kWh, kW, kVA, Volt, Ampère : maîtrisez les unités de mesure électriques

Une gestion saine de votre entreprise passe forcément par une bonne maîtrise de vos consommations énergétiques, notamment électriques.

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Que vous soyez un industriel avec des procédés fortement consommateurs ou que vous souhaitiez réduire la facture d’énergie de vos locaux, comprendre les unités de valeur et leurs conversions associées présente de nombreux bénéfices. 

Optimiser vos coûts, éviter le sur ou sous-dimensionnement (parfois très coûteux !), négocier plus facilement vos contrats avec vos fournisseurs d’électricité ou encore anticiper vos besoins énergétiques en fonction de votre croissance.

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À l’heure où l’efficacité énergétique est au cœur des préoccupations, ces unités sont également des outils essentiels pour définir, mesurer et suivre vos objectifs RSE.

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Pourtant, kWh, kW, kVA, volt, ampère sont souvent mal compris et confondus. Ces méprises peuvent conduire à des erreurs d’interprétation sur les factures, les contrats et dans le dimensionnement des installations.

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Alors, à quoi font-ils référence ? Quels sont leurs impacts concrets dans la gestion énergétique de votre entreprise ?

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Le Lab des Energies répond à toutes vos questions et vous présente 4 cas concrets d’application et d’optimisation pour votre activité.

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kVA, kW, kWh, volt, ampère : à quoi correspondent ces unités ?

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Avant de plonger tête baissée dans vos factures et relevés de consommation à la recherche de coûts à optimiser, il est essentiel de bien comprendre ces unités et ce qu’elles indiquent pour prendre des décisions éclairées. 

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Le volt (V) : la tension électrique

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Le volt (V) est certainement l’unité la plus connue du grand public. Elle mesure la « pression » qui pousse le courant dans le réseau. Dans le cadre d’une entreprise, deux niveaux de tension électrique sont couramment utilisés :

• Le 230 V monophasé, qui est suffisant pour alimenter les petits équipements de bureaux (ordinateurs, imprimantes, éclairage etc.)
•  Le 400 V triphasé, qui est réservé aux installations industrielles (machines de production, équipements de manutention, etc.) et à tous les autres équipements fortement consommateurs d’énergie (ascenseurs, ventilation industrielle, etc.). Le triphasé offre plus de puissance disponible et une meilleure répartition de la charge sur l’installation électrique. 

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💡 Bon à savoir : La plupart des machines industrielles et professionnelles ne fonctionnent qu’en 400 V triphasé ! Si vous envisagez l’installation de machines professionnelles dans votre atelier, vérifiez bien que vos locaux sont équipés d’une installation électrique adaptée, la mise à niveau pouvant s’avérer très coûteuse. 

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L’ampère (A) : l’intensité du courant

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L’ampère (A) permet de mesurer l’intensité du courant électrique dans un circuit. Il joue un rôle central dans le dimensionnement de la protection des installations et des personnes.

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Le différentiel protège les personnes contre les chocs électriques. Le disjoncteur sécurise l’installation en coupant le courant quand celui-ci devient trop fort. Il évite la surchauffe et les risques d’incendie.

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Alors comment choisir un disjoncteur adapté en fonction des ampères ? En entreprise, les circuits de petits matériels informatiques et d’éclairage sont souvent protégés par des disjoncteurs de 32 A, tandis que les installations triphasées peuvent être protégées jusqu’à 125 A par phase.

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Si vous prévoyez d’installer des machines industrielles sans vérifier leur compatibilité avec le fonctionnement de vos disjoncteurs, vous risquez une coupure brutale de l’alimentation pour protéger l’installation électrique.

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Cela peut entraîner un arrêt immédiat de la production, un échauffement des câbles ou encore la casse de vos équipements. 

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💡 Volt / Ampère : ne les confondez plus grâce à l’image de l’eau !

