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Champs électromagnétiques

Généralités sur les champs électromagnétiques

Le champ électromagnétique est la composition de deux champs vectoriels : le champ électrique et le champ magnétique.

Champ électrique
Le champ électrique est généré par la tension. Son amplitude E s’exprime en volt par mètre (V/m).

Champ magnétique
Le champ magnétique est généré par le courant. Le champ magnétique B s’exprime en tesla (T) ou gauss (G).

Champ électromagnétique continu ou alternatif
Si le courant et la tension sont continus (cas des modules PV et du câblage DC), on parle alors de champ électromagnétique continu, de même nature que le champ naturel terrestre.

Si le courant et la tension sont alternatifs (cas de l'onduleur, en sortie et du câblage qui le relie au réseau), on parle alors de champ électromagnétique alternatif, à basse ou haute fréquence.

L’amplitude des champs électriques et magnétiques est directement liée à l'amplitude de la tension et du courant en jeu : plus la tension et le courant sont élevés, plus l’amplitude des champs électriques et magnétiques est élevée. L’amplitude des champs électriques et magnétiques dépend également de la nature des tensions et des courants et varie donc d’un appareil à l’autre.

Ordres de grandeur et limites d'exposition

L’ensemble de la population est exposée aux champs électromagnétiques, notamment à l'intérieur des habitations du fait du câblage électrique du logement et de l'usage d’appareils électroménagers.

Dans son rapport daté de 2010, l’Agence Française de Sécurité Sanitaire de l'Environnement et du Travail (AFFSET) indique que le champ magnétique à l’intérieur des logements serait de l'ordre de 0,2 μT [[Effets sanitaires des champs électromagnétiques extrêmement basses fréquences, rapport d’expertise collective, Agence Française de Sécurité Sanitaire de l'Environnement et du Travail, mars 2010]]. Ce rapport fournit également des mesures de champ électrique et de champ magnétique d’appareils électroménagers et d’infrastructures de transport et de distribution d’électricité.

Appareil Point de mesure Champ électrique Champ magnétique
Radio réveil à 30 cm 16-30 V/m 0,08- 0,14 μT
Machine à café expresso à 30 cm 8 V/m 0,7 μT
Grille pain à 30 cm 10 V/m 0,21 μT
Four à micro-ondes à 30 cm 4-13 V/m 3,6 - 7 μT
Table à induction à 30 cm 32 V/m 0,2 μT
Téléviseur LCD à 30 cm 75 V/m 0,01 μT
Réseau de distribution BT sous la ligne 9 V/m 0,4 μT
Réseau distribution HTA 20 kV sous la ligne 250 V/m 6 μT
Réseau transport HTB 400 kV sous la ligne 5 000 V/m 30 μT

Mesures sur des installations de faible puissance (<10kW)

Mesures effectuées sur des installations photovoltaïques de faible puissance (P<10 kW), pour des champs de 50Hz

Les mesures présentées ci-dessous sont issues d’une étude scientifique [[Safigianni, A. S., Tsimtsios A. M., Electric and Magnetic Fields Due to the Operation of Roof Mounted Photovoltaic Systems, PIERS Proceedings, Stockholm, Sweden, Aug. 12–15, 2013]] publiée en 2013 lors du symposium Progress in Electromagnetics Research (PIERS). Dans le cadre de cette étude, le champ électrique et le champ magnétique de 3 installations photovoltaïques ont été mesurés de façon détaillée. Les mesures ont été effectuées en toiture à proximité immédiate des modules photovoltaïques selon une trame d’environ 2m par 2m à une hauteur de 1m.

La quatrième ligne correspond à une étude [[Guldberg, P. H., Study of acoustic and EMF levels from solar photovoltaic projects, INCE, CCM, Tech. Environmental Inc. for Massachusetts Clean Energy Center, 2012]] sur une installation en toiture dont les mesures ont été prises à l’intérieur, dans la pièce située directement sous les modules PV.

