Production Énergétique des Panneaux Solaires
Comprendre la Production Énergétique des Panneaux Solaires
Un groupe d’ingénieurs souhaite installer un système de panneaux solaires photovoltaïques pour alimenter un petit bâtiment de bureau. Ils visent à maximiser l’efficacité du système tout en respectant les contraintes budgétaires et spatiales. L’objectif de cet exercice est de calculer la puissance électrique produite par le système solaire et d’évaluer si elle répond aux besoins énergétiques du bâtiment.
Données fournies:
- Surface disponible pour les panneaux: 50 m².
- Irradiance solaire moyenne: 5 kWh/m²/jour (représente l’énergie solaire reçue par mètre carré par jour).
- Rendement des cellules photovoltaïques: 18%.
- Consommation énergétique quotidienne du bâtiment: 65 kWh/jour.
Questions:
1. Calcul de l’énergie solaire totale reçue par jour: Calculez l’énergie solaire totale reçue par toute la surface destinée aux panneaux solaires en une journée.
2. Calcul de la puissance électrique totale produite par les panneaux: Utilisez le rendement des cellules photovoltaïques pour estimer la quantité d’énergie électrique que les panneaux peuvent produire à partir de l’énergie solaire reçue.
3. Evaluation des besoins énergétiques: Comparez l’énergie produite par les panneaux solaires à la consommation énergétique quotidienne du bâtiment pour déterminer si les panneaux peuvent couvrir les besoins énergétiques.
4. Réflexion sur l’amélioration du système: Proposez des améliorations ou des modifications qui pourraient être apportées au système pour augmenter son efficacité ou sa capacité à répondre aux besoins du bâtiment, par exemple en augmentant la surface des panneaux ou en utilisant des panneaux d’un meilleur rendement.
Correction : Production Énergétique des Panneaux Solaires
1. Calcul de l’énergie solaire totale reçue par jour
Utilisons la formule pour l’énergie solaire totale reçue par jour :
- Energie solaire totale (kWh/jour):
\[ = \text{Surface (m²)} \times \text{Irradiance solaire (kWh/m²/jour)} \]
Substituons les valeurs :
\[ = 50 \, \text{m²} \times 5 \, \text{kWh/m²/jour} \] \[ = 250 \, \text{kWh/jour} \]
La surface des panneaux reçoit 250 kWh d’énergie solaire par jour.
2. Calcul de la puissance électrique totale produite par les panneaux
Utilisons le rendement des cellules photovoltaïques pour estimer la puissance électrique produite :
- Puissance produite (kWh/jour):
\[ = \text{Energie solaire totale (kWh/jour)} \times \text{Rendement} \]
Substituons les valeurs en utilisant le rendement de 18% (ou 0.18 en forme décimale) :
\[ = 250 \, \text{kWh/jour} \times 0.18 \] \[ = 45 \, \text{kWh/jour} \]
Les panneaux produisent 45 kWh d’électricité par jour.
3. Evaluation des besoins énergétiques du bâtiment
Comparons la puissance produite avec la consommation énergétique quotidienne du bâtiment :
- Pourcentage des besoins couverts:
\[ = \left(\frac{\text{Puissance produite (kWh/jour)}}{\text{Consommation énergétique (kWh/jour)}}\right) \times 100\% \]
Substituons les valeurs :
\[ = \left(\frac{45 \, \text{kWh/jour}}{65 \, \text{kWh/jour}}\right) \times 100\% \] \[ \approx 69.23\% \]
Les panneaux solaires couvrent environ 69.23% des besoins énergétiques du bâtiment.
4. Réflexion sur l’amélioration du système
Pour augmenter la couverture des besoins énergétiques, les ingénieurs pourraient envisager plusieurs options :
- Augmenter la surface des panneaux si l’espace le permet, ou
- Utiliser des panneaux avec un meilleur rendement (plus de 18%).
En résumé, bien que le système actuel fournisse une partie substantielle de l’énergie nécessaire, il y a encore une marge pour améliorer la capacité ou l’efficacité afin de mieux répondre aux besoins du bâtiment.
Production Énergétique des Panneaux Solaires
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