Dans le cas du réseau d’eau, la tension (Volt) s’apparente à la pression dans les tuyaux. Le courant (l’Ampère) correspond lui au débit d’eau, soit à la quantité d’eau qui circule dans le tuyau (nombre de litres / secondes). De même, avec l’exemple d’une cascade : la tension (Volt) mesure la chute d’eau : plus la cascade sera haute, plus la force sera forte. L’intensité (l’Ampère) correspond à la quantité d’eau qui tombe par seconde.

Attention, à ne pas confondre avec le volt-ampère (VA), ou kVA, décrit dans la suite de l’article.

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Le kilowatt (kW) : la puissance électrique

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À l’origine, le watt mesure la puissance électrique active, c’est-à-dire la vitesse à laquelle l’énergie est consommée.

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Dans ce cadre, 1 kilowatt (kW) est équivalent à 1000 watts (W). Le kilowatt (kW) est l’unité de mesure la plus utilisée dans un cadre professionnel, notamment pour mesurer la puissance instantanée appelée par un équipement industriel.

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💡 À savoir Le kilowatt permet d’identifier les postes énergivores dans l’entreprise (four industriel, machine à injection etc.). Il sert aussi à anticiper l’impact d’un nouvel équipement sur l’installation électrique et les contrats de consommations existants.

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Dans le cas d’une nouvelle installation électrique, calculer la puissance nécessaire en kilowatts pour faire fonctionner tous vos équipements permettra de bien dimensionner votre installation, disjoncteurs et contrats électriques. 

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Tableau d’équivalences : W et kW, MW, GW, TW

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Le kilowattheure (kWh) : l’énergie consommée

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Le kilowattheure (kWh) mesure l’énergie consommée par une installation et sert d’unité de mesure sur les factures d’énergie.

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Il se calcule en multipliant la puissance des appareils par leurs durées de fonctionnement. Le kWh permet donc de suivre vos consommations énergétiques ou bien de calculer le retour sur investissement de vos équipements.

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Il sert également de référence dans les audits énergétiques, notamment dans le cadre de démarches RSE (ISO 50 001, HQE etc.). 

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Attention ! Il ne faut pas confondre le kilowatt (kW) et le kilowattheure (kWh), sous peine de mal interpréter votre facture d’électricité. 

• Le kW est un coût fixe. Il détermine la puissance disponible dans votre contrat, qui vous sera facturé même si vous ne consommez rien. Plus la puissance disponible nécessaire est grande, plus l’abonnement est coûteux.
• Le kWh est un coût variable. Il dépend de votre consommation effective : plus la consommation est grande, plus la facture est élevée. 

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👉 Pour connaître le prix du kilowattheure (kWh) pour les professionnels, consultez notre article dédié !

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Le kilovoltampère (kVA) : la puissance souscrite

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Le kilovoltampère (kVA) permet de mesurer la puissance souscrite dans le cadre de votre contrat. C’est la capacité maximale que votre installation électrique peut appeler au réseau.

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Pour choisir la bonne capacité de son contrat en kVA, il est essentiel de calculer en amont les kW nécessaires au fonctionnement de votre activité.

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Cela vous permettra de comparer les tarifs d’abonnement électrique selon leur puissance en kVA et de choisir le plus adapté à votre situation.

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⚠️ À retenir : 1 kVA ≈ 0,8 à 0,9 kW utilisable selon le cos φ (cos φ = 0,8 ou 0,95).

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Souscrire à un contrat avec la bonne puissance en kVA a un impact direct sur votre rentabilité et la continuité de votre activité professionnelle :

• Si la puissance souscrite est trop faible, vous allez être soumis à des coupures électriques pouvant impacter négativement votre activité.
• Si à l’inverse elle est surdimensionnée, votre abonnement sera trop cher par rapport à votre besoin et vous perdrez de l’argent. Cela a un impact sur la partie fixe de votre facture.

