Cable général d’alimentation électrique, cuivre ou aluminium?

Dans la plupart des cas, le câble d’alimentation électrique générale est du ressort du gestionnaire de réseau électrique. Mais quand la longueur de raccordement est trop importante (branchement dit de type 2), c’est l’électricien qui est en charge de ce calcul.

Et pour ce câble électrique, il y a deux choix: câble en cuivre ou en aluminium.

• Quelle est la différence entre ces deux câbles?
• Pourquoi choisir un câble électrique en cuivre ou en aluminium?
• Comment dimensionner ces câbles?

Câble cuivre et aluminium, points communs et différences:

Deux matériaux conducteurs:

Le cuivre et l’aluminium, avant d’être des métaux, sont des éléments chimiques. Sous forme solides de métaux, ils ont une caractéristique commune à tous les métaux: il sont conducteurs d’électricité.

Le cuivre et l’aluminium laissent dont le courant électrique circuler. Il servent de ce fait à la fabrication de fils électriques.

La conductivité, l’élément différenciant:

Les métaux sont caractérisés notamment par la capacité à laisser passer le courant électrique. On parle de conductivité électrique. Elle s’exprime en Siemens par mètre (S/m).

Plus cette conductivité est élevée, moins il y a de résistance au passage du courant électrique.

Le cuivre excelle dans ce domaine car il a la deuxième meilleure conductivité électrique parmi les métaux.

Voici les valeurs de conductivité électrique par type de métal.

• L’argent avec 63 10⁶ Siemens/m.
• Le cuivre avec une conductivité électrique 59,6 10⁶ Siemens/m.
• L’or avec 45,2 10 10⁶ Siemens/m.
• L’aluminium avec 37,7 10⁶ Siemens/m.

L’aluminium est donc conducteur mais à moindre mesure par rapport au cuivre.

L’argent quand à lui est  « champion » devant le cuivre.  Mais il est beaucoup plus cher au kilo, ce qui l’élimine de l’équation pour servir de matériau conducteur, au même titre que l’or.

L’argent est un très bon conducteur électrique mais le prix est très élevé

La résistivité, notion connexe:

Conductivité et résistivité électrique sont des notions liées mathématiquement.

De ce fait, la résistivité électrique du cuivre et de l’aluminium sont différentes.

C’est une notion qui a son importance dans le calcul de dimensionnement de la section de câble électrique, je l’explique dans la suite.

Poids et coût:

L’aluminium est peut être moins conducteur mais il a deux atouts par rapport au cuivre:

• Il est plus léger, c’est pourquoi il est utilisé pour le transport du courant électrique sur les lignes aériennes.
• Il est entre 3 et 4 fois moins cher que le cuivre au kilo (valeur à ajuster en fonction des cours des métaux). Un avantage de taille quand il faut tirer un câble électrique sur un longueur importante.

Choisir un câble en cuivre ou en aluminium?

A la lecture de la conductivité, on se dit qu’il vaut mieux choisir un cable en cuivre.

Mais pour une alimentation électrique longue distance, la question du prix se pose rapidement. Et c’est la que l’aluminium sort son épingle du jeu.

Effectivement, même si il faut augmenter la section d’un câble en aluminium pour avoir la même conductivité électrique, le rapport cout/section devient vite intéressant pour l’aluminium.

En prenant pour exemple une ligne d’alimentation de longueur 50m avec une puissance d’abonnement monophasée de 12KvA (60A) on obtient les sections suivantes:

• Câble d’alimentation cuivre: 35mm2 (chute de tension 1,71%).
• Câble électrique en aluminium: 50mm2 (chute de tension 1,93%).

Un rapide chiffrage chez un fournisseur de matériel électrique donne un avantage pour le câble avec des conducteurs électriques en aluminium.

Attention ce chiffrage fluctue selon les fournisseurs et les cours des métaux:

En haut un câble électrique en aluminium de 50mm2. La section équivalente en cuivre en dessous en 35mm2.