Puissance totale Puissance délivrée au moment de la mesure Champ électrique - ensemble des points de mesure Champ électrique - points spécifiques Champ magnétique - ensemble des points de mesure Champ magnétique - points spécifiques
8,05 kWc 6,4 kW (79%) de l’ordre de 2 V/m 28,9 V/m, à proximité immédiate d’un câble de puissance inférieur à 0,5 μT 3,5 et 4,2 μT, à proximité immédiate des onduleurs
4,8 kWc 4,6 kW (95%) entre 22 et 36 V/m présence d’une ligne de distribution à basse tension inférieur à 0,6 μT 24 μT, au niveau de l’onduleur
9,8 kWc 8,4 kW (85%) entre 2,2 et 3 V/m 2 V/m au niveau de l’onduleur inférieur à 1,2 μT 12 μT,au niveau de l’onduleur
8,6 kWc 4,2 kW (49%) inférieur au bruit de fond de 5 V/m idem au niveau de l'onduleur inférieur à 0,15 μT inférieur à 1 μT, à 1m de l'onduleur

 

Mesures effectuées sur des installations PV de forte puissance (P>1MW)

Mesures effectuées sur des installations PV de forte puissance (P>1MW), pour des champs de 50Hz

Les mesures présentées ci-dessous sont issues d’une étude scientifique [[Guldberg, P. H., Study of acoustic and EMF levels from solar photovoltaic projects, INCE, CCM, Tech. Environmental Inc. for Massachusetts Clean Energy Center, 2012]] publiée en 2012 pour le compte du Massachusetts Clean Energy Center et portent sur 3 parcs photovoltaïques de puissance supérieure à 1 MW.

Installation Puissance totale Nombre d'onduleurs Puissance délivrée au moment de la mesure Champ électrique - au niveau de la clôture Champ électrique - à proximité des onduleurs Champ magnétique - au niveau de la clôture Champ magnétique - à proximité des onduleurs
Site 1 3,5 MW 7 x 500 kW 3,5 MW (100%) inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur à 5 V/m sauf en un point particulier où une valeur de 10 V/m a été mesurée. inférieur à 0,3 μ T de l’ordre de 50 μT à 1m ; de l’ordre de 0,05 μT à 5m
Site 2 1 MW 2 x 500 kW 1 MW (100%) inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur à 0,04 μ T de l’ordre de 50 μT à env. 1m ; de l’ordre de 0,02 μT, après 3 m
Site 3 1,375 MW 2 x 500 et 1 x 375 kW 1,2 MW (87%) inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur à 0,04 μ T de l’ordre de 50 μT à env. 1m ; de l’ordre de 0,02 μT après 3 mètres



Les enjeux environnementaux

Etapes & acteurs
d’un projet photovoltaïque

les étapes d’un projet
Il est recommandé dans tous les cas, que l'onduleur ne soit pas situé dans une pièce à vivre.

Cas d'une installation solaire photovoltaïque

En cas d'absence d'ensoleillement (période nocturne notamment), le courant et la tension sont nuls dans les modules photovoltaïques et les câbles du côté DC ; ils sont très faibles au niveau de l'onduleur (en veille, alimenté par le réseau). Ainsi, l'installation photovoltaïque ne génère pas de champ électromagnétique pouvant affecter la qualité du sommeil des habitants.

L'amplitude des champs électriques et magnétiques est inversement proportionnelle au carré de la distance à la source (amplitude proportionnelle à 1/d2). La stratégie de l’éloignement à la source est donc très efficace : lorsqu’on double la distance à la source, le champ est diminué d’un facteur 4.

Le champ électro-magnétique s'atténue fortement avec la distance. Etant donné les niveaux de courant et de tension en jeu dans les modules photovoltaïques, le champ électromagnétique qu'il génère est très faible à 50 cm ; les niveaux sont plus élevés pour les onduleurs et les valeurs sont nettement plus faibles de 1 à 5 m de distance, comme précisé dans les mesures détaillées ci-dessous.

Par ailleurs, les champs électriques sont bloqués ou atténués par la plupart des matériaux et des objets (parois, murs, bâtiments, arbres, …) alors que les champs magnétiques traversent, quant à eux, la plupart des matériaux. La stratégie d’écran est donc efficace pour les champs électriques mais plus compliquée à mettre en œuvre pour les champs magnétiques.

Ainsi, le boîtier métallique de l'onduleur protège du champ électrique ; il est moins efficace pour le champ magnétique.

Compatibilité électromagnétique (CEM) et CEME (compatibilité électromagnétique environnementale)

Par ailleurs, il est important de ne pas confondre les normes CEM et CEME :

  • Compatibilité électromagnétique (CEM) : le champ électromagnétique émis ne perturbe pas les autres appareils électriques.

