Calculateur électrique van : batterie et panneau solaire

La méthode en trois formules

Tout le dimensionnement électrique d'un van tient dans trois lignes de calcul. Elles s'enchaînent : la sortie de l'une est l'entrée de la suivante. C'est pour cela que l'ordre compte, et que commencer par « il me faut quelle batterie ? » revient à répondre avant d'avoir posé la question.

1. Le bilan de consommation. Pour chaque appareil, on multiplie sa puissance par son temps d'usage quotidien, et on additionne :

Wh/jour = Σ (puissance en W × heures d'usage par jour)

Le piège classique porte sur les heures. Un frigo n'est pas « allumé 24 h » au sens du calcul : son compresseur fonctionne par cycles, et c'est la durée cumulée de ces cycles qu'il faut compter. À l'inverse, un convertisseur laissé sous tension consomme vraiment 24 h sur 24, même quand rien n'est branché dessus.

2. La batterie. On convertit des wattheures en ampères-heures, puis on divise par la profondeur de décharge admissible, parce qu'une batterie ne se vide jamais entièrement :

Ah = (Wh/jour × jours d'autonomie × 1,1) ÷ tension nominale ÷ profondeur de décharge

Le facteur 1,1 absorbe les pertes réelles : rendement de charge et de décharge, chute de tension dans les câbles, rendement d'un convertisseur s'il y en a un. La profondeur de décharge est le paramètre qui change tout, et c'est là que les technologies divergent.

3. Le solaire. On ne divise pas par 24 heures mais par le nombre d'heures équivalentes de plein soleil : la durée pendant laquelle le panneau produirait sa puissance nominale s'il la produisait en continu. Puis on tient compte du rendement du système :

Wc = Wh/jour ÷ heures équivalentes de plein soleil ÷ 0,7

Ce coefficient de 0,7 n'est pas une marge de prudence arbitraire : un panneau posé à plat sur un pavillon, chauffé par son propre fonctionnement, poussiéreux et relié à un régulateur qui a lui-même un rendement, ne délivre pas ses watts de plaque.

Pourquoi le frigo domine presque toujours le bilan

Dans un van, la hiérarchie des consommateurs surprend souvent. On imagine que l'ordinateur ou l'éclairage pèsent lourd ; en réalité, le premier poste est presque toujours le froid, et l'écart n'est pas serré. La raison est structurelle : c'est le seul appareil qui travaille en permanence, y compris la nuit, y compris quand vous n'êtes pas dans le véhicule.

Un frigo à compression 12 V tire couramment 40 à 55 W quand son compresseur tourne. Ce qui varie énormément, c'est le taux de fonctionnement : par 15 °C dehors, avec un meuble correctement isolé et une porte qu'on ouvre trois fois par jour, on peut descendre à l'équivalent de 5 ou 6 heures par jour. Par 32 °C, avec la porte qui s'ouvre à chaque passage, on monte facilement au-delà de 12 heures. Le même appareil peut donc consommer du simple au double selon la saison et selon la façon dont il est encastré.

Trois leviers agissent réellement sur ce poste, et aucun n'a à voir avec la batterie : isoler le meuble du frigo comme on isole une paroi, ménager une vraie circulation d'air derrière le condenseur (un frigo encastré sans grille étouffe et tourne en continu), et éviter de le placer contre une paroi exposée au soleil de l'après-midi. Gagner 100 Wh par jour sur le frigo coûte moins cher que d'ajouter la batterie correspondante.

Deuxième poste inattendu : le convertisseur laissé en veille. Six à dix watts consommés en permanence, cela fait 150 à 240 Wh par jour, soit parfois plus que tout votre éclairage et vos recharges de téléphone réunis. Un interrupteur dessus est la modification la plus rentable d'un circuit 12 V.

LiFePO4 ou AGM : ce que le calcul montre

Le calculateur affiche les deux technologies côte à côte parce que c'est la comparaison la plus parlante : à besoin identique, l'AGM demande à peu près le double de capacité nominale. Ce n'est pas de la mauvaise volonté, c'est arithmétique — on ne descend pas une batterie plomb au-delà de 50 % de décharge sans raccourcir sévèrement sa durée de vie, là où une LiFePO4 encaisse 80 à 90 % sans broncher.

• Énergie utile : à capacité nominale égale, la LiFePO4 restitue environ 1,7 à 1,8 fois plus d'énergie exploitable.
• Poids et volume : pour une même énergie utile, le lithium pèse environ trois fois moins — un argument de charge utile, pas de confort, quand on est proche du PTAC.
• Durée de vie : les LiFePO4 se comptent en milliers de cycles, les AGM en centaines, et le nombre annoncé chute vite si l'on décharge profondément.
• Tension sous charge : la LiFePO4 tient une tension quasi constante jusqu'en fin de décharge ; une AGM s'effondre progressivement, ce qui fait varier les performances des appareils.
• Le froid : c'est le vrai point faible du lithium. La plupart des LiFePO4 ne doivent pas être chargées sous 0 °C sans préchauffage ou coupure gérée par le BMS. En van d'hiver non chauffé en permanence, cela se prépare.