Comment convertir les unités électriques ? Formules et méthodes

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Maintenant que vous connaissez les principales unités de mesure, voici les conversions électriques essentielles à maîtriser.

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Selon votre besoin, elles peuvent permettre de calculer votre consommation réelle, de dimensionner correctement vos installations, d’en vérifier l’efficacité ou, si besoin, de les optimiser.

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Convertir kW en kWh : calculer la consommation réelle

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Convertir les kW en kWh a deux objectifs. D’une part, la conversion permet de connaître précisément la consommation réelle de vos équipements, ce qui impacte directement votre rentabilité.

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D’autre part, convertir les kW en kWh vous assure que la capacité souscrite dans votre abonnement soit correcte.

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📍 Formule :

Énergie (kWh) = Puissance (kW) × Temps (h)

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Voici un exemple concret :

• Équipement : une machine de 15 kW fonctionnant 8h/jour, 220 jours/an
• Pour calculer sa consommation annuelle = 15 × 8 × 220 = 26 400 kWh/an‍
• À 0,12 €/kWh, son coût annuel sera de 3 168 €

La conversion kVA en kW : comprendre le facteur de puissance (cos φ)

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Pour convertir des kVA en kilowatt (kW), il est essentiel de prendre en compte le cos φ. Aussi appelé facteur de puissance (PF), le cos φ est le pourcentage de l’électricité appelée sur le réseau qui sert réellement.

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Le cos φ mesure donc le déphasage entre la tension et l’intensité : il indique l’efficacité de l’utilisation de l’énergie et varie entre 0 et 1 (ou 0 % et 100 %).

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Il est important de noter que de nombreux moteurs et machines ont un cos φ plus faible : le réseau doit fournir plus de puissance pour le même travail.

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📍 Formule pour calculer le cos φ :
cos φ = P (puissance active en W) / S (puissance apparente en VA)

cos φ = kW / kVA

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 Il est essentiel de prendre en compte le cos φ dans vos calculs et estimations puisqu’il a un impact direct sur les coûts fixes de votre facture d’électricité !

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📍 Formule clé : kW = kVA × cosφ

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Voici un exemple concret :

• Contrat de 100 kVA avec cos φ = 0,85
• Puissance active disponible = 100 × 0,85 = 85 kW
• Impact business : 15 % de capacité "perdue" en puissance réactive

Les valeurs typiques par type d'installation :

• Bureaux tertiaires : cos φ = 0,95 à 0,98
• Industrie avec moteurs récents : cos φ = 0,85 à 0,92
• Industrie avec moteurs anciens non compensés : cos φ = 0,70 à 0,80

l'installation de batteries de condensateurs peut améliorer le cos φ et libérer de la capacité. Ils permettent de diminuer le courant total demandé au réseau. 

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💡 Comprendre le cos φ avec l’image du camion et de son chargement

Pour mieux comprendre le cos φ, voici une analogie avec la logistique. Le camion représente le réseau électrique et l’électricité envoyée s’apparente à son chargement. Si le camion est bien rempli pour son voyage : le cos φ est proche de 1 (tout l’espace sert). Si une partie du camion est vide : le cos φ est plus bas.

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Formules de bases : laquelle appliquer selon le type d'alimentation ?

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Les formules suivantes permettent de bien dimensionner une installation électrique, de choisir le bon abonnement (kVA) et donc d’éviter les surcoûts.

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Dans le cas de petits ateliers ou de bureaux avec des prises classiques :

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Courant monophasé (230V) :

Puissance (W) = Tension (V) × Intensité (A)

P = U ×I

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Pour les zones de production ou les moteurs, compresseurs, pompes, machines industrielles, fours ou encore climatisation et groupes froids :

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Courant triphasé (400V) :

Puissance (W) = √3 × Tension (V) × Intensité (A) × cos φ

P = 1,732 × U × I × cosφ

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Convertir kVA en Ampères : bien dimensionner les protections de l’installation

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La conversion des kVA en Ampères est utile pour choisir les disjoncteurs qui protégeront votre installation. En effet, les kVA représentent la puissance maximale pouvant être appelée.

