Séquence 24 : comment optimiser les apports solaires d'une installation photvoltaïque ? ( niveau 2 )
Séquence réalisée grâce aux très bons sites EF4 et Enertech.
Les systèmes photovoltaïques utilisent l'énergie la mieux répartie dans le monde : la lumière du soleil.
Le soleil fournit une énergie colossale à la Terre : 10.000 fois l’énergie nécessaire.
Mais le problème réside dans la forme de cette énergie qui n'est pas directement exploitable.
C’est pourquoi, on utilise des systèmes de conversion comme les panneaux solaires photovoltaïques qui permettent de convertir l'énergie lumineuse solaire ( la lumière du rayonnement solaire ) en énergie électrique.
ATTENTION : les panneaux solaires photovoltaïques sont souvent confondus avec les panneaux solaires thermiques qui eux, permettent de convertir l'énergie thermique solaire ( la chaleur du rayonnement solaire ) en énergie thermique ( de l'eau chaude par exemple ).
1- Ce travail est à ranger dans l'intercalaire :
Préserver les ressources ( économiser l'énergie et préserver l'environnement )
2- Sur une feuille simple, inscrire en titre :
Séquence 24 : comment optimiser les apports solaires d'une installation photvoltaïque ? ( niveau 2 )
3- Inscrire vos nom, prénom et classe dans la marge
4- A l'aide du paragraphe CI-DESSUS, recopier puis compléter les schémas de conversions ci-dessous :
5- Lire ATTENTIVEMENT les paragraphes CI-DESSOUS puis répondre aux questions :
NE PAS RECOPIER LES QUESTIONS MAIS REDIGER ET NUMEROTER LES REPONSES
Afin de maximiser la production d'électricité d'une installation photovoltaïque, il convient d'orienter les panneaux photovoltaïques de façon optimale afin de capter un maximum du rayonnement solaire.
Un panneau photovoltaïque placé perpendiculairement au rayonnement solaire captera davantage de rayons lumineux que la même surface disposée avec une orientation différente.
a- Combien de rayons reçoit le panneau solaire photvoltaïque 1 ?
b- Combien de rayons reçoit le panneau solaire photvoltaïque 2 ?
c- Comment doit donc être placé ( par rapport au rayonnement solaire ) un panneau solaire photvoltaïque pour capter un maximum de rayons lumineux ?
Ainsi, on distingue en général 3 types de structures : les panneaux fixes, les panneaux orientables et les panneaux mobiles.
Panneaux photovoltaïques fixes :
Les panneaux photovoltaïques fixes sont installés dans une position fixe ( azimut et inclinaison ) tout au long de l'année.
Sous nos latitudes, le rendement optimal est obtenu pour une orientation ( azimut ) au sud et une inclinaison de 35° par rapport à l'horizontale.
Si on s'écarte de cette position, le rendement diminue.
Panneaux photovoltaïques orientables :
Sur des panneaux photovoltaïques orientables, on modifie MANUELLEMENT TOUS LES MOIS l'inclinaison par rapport à l'horizontale des panneaux pour maximiser la production mensuelle d'électricité.
Par facilité, on peut également choisir une inclinaison pour l'été et une autre pour l'hiver.
Par souci d'accessibilité, on installe généralement ce genre de panneaux au sol ou sur des toits plats.
Panneaux photovoltaïques mobiles ( ou suiveur solaire ou encore tracker solaire ) :
L’objectif du système de panneaux photovoltaïques mobiles est de suivre le soleil tout au long de la journée.
Pour cela, la structure possède deux degrés de liberté : une rotation horizontale pour régler l’azimut et une rotation verticale pour l'inclinaison.
Ce système permet aux panneaux photovoltaïques de suivre continuellement la position du soleil pour assurer une production électrique maximum.
Ce type de structure permet d’augmenter la production d’électricité par rapport aux panneaux fixes, d’environ 25%.
Les systèmes mobiles nécessitent cependant des fondations importantes ( socle en béton ). Ils ne peuvent donc s'intégrer sur une toiture.
Définition de la position du soleil dans le ciel ( azimut et hauteur angulaire ) :
La position du soleil dans le ciel peut-être déterminée à toute heure de la journée et de l'année. Cette position est entièrement déterminée par deux composantes que sont l'azimut et la hauteur angulaire du soleil.
L'azimut est compté à partir du nord ( 0° ) vers l'Est ( 90° ). Un astre situé au Nord a donc un azimut de 0°, au Sud un azimut de 180°, à l'Ouest un azimut de 270°.
Le graphe de la course du soleil représente la position du soleil dans le ciel à toute heure de la journée et de janvier à décembre.
