Bac S 2015 Liban Correction © http://labolycee.org Spécialité ...
Évaluer la puissance de crête d'un panneau photovoltaïque de surface 12 m²
puis déterminer son rendement dans le cas où la puissance lumineuse reçue par
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Spécialité EXERCICE III. AUTONOMIE ÉLECTRIQUE DUNE MAISON PASSIVE (5 points)
Question préalable :
Évaluer la puissance de crête dun panneau photovoltaïque de surface 12 m² puis déterminer son rendement dans le cas où la puissance lumineuse reçue par unité de surface est de 600 W/m².
Puissance de crête du panneau :
Sur la courbe intensité-tension, on lit Iopt = 15×3,8/7,2 = 7,9 A et Uopt = 200×3,5/5,7 = 123 V
Échelle des intensités : 7,2 cm ( 15 A
3,8 cm ( Iopt
Échelle des tensions : 5,7 cm ( 200 V
3,5 cm ( Uopt
On peut calculer la puissance de crête : Popt = Uopt.Iopt
Popt = 123 × 7,9 = 9,7×102 W
Rendement : rapport de la puissance crête sur la puissance lumineuse reçue par le panneau de 12 m²
· = EMBED Equation.DSMT4
· = EMBED Equation.DSMT4 = 0,13 = 13%
Problème
Une maison passive dont la surface de toiture est de 100 m² est en construction à Brest. Ses besoins en énergie primaire totale, électroménager inclus, sont évalués à 8400 kWh par an.
Linstallation de panneaux photovoltaïques sur le toit permettrait-elle de couvrir les besoins en énergie de cette habitation ?
Remarques préliminaires : les résultats de tous les calculs intermédiaires sont stockés en mémoire de la calculatrice, ainsi on travaille sans arrondir (même si sur la copie on écrit des valeurs arrondies).
Par ailleurs, il est important de structurer la rédaction, en indiquant clairement par des titres les étapes du raisonnement.
Puissance lumineuse par unité de surface :
L ensoleillement annuel moyen à Brest est indiqué sur la carte, il vaut E = 1310 kWh/m². Il s agit d une énergie par unité de surface.
À Brest, la durée d ensoleillement est de t = 1530 h.
E = P . t
On peut en déduire la puissance lumineuse par unité de surface : P = EMBED Equation.DSMT4 .
P = EMBED Equation.DSMT4 = 0,8562 kW = 856,2 W/m²
Rendement des panneaux solaires :
On refait la démarche employée dans la question préliminaire.
- Puissance de crête :
On va utiliser la courbe intensité-tension correspondant à une puissance lumineuse par unité de surface de 800 W/m², car cest la plus proche de la valeur calculée.
Sur la courbe intensité-tension, on lit Iopt = 15×5,2/7,2 = 11 A et Uopt = 200×3,6/5,7 = 126 V
Les valeurs non arrondies sont stockées en mémoire de la calculatrice.
Popt = Uopt.Iopt
Popt = 126 × 11 = 1368 W = 1,4×103 W avec deux chiffres significatifs.
calcul avec Uopt et Iopt non arrondies
- rendement dans ces conditions :
· = EMBED Equation.DSMT4
· = EMBED Equation.DSMT4 = 0,13 = 13% le rendement n a pas varié.
Cette étape du raisonnement n était pas utile.
Énergie électrique produite par m² de panneaux :
Ensoleillement à Brest : E = 1310 kWh/m²
En tenant compte du rendement de 13%, · = EMBED Eq$%1EGH\]¢£¤¬®Â~ Ç È Ë Î Ð Ñ ß à á ä å è ë î ï ù û öèöÜöèÎèöÆÁƵ}xq}mgmbm}xq}mgm} hBnH;
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Le rendement réel doit être légèrement supérieur à celui calculé avec la courbe de 800 W/m².
On peut conclure que les panneaux solaires produisent suffisamment délectricité pour couvrir les besoins.