Au sein de l'Union Européenne, le marquage CE implique le respect des exigences imposées en matière de CEM.

  • Compatibilité électromagnétique environnementale (CEME) : le champ électromagnétique émis ne porte pas atteinte aux êtres vivants.
Dernière Mise à jour : 09/09/2019
Article précédent
Article suivant Ordres de grandeur et limites d'exposition

Valeurs limites d'exposition

Les valeurs limites d’exposition du public sont définies en Europe par la recommandation européenne du 12 juillet 1999 et en France par le décret N° 2002-775 du 3 mai 2002.

A la fréquence de l'électricité domestique, 50 Hz, les valeurs limites sont de :
- 100 microteslas (µT) pour le champ magnétique
- 5 kV/m pour le champ électrique.

Dernière Mise à jour : 09/09/2019
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Article suivant Mesures sur des installations de faible puissance (<10kW)

Pour les installations photovoltaïques de puissance inférieure à 10 kW :

 

  • le champ électrique mesuré à proximité immédiate de modules et des onduleurs est inférieur à 5 V/m sauf en cas de présence d’équipement électrique particulier (réseau de distribution basse tension par exemple).
  • le champ magnétique mesuré à proximité immédiate des modules photovoltaïques reste inférieur à 1,5 μ T.
  • le champ magnétique mesuré au niveau de l’onduleur peut atteindre des valeur de l’ordre de 120 μ T mais tombe à moins de 1μ T au-delà d’une distance de 1 mètre.
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Article suivant Mesures effectuées sur des installations PV de forte puissance (P>1MW)

Pour les installations photovoltaïques de puissance supérieure à 1 MW :

 

  • le champ électrique mesuré à proximité immédiate de modules et des onduleurs est inférieur à 5 V/m sauf en un point particulier où une valeur de 10 V/m a été mesurée.
  • le champ magnétique mesuré à proximité des modules photovoltaïques au niveau de la clôture périphérique reste inférieur à 0,5 μ T.
  • le champ magnétique mesuré au niveau des onduleurs peut atteindre des valeur de l’ordre de 50 μ T à 1 mètre mais tombe à moins de 0,05 μ T au-delà d’une distance de 3 à 5 mètres.
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Etapes & acteurs
d’un projet photovoltaïque

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Champs électromagnétiques

Généralités sur les champs électromagnétiques

Le champ électromagnétique est la composition de deux champs vectoriels : le champ électrique et le champ magnétique.

Champ électrique
Le champ électrique est généré par la tension. Son amplitude E s’exprime en volt par mètre (V/m).

Champ magnétique
Le champ magnétique est généré par le courant. Le champ magnétique B s’exprime en tesla (T) ou gauss (G).

Champ électromagnétique continu ou alternatif
Si le courant et la tension sont continus (cas des modules PV et du câblage DC), on parle alors de champ électromagnétique continu, de même nature que le champ naturel terrestre.

Si le courant et la tension sont alternatifs (cas de l'onduleur, en sortie et du câblage qui le relie au réseau), on parle alors de champ électromagnétique alternatif, à basse ou haute fréquence.

L’amplitude des champs électriques et magnétiques est directement liée à l'amplitude de la tension et du courant en jeu : plus la tension et le courant sont élevés, plus l’amplitude des champs électriques et magnétiques est élevée. L’amplitude des champs électriques et magnétiques dépend également de la nature des tensions et des courants et varie donc d’un appareil à l’autre.

Il est recommandé dans tous les cas, que l'onduleur ne soit pas situé dans une pièce à vivre.

Cas d'une installation solaire photovoltaïque

En cas d'absence d'ensoleillement (période nocturne notamment), le courant et la tension sont nuls dans les modules photovoltaïques et les câbles du côté DC ; ils sont très faibles au niveau de l'onduleur (en veille, alimenté par le réseau). Ainsi, l'installation photovoltaïque ne génère pas de champ électromagnétique pouvant affecter la qualité du sommeil des habitants.

L'amplitude des champs électriques et magnétiques est inversement proportionnelle au carré de la distance à la source (amplitude proportionnelle à 1/d2). La stratégie de l’éloignement à la source est donc très efficace : lorsqu’on double la distance à la source, le champ est diminué d’un facteur 4.