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Les ampères, eux, indiquent l’intensité du courant circulant dans les câbles. Comme les protections électriques sont toujours calibrées en fonction du courant, connaître ce dernier permet de prévenir les surcharges, l’échauffement des câbles et les déclenchements intempestifs.

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Cette conversion est donc indispensable pour garantir à la fois la sécurité et le bon fonctionnement de l’installation.

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Voici les équivalences à connaître :

• 1000 VA = 1 kVA.
•  1000 W = 1 kW.
• 1 kW = 1 kVA
•  1000 VA = 1 kVA = 1000 W = 1 kW.

Voici les formules à connaître :

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Monophasé 230V :

I (A) = P (kVA) × 1000 / 230

I (A) = kVA × 4,35

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Triphasé 400V :

I (A) = P (kVA) × 1000 / (√3 × 400

I (A) = kVA × 1,44

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Voici un exemple :

• Installation triphasée de 36 KVa
• Intensité = 36 × 1,44 = 52 A
•  Disjoncteur nécessaire : calibre 63 A (calibre normalisé supérieur)

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Tableau de synthèse : correspondances Puissance / Intensité

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Cas pratiques : quand ces conversions deviennent-elles stratégiques ?

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Cas pratique n°1 : l’installation de bornes de recharge (IRVE)

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Que votre entreprise soit tenue d’installer des bornes de recharge (loi LOM) ou que cela relève de votre propre initiative, cette démarche nécessite une analyse préalable de votre installation et de vos contrats d'électricité.

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Exemple : Une entreprise dispose d'un contrat de 72 kVA (triphasé) et souhaite installer 4 bornes de 22 kW.

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Voici la méthode de calcul à effectuer :

• ‍Calculer la puissance totale des bornes : 4 × 22 = 88 kW‍
• Intégrer le cos φ = 0,95 : les besoins en kVA sont de 88 / 0,95 = 92,6 kVA
• Diagnostic : L’installation dépasserait le cadre du contrat actuel.

Les solutions :

• Augmenter la puissance souscrite (+21 kVA), entraînant nécessairement un surcoût sur l’abonnement
• Installer un système de pilotage énergétique (load management) : la puissance délivrée par une ou plusieurs bornes de recharge peut être limitée grâce à un système de pilotage énergétique.
• Échelonner les recharges en dehors des heures de pointe.

💰Retour sur investissement : Un load management (3 000 - 5 000 €) évite un surcoût d'abonnement de 500-800 €/an.

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Cas pratique n°2 : l’audit de facture et l’optimisation tarifaire

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Comment optimiser votre facture afin de réduire vos coûts en électricité ? Voici la méthode à suivre en 3 étapes :

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Analyser la puissance atteinte en comparaison de la puissance souscrite :

• Relever la "Puissance Max Atteinte" (kVA ou kW selon le compteur) sur les 12 derniers mois,
• Comparer cette donnée avec la "Puissance Souscrite" en kVA indiquée sur votre contrat.

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Identifier le sur/sous-dimensionnement de votre contrat : 

• Votre contrat est surdimensionné : si la puissance atteinte < 85 % de la puissance souscrite pendant 10 mois / 12.
• Votre contrat est sous-dimensionné : si vous observez des dépassements réguliers, qui sont généralement facturés plus chers.

Calculer le potentiel d'économies

• Voici un exemple de gains possibles : Dans le cas d’un surdimensionnement, passer d’une puissance souscrite de 150 kVA à 120 kVA permet de faire l’économie de 30 kVA × 80 €/kVA/an (tarif en vigueur) soit 2 400 €/an !

