de puissance résistive. La chute de tension maximale acceptable pour les câbles de chaîne est généralement :
- 1% de Vmpp chez STC — pour des installations de haute qualité
- 2% de Vmpp chez STC — maximum acceptable (guide CEI 60364)
Formule de chute de tension : ΔV = 2 × L × I × ρ / A
Où L = longueur du câble unidirectionnel (m), I = courant de conception (A), ρ = résistivité (0,0175 Ω·mm²/m pour le cuivre), A = section du câble (mm²). Le facteur 2 tient compte des conducteurs positifs et négatifs.
Pour un tronçon de string de 100 m (unidirectionnel), 12,5 A, câble 4 mm² :
ΔV = 2 × 100 × 12,5 × 0,0175 / 4 = 10,9 V
Si Vmpp par chaîne = 30 modules × 32 V = 960 V, alors 10,9/960 = 1,14 % — acceptable. Pour une course de 200 m, la chute de tension double pour atteindre 2,3 %, ce qui dépasse la limite de 2 %. Augmentez la taille à 6 mm² ou réduisez la longueur de la corde.
Étape 5 : Sélectionnez le câble
Les câbles PV DC doivent être certifiés selon la norme EN 50618 (ou équivalent CEI 62930) pour les applications photovoltaïques extérieures. Certifications clés :
- Résistance aux UV: Les câbles photovoltaïques doivent résister à plus de 25 ans d'exposition aux UV sans se fissurer
- Température nominale: Câbles norme EN 50618 calibrés 90°C en continu. Spécifiez 120°C ou 150°C pour les installations sur toit en climat chaud
- Tension du système: Doit être évalué pour la tension du système — 1 000 V ou 1 500 V
- Sans halogène: Exigé par la plupart des normes pour les installations où l'émission de fumées toxiques en cas d'incendie est un problème
Sections transversales courantes utilisées dans l'énergie solaire : 4 mm² (résidentiel, chaînes C&I courtes), 6 mm² (la plupart des câbles de chaîne C&I), 10 mm² (sorties du combineur, trajets plus longs), 16 mm² ou 25 mm² (câbles principaux CC des combineurs à l'onduleur).