Le champ électro-magnétique s'atténue fortement avec la distance. Etant donné les niveaux de courant et de tension en jeu dans les modules photovoltaïques, le champ électromagnétique qu'il génère est très faible à 50 cm ; les niveaux sont plus élevés pour les onduleurs et les valeurs sont nettement plus faibles de 1 à 5 m de distance, comme précisé dans les mesures détaillées ci-dessous.

Par ailleurs, les champs électriques sont bloqués ou atténués par la plupart des matériaux et des objets (parois, murs, bâtiments, arbres, …) alors que les champs magnétiques traversent, quant à eux, la plupart des matériaux. La stratégie d’écran est donc efficace pour les champs électriques mais plus compliquée à mettre en œuvre pour les champs magnétiques.

Ainsi, le boîtier métallique de l'onduleur protège du champ électrique ; il est moins efficace pour le champ magnétique.

Compatibilité électromagnétique (CEM) et CEME (compatibilité électromagnétique environnementale)

Par ailleurs, il est important de ne pas confondre les normes CEM et CEME :

  • Compatibilité électromagnétique (CEM) : le champ électromagnétique émis ne perturbe pas les autres appareils électriques.

Au sein de l'Union Européenne, le marquage CE implique le respect des exigences imposées en matière de CEM.

  • Compatibilité électromagnétique environnementale (CEME) : le champ électromagnétique émis ne porte pas atteinte aux êtres vivants.

Ordres de grandeur et limites d'exposition

L’ensemble de la population est exposée aux champs électromagnétiques, notamment à l'intérieur des habitations du fait du câblage électrique du logement et de l'usage d’appareils électroménagers.

Dans son rapport daté de 2010, l’Agence Française de Sécurité Sanitaire de l'Environnement et du Travail (AFFSET) indique que le champ magnétique à l’intérieur des logements serait de l'ordre de 0,2 μT [[Effets sanitaires des champs électromagnétiques extrêmement basses fréquences, rapport d’expertise collective, Agence Française de Sécurité Sanitaire de l'Environnement et du Travail, mars 2010]]. Ce rapport fournit également des mesures de champ électrique et de champ magnétique d’appareils électroménagers et d’infrastructures de transport et de distribution d’électricité.

Appareil Point de mesure Champ électrique Champ magnétique
Radio réveil à 30 cm 16-30 V/m 0,08- 0,14 μT
Machine à café expresso à 30 cm 8 V/m 0,7 μT
Grille pain à 30 cm 10 V/m 0,21 μT
Four à micro-ondes à 30 cm 4-13 V/m 3,6 - 7 μT
Table à induction à 30 cm 32 V/m 0,2 μT
Téléviseur LCD à 30 cm 75 V/m 0,01 μT
Réseau de distribution BT sous la ligne 9 V/m 0,4 μT
Réseau distribution HTA 20 kV sous la ligne 250 V/m 6 μT
Réseau transport HTB 400 kV sous la ligne 5 000 V/m 30 μT

Valeurs limites d'exposition

Les valeurs limites d’exposition du public sont définies en Europe par la recommandation européenne du 12 juillet 1999 et en France par le décret N° 2002-775 du 3 mai 2002.

A la fréquence de l'électricité domestique, 50 Hz, les valeurs limites sont de :
- 100 microteslas (µT) pour le champ magnétique
- 5 kV/m pour le champ électrique.

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Mesures sur des installations de faible puissance (<10kW)

Mesures effectuées sur des installations photovoltaïques de faible puissance (P<10 kW), pour des champs de 50Hz

Les mesures présentées ci-dessous sont issues d’une étude scientifique [[Safigianni, A. S., Tsimtsios A. M., Electric and Magnetic Fields Due to the Operation of Roof Mounted Photovoltaic Systems, PIERS Proceedings, Stockholm, Sweden, Aug. 12–15, 2013]] publiée en 2013 lors du symposium Progress in Electromagnetics Research (PIERS). Dans le cadre de cette étude, le champ électrique et le champ magnétique de 3 installations photovoltaïques ont été mesurés de façon détaillée. Les mesures ont été effectuées en toiture à proximité immédiate des modules photovoltaïques selon une trame d’environ 2m par 2m à une hauteur de 1m.