Même en prenant un câble aluminium en 70mm2 pour avoir une chute de tension inférieure à celle du cuivre, on obtient une différence de prix avec un net avantage pour l’aluminium:

Même avec un câble électrique aluminium en 70mm2, la différence de prix est encore en faveur de l’aluminium par rapport au cuivre

Dimensionner les câbles aluminium et cuivre pour une alimentation électrique générale:

La chute de tension électrique différe en fonction du câble électrique:

Formule de la chute de tension électrique:

Dimensionner un câble électrique revient à chercher la section nécessaire des conducteurs qui sont dans le câble. Pour rappel, cette section s’exprime en mm2.

Pour faire ce calcul de dimensionnement d’une alimentation électrique générale, qu’elle soit en cuivre ou en aluminium, on utilise trois paramètres:

• La longueur de l’alimentation.
• La puissance de l’abonnement.
• La chute de tension admise sur cette ligne d’alimentation.

Ces trois données doivent être connues pour pouvoir calculer la section des conducteurs électriques.

Pour la longueur, cela dépend directement du plan de masse. La puissance est déterminée en fonction des besoins du logement. La chute de tension est quand à elle estimée pour qu’elle ait le moins d’impact sur l’installation. On peut prendre une valeur arbitraire de départ de 1%.

En partant de ces informations, il faut utiliser la formule de la chute de tension électrique. On fixe cette valeur de chute de tension et avec les paramètres de longueur et d’intensité max de l’abonnement on en déduit la section du câble.

Je ne vais pas plus loin sur cette notion de chute de tension car je lui ai consacré un article complet ici. L’important c’est de comprendre que dans ce calcul, le type de câble utilisé, cuivre ou aluminium, a une importance.

Je prends donc comme exemple la formule de chute de tension en monophasé pour illustrer mon explication.

La résistivité cuivre et aluminium en question:

C’est dans cette expression mathématique que l’utilisation du cuivre ou de l’aluminium entre en jeu.

En effet, dans la formule de la chute de tension théorique, il y a un facteur R, la « Résistance Linéique ». Le calcul de cette résistance prend en compte la résistivité du conducteur.

Je l’ai expliqué au dessus, cette résistivité est en rapport directe avec la conductivité du métal conducteur utilisé. Elle varie donc entre le cuivre et l’aluminium.

L’aluminium a une résistivité linéique (résistance sur la longueur) plus importante que celle du cuivre.

Il en résulte que la section du câble électrique à utiliser est donc plus importante en Aluminium qu’en Cuivre pour un même courant d’utilisation.

Exemple de dimensionnement d’une alimentation électrique:

Pour éclaircir les informations précédentes, un exemple n’est pas de trop.

Je prends une maison alimentée en 12KVA (60A) monophasée, avec une alimentation électrique de 47m de long.

La chute de tension sur cette ligne est fixée initialement pour le calcul à 1%.

• Avec une alimentation cuivre, on arrive à une section de 58mm2. En utilisant un câble de 50mm2 on porte la chute de tension à 1,16%.
• En choisissant une alimentation aluminium, on arrive à une section de 92mm2. Avec un câble de 70mm2 on porte la chute de tension à 1,31%.

Ou acheter du câble cuivre ou aluminium pour une alimentation électrique générale?

L’achat de câble électrique pour effectuer une branchement électrique général se fait en général en magasin physique. Les fournisseurs de matériel électrique comme Rexel, Sonepar, Yesss Electrique pour ne citer qu’eux répondent à ces besoins.

Ils ont du stock (surtout en cuivre) et peuvent être mis en concurrence.

Mais on peut aussi trouver son bonheur en ligne. C’est le cas notamment ici chez ManoMano qui propose des câbles électriques Aluminium de diamètre important à la coupe.

Conclusion:

En dimensionnement d’alimentation électrique générale, le cuivre n’est pas forcément une obligation.

Au contraire, dés lors qu’on augmente en section on a tout intérêt à choisir l’Aluminium qui coute moins cher. Il faut juste adapter les calculs en prenant en compte la conductivité plus réduite de ce métal.