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Autonomie d’un onduleur et dimensionnement des batteries

L’autonomie d’un onduleur dépend de la charge réelle, de la capacité de la batterie le jour de la panne, de sa température et de son âge. Dimensionnez la batterie pour sa fin de vie, pas pour le jour de son installation. CSB recommande de remplacer une chaîne à 80 % de sa capacité nominale [1]. Une chaîne qui atteint tout juste la cible à neuf sera insuffisante bien avant son remplacement.

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En bref

  • L’autonomie dépend de: la charge mesurée en kW, la capacité de la batterie, sa température et son âge
  • Fin de vie de la batterie: remplacer à 80 % de la capacité nominale ou avant (CSB)[1]
  • Température: CSB prévoit un fonctionnement de 5 à 35 °C, avec une moyenne sous 25 °C[2]
  • Froid: Tripp Lite signale une autonomie réduite sous 10 °C[3]
  • Durée de vie du plomb-acide: en général de 3 à 5 ans, contre 10 à 15 pour le lithium-ion (Eaton)[4]

Décider à quoi sert l’autonomie

L’autonomie a un rôle, et ce rôle fixe le chiffre :

Site Ce que la batterie doit couvrir
Génératrice et commutateur de transfert Le démarrage de la génératrice et le transfert, avec une marge pour une deuxième tentative de démarrage
Sans génératrice Un arrêt ordonné des systèmes qui comptent, dans l’ordre où ils doivent s’arrêter
Local réseau sur la génératrice de l’immeuble Le délai avant que la génératrice de l’immeuble reprenne le circuit du local

Notez le chiffre avec sa raison à côté. Tout le reste se dimensionne à partir de lui.

Mesurer la charge, pas la plaque

Les valeurs de plaque sont des maximums. La charge qui compte est celle que porte l’onduleur, en kilowatts, lue sur son afficheur ou sur un analyseur pendant une période de pointe, plus la croissance prévue pendant la durée de vie de la chaîne. Une batterie dimensionnée selon les plaques est en général bien trop grosse. Une batterie dimensionnée sur une lecture d’un après-midi tranquille peut être trop petite.

Lire la courbe d’autonomie à cette charge

Les fabricants d’onduleurs et de batteries publient des courbes ou des calculateurs d’autonomie pour chaque configuration de batteries. L’autonomie n’est pas proportionnelle à la charge : diviser la charge par deux fait en général plus que doubler l’autonomie. Utilisez la courbe du modèle exact d’onduleur et de la configuration exacte de batteries, à la charge mesurée.

Ajouter les marges

  • Vieillissement : dimensionnez pour l’autonomie que donne la chaîne près de son remplacement, à 80 % de sa capacité nominale [1].
  • Chaleur : une batterie chaude vieillit plus vite. Le manuel de Tripp Lite réduit de moitié la durée de vie attendue pour chaque tranche de 10 °C au-dessus de 25 °C [5].
  • Froid : une batterie froide en donne moins; l’autonomie baisse sous 10 °C [3].
  • Croissance : la charge de la dernière année de la chaîne, pas de la première.
  • L’alerte de batterie faible : les dernières minutes ne sont pas une autonomie utilisable. Un appareil SmartOnline avertit quand il reste moins de 3 minutes [6], et vos scripts d’arrêt doivent finir avant.

Méthodes formelles

Les grandes chaînes stationnaires se dimensionnent selon l’IEEE 485 pour le plomb-acide et l’IEEE 1184 pour l’usage en onduleur. Pour la plupart des salles de serveurs, la courbe du fabricant avec les marges ci-dessus donne la même réponse.

Normes citées

  • IEEE 485
  • IEEE 1184 (cités comme références formelles, non résumés ici)

Questions fréquentes

Comment calculer l’autonomie d’un onduleur?

Mesurez la charge en kW, lisez la courbe d’autonomie du fabricant pour votre onduleur et votre configuration de batteries à cette charge, puis tenez compte de l’âge et de la température des batteries.

Pourquoi l’autonomie de mon onduleur est-elle plus courte que la courbe?

En général, les batteries sont plus vieilles ou plus chaudes que ne le suppose la courbe, la charge a augmenté, ou un bloc faible tire la chaîne vers le bas. Un essai de batteries et une lecture de charge montrent laquelle de ces causes joue.

Quelle marge faut-il prévoir sur une batterie d’onduleur?

Assez pour atteindre la cible d’autonomie quand la chaîne a vieilli jusqu’à son point de remplacement. CSB situe ce point à 80 % de la capacité nominale ou avant [1].

Les batteries lithium-ion changent-elles le dimensionnement?

Elles changent la durée de vie et le poids plus que la méthode. Eaton donne aux batteries lithium-ion d’onduleur de 10 à 15 ans, contre 3 à 5 pour le plomb-acide [4] : il y a donc moins de remplacements pendant la durée de vie de l’onduleur. Dimensionnez à partir des données d’autonomie propres au système lithium.

Sources

  1. CSB Energy Technology, VRLA Battery User Manual (Operation and Handling, Rev Dec 2024), failure modes table
  2. CSB Energy Technology, VRLA Battery User Manual (Operation and Handling, Rev Dec 2024), operating temperature
  3. Eaton (Tripp Lite), Tripp Lite by Eaton SmartOnline SU750-SU3000RTXLCD2U Owner's Manual 614-21325 Rev 05, section 5.1 (PDF p. 37)
  4. Eaton, Lithium-ion UPS FAQ, FAQ
  5. Eaton (Tripp Lite), Tripp Lite by Eaton SmartOnline SU750-SU3000RTXLCD2U Owner's Manual 614-21325 Rev 05, section 5.1, Equipment Care (PDF p. 37)
  6. Eaton (Tripp Lite), Tripp Lite by Eaton SmartOnline SU750-SU3000RTXLCD2U Owner's Manual 614-21325 Rev 05, section 4.7 (PDF p. 36)

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