La quatrième ligne correspond à une étude [[Guldberg, P. H., Study of acoustic and EMF levels from solar photovoltaic projects, INCE, CCM, Tech. Environmental Inc. for Massachusetts Clean Energy Center, 2012]] sur une installation en toiture dont les mesures ont été prises à l’intérieur, dans la pièce située directement sous les modules PV.

Puissance totale Puissance délivrée au moment de la mesure Champ électrique - ensemble des points de mesure Champ électrique - points spécifiques Champ magnétique - ensemble des points de mesure Champ magnétique - points spécifiques
8,05 kWc 6,4 kW (79%) de l’ordre de 2 V/m 28,9 V/m, à proximité immédiate d’un câble de puissance inférieur à 0,5 μT 3,5 et 4,2 μT, à proximité immédiate des onduleurs
4,8 kWc 4,6 kW (95%) entre 22 et 36 V/m présence d’une ligne de distribution à basse tension inférieur à 0,6 μT 24 μT, au niveau de l’onduleur
9,8 kWc 8,4 kW (85%) entre 2,2 et 3 V/m 2 V/m au niveau de l’onduleur inférieur à 1,2 μT 12 μT,au niveau de l’onduleur
8,6 kWc 4,2 kW (49%) inférieur au bruit de fond de 5 V/m idem au niveau de l'onduleur inférieur à 0,15 μT inférieur à 1 μT, à 1m de l'onduleur

 

Pour les installations photovoltaïques de puissance inférieure à 10 kW :

 

  • le champ électrique mesuré à proximité immédiate de modules et des onduleurs est inférieur à 5 V/m sauf en cas de présence d’équipement électrique particulier (réseau de distribution basse tension par exemple).
  • le champ magnétique mesuré à proximité immédiate des modules photovoltaïques reste inférieur à 1,5 μ T.
  • le champ magnétique mesuré au niveau de l’onduleur peut atteindre des valeur de l’ordre de 120 μ T mais tombe à moins de 1μ T au-delà d’une distance de 1 mètre.
Article précédent Ordres de grandeur et limites d'exposition
Article suivant Mesures effectuées sur des installations PV de forte puissance (P>1MW)

Mesures effectuées sur des installations PV de forte puissance (P>1MW)

Mesures effectuées sur des installations PV de forte puissance (P>1MW), pour des champs de 50Hz

Les mesures présentées ci-dessous sont issues d’une étude scientifique [[Guldberg, P. H., Study of acoustic and EMF levels from solar photovoltaic projects, INCE, CCM, Tech. Environmental Inc. for Massachusetts Clean Energy Center, 2012]] publiée en 2012 pour le compte du Massachusetts Clean Energy Center et portent sur 3 parcs photovoltaïques de puissance supérieure à 1 MW.

Installation Puissance totale Nombre d'onduleurs Puissance délivrée au moment de la mesure Champ électrique - au niveau de la clôture Champ électrique - à proximité des onduleurs Champ magnétique - au niveau de la clôture Champ magnétique - à proximité des onduleurs
Site 1 3,5 MW 7 x 500 kW 3,5 MW (100%) inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur à 5 V/m sauf en un point particulier où une valeur de 10 V/m a été mesurée. inférieur à 0,3 μ T de l’ordre de 50 μT à 1m ; de l’ordre de 0,05 μT à 5m
Site 2 1 MW 2 x 500 kW 1 MW (100%) inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur à 0,04 μ T de l’ordre de 50 μT à env. 1m ; de l’ordre de 0,02 μT, après 3 m
Site 3 1,375 MW 2 x 500 et 1 x 375 kW 1,2 MW (87%) inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur au brut de fond de 5 V/m inférieur à 0,04 μ T de l’ordre de 50 μT à env. 1m ; de l’ordre de 0,02 μT après 3 mètres



Pour les installations photovoltaïques de puissance supérieure à 1 MW :

 

  • le champ électrique mesuré à proximité immédiate de modules et des onduleurs est inférieur à 5 V/m sauf en un point particulier où une valeur de 10 V/m a été mesurée.
  • le champ magnétique mesuré à proximité des modules photovoltaïques au niveau de la clôture périphérique reste inférieur à 0,5 μ T.
  • le champ magnétique mesuré au niveau des onduleurs peut atteindre des valeur de l’ordre de 50 μ T à 1 mètre mais tombe à moins de 0,05 μ T au-delà d’une distance de 3 à 5 mètres.
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