Un dernier point que le calcul ne montre pas : une batterie ne se remplace pas seule. Passer d'AGM à LiFePO4 suppose que le chargeur, le régulateur solaire et l'organe de recharge depuis l'alternateur soient capables de sortir le bon profil de charge. C'est un choix qui se fait au moment de concevoir le circuit, pas cinq ans après.

Comment lire les fourchettes de résultats

Aucun des trois résultats n'est un nombre unique, et c'est volontaire. La borne basse correspond aux hypothèses favorables (décharge profonde assumée, bon ensoleillement), la borne haute aux hypothèses prudentes. La bonne façon de s'en servir :

Pour la batterie, visez la borne haute si vous stationnez souvent plusieurs jours au même endroit, si vous voyagez hors saison, ou si votre bilan comporte des postes très variables (chauffage, froid en été). Visez la borne basse si vous roulez tous les jours ou presque : la recharge par l'alternateur compense largement.

Pour le solaire, la contrainte est souvent physique avant d'être budgétaire. Le pavillon d'un fourgon compact n'accepte qu'une surface limitée, encore réduite par le lanterneau, les barres et l'antenne. Si la fourchette dépasse ce que le toit peut accueillir, ce n'est pas le calcul qui est faux : c'est qu'il faut soit réduire le bilan, soit accepter de dépendre d'une autre source de recharge une partie de l'année.

Enfin, ces trois calculs se refont. Un bilan établi avant le montage est une prévision ; le seul chiffre fiable est celui que donne un shunt installé sur le circuit, qui compte les ampères-heures réellement entrés et sortis. Si vous ne deviez ajouter qu'un instrument à votre installation, ce serait celui-là.

Questions fréquentes

Combien de temps peut-on rester sans rouler avec sa batterie ?

Cela dépend du rapport entre votre consommation quotidienne et l'énergie réellement disponible. Avec un bilan de l'ordre de 600 à 800 Wh par jour, une batterie LiFePO4 de 100 Ah offre en pratique environ un jour à un jour et demi d'autonomie sans aucun apport solaire, et une AGM de 100 Ah environ la moitié. Le calculateur affiche la capacité correspondant au nombre de jours que vous visez ; en usage réel, l'apport solaire allonge cette durée en été et l'allonge beaucoup moins en hiver.

Peut-on recharger la batterie auxiliaire en roulant ?

Oui, c'est même la source de recharge la plus régulière en dehors de l'été. La recharge depuis l'alternateur passe par un organe dédié (coupleur-séparateur ou chargeur DC-DC selon le véhicule), et elle apporte typiquement quelques dizaines à quelques centaines de wattheures par heure de route selon le matériel installé. Un ordre de grandeur courant : une à deux heures de route couvrent une bonne partie d'une journée de consommation modérée. Sur les véhicules récents à alternateur intelligent, un chargeur DC-DC est généralement nécessaire pour que la recharge se fasse correctement.

Pourquoi le frigo pèse-t-il autant dans le bilan ?

Parce qu'il est le seul appareil qui fonctionne 24 heures sur 24. Un frigo à compression 12 V tire souvent 40 à 55 W, mais son compresseur ne tourne que par cycles : on compte en général l'équivalent de 6 à 12 heures de fonctionnement par jour selon la température extérieure, l'isolation du meuble et la fréquence d'ouverture. Cela représente couramment 250 à 500 Wh par jour, soit à lui seul entre un tiers et la moitié d'un bilan typique.

LiFePO4 ou AGM : laquelle choisir ?

À capacité nominale égale, une LiFePO4 restitue nettement plus d'énergie utile qu'une AGM parce qu'on peut la décharger beaucoup plus profondément (de l'ordre de 80 à 90 % contre environ 50 %), elle est plus légère et encaisse un nombre de cycles bien supérieur. L'AGM reste plus simple, tolère mieux le froid en charge et coûte moins cher à l'achat. Le point de vigilance principal du lithium : la plupart des LiFePO4 ne doivent pas être chargées sous 0 °C sans système de préchauffage ou de coupure intégré.

Le solaire suffit-il en hiver ?

Rarement, sous nos latitudes. En France, on compte environ 4 à 5 heures équivalentes de plein soleil par jour en été, 2,5 à 3,5 en mi-saison et seulement 1,5 à 2 en hiver, avec en plus des journées où le ciel couvert divise encore la production. Un dimensionnement qui couvre le besoin en hiver par le solaire seul aboutit à une surface de panneaux que le pavillon d'un fourgon ne peut souvent pas accueillir. La solution habituelle est de combiner : solaire pour la belle saison, recharge par l'alternateur en roulant, et recharge sur secteur quand c'est possible.

Pour aller plus loin

Une fois le dimensionnement posé, le sujet suivant est l'ordre dans lequel on construit : l'électricité se passe derrière l'isolation et avant les meubles, et s'y prendre à l'envers coûte une dépose complète. Voir l'aménagement de fourgon dans le bon ordre pour situer l'étape électrique dans le chantier.