Cas pratique n°3 : le changement d'un équipement de production

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Vous envisagez peut-être de changer une de vos machines industrielles et vous vous interrogez sur son impact sur votre consommation électrique ?

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La première chose à faire est de prendre connaissance des données de la plaque signalétique fixée directement sur l’équipement, principalement sur le moteur ou le bâtiment.

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Voici un exemple de données affichées :

• Puissance : 30 kW
• Tension : 400 V triphasé
•  cos φ = 0,85

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Une fois ces données récoltées, vous pouvez dérouler les étapes de validation suivantes, sur la base de l’exemple ci-dessus :

1. Calculer l'intensité nécessaire
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I = P / (√3 × U × cos φ)

I = 30 000 / (1,732 × 400 × 0,85)

I = 51 A

Rappel :

I : intensité, en ampères

P : puissance active (en watts, W)

√3 : facteur lié au triphasé

U : tension (en volts, V)

cos φ : facteur de puissance

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Vérifier le disjoncteur du TGBT (Tableau Général Basse Tension)

• L’intensité calculée étant de 51 A, un disjoncteur ≥ 63 A est nécessaire.
• Si le disjoncteur actuel est de 50 A, une mise à niveau obligatoire

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Vérifier la puissance souscrite globale dans le contrat

• Convertir la puissance de la machine kW en kVA = 30 kW / 0,85 (cos φ) = 35,3 kVA
•  Ajouter cette puissance aux autres équipements en fonctionnement simultané
• Comparer le chiffre à la puissance souscrite au contrat actuel

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💡 Notre conseil  : Anticiper ces calculs évite des arrêts de production et des interventions d'urgence coûteuses !

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Cas pratique n°4 : le dimensionnement d'une installation photovoltaïque

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Une installation photovoltaïque peut couvrir une partie de vos consommations électriques.

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Avant de vous lancer, vous devez d’abord déterminer la puissance crête à installer et le pourcentage de votre consommation que celle-ci doit couvrir.

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La puissance crête correspond à la quantité maximale d’électricité qu’une installation photovoltaïque peut fournir lorsque les conditions sont idéales.

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Elle s’exprime en watt-crête (Wc) ou kilowatt-crête (kWc). 1 kWc installé peut produire de 850 à 1 350 kWh par an, en fonction du niveau d’ensoleillement de la zone géographique.

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Par exemple :

• Votre consommation annuelle est de 200 000 kWh.
• Votre objectif est de couvrir 30 % de vos besoins en autoconsommation, soit 60 000 kWh.
• La production grâce au photovoltaïque moyenne est estimée à 1 200 kWh/kWc/an (selon votre région)
• La puissance de crête à installer est donc de 60 000 / 1 200 = 50 kWc

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Quels impacts sur votre contrat d’électricité ?

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• Vérifier que l’injection réseau ne nécessite pas de renforcement : avant toute installation, le fournisseur ou gestionnaire du réseau vérifiera que votre installation photovoltaïque ne produira pas d’électricité en excès, auquel cas il demandera un renforcement du réseau en amont pour éviter une surcharge.
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•  Adapter la puissance souscrite si vous passez en autoconsommation avec revente de surplus : si vous optez pour l’autoconsommation, vous consommerez en priorité l’électricité issue de votre installation photovoltaïque et le surplus sera réinjecté dans le réseau. Dans ce cadre, la puissance souscrite du contrat (kVA) peut devenir trop faible ou trop élevée selon les nouveaux besoins avec l’installation.

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Comprendre les unités électriques, kWh, kW, kVA, volt, ampère, va bien au-delà d’une simple culture générale, c’est le premier pas pour tendre vers l’efficacité énergétique.

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Elles vous permettent d’éviter les écueils d’une mauvaise installation électrique et de réduire vos factures d’électricité.

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Pour faciliter la gestion énergétique de votre entreprise, des solutions de monitoring (sous-comptage) peuvent aussi vous aider à prévenir les mauvaises surprises.