Calcul de l'Efficacité d'une Installation Photovoltaïque
Contexte : L'énergie solaire photovoltaïqueTechnologie qui convertit directement le rayonnement solaire en électricité grâce à des cellules semi-conductrices. est une pierre angulaire de la transition énergétique.
Le dimensionnement correct d'une installation est crucial pour garantir sa rentabilité et sa capacité à répondre aux besoins énergétiques. Cet exercice vous guidera à travers les étapes de calcul pour une installation domestique, en tenant compte de l'ensoleillement local, des caractéristiques des panneaux et des pertes inhérentes au système. Nous nous baserons sur des données réelles pour la ville de Marseille, l'une des villes les plus ensoleillées de France.
Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à appliquer des concepts physiques fondamentaux (énergie, puissance, rendement) à un cas d'ingénierie concret et d'actualité. Vous apprendrez à jongler avec les unités et à comprendre l'impact de chaque paramètre sur la performance finale du système.
Objectifs Pédagogiques
- Estimer la consommation énergétique annuelle d'un foyer type.
- Calculer la puissance-crête requise pour une installation photovoltaïque en autoconsommation.
- Déterminer la surface de panneaux solaires nécessaire.
- Évaluer la production annuelle réelle et le rendement global du système.
Données de l'étude
Fiche Technique de l'Installation
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Localisation | Marseille, France |
| Orientation des panneaux | Plein Sud |
| Inclinaison des panneaux | 30° par rapport à l'horizontale |
Schéma de principe de l'installation
| Paramètre | Description | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| \(H_{\text{annuel}}\) | Irradiation solaire annuelle sur plan incliné | 1750 | kWh/m²/an |
| \(\eta_{\text{panneau}}\) | Rendement d'un panneau dans les C.S.T. | 20 | % |
| \(PR\) | Ratio de Performance (pertes système) | 0.85 | - |
| \(P_{\text{crête,panneau}}\) | Puissance crête d'un panneau type | 375 | Wc |
| \(S_{\text{panneau}}\) | Surface d'un panneau type (1.7m x 1.0m) | 1.7 | m² |
Questions à traiter
- Calculer la consommation énergétique annuelle \(E_{\text{conso}}\) du foyer, sachant qu'elle est en moyenne de 12 kWh par jour.
- Déterminer la puissance-crête totale \(P_{\text{crête}}\) de l'installation nécessaire pour couvrir 100% de ces besoins.
- Calculer la surface totale de panneaux photovoltaïques \(S_{\text{totale}}\) requise.
- En déduire le nombre de panneaux de 375 Wc à installer.
- Quelle est la production électrique annuelle réelle \(E_{\text{prod}}\) de l'installation une fois mise en place ? Quel est son rendement global \(\eta_{\text{global}}\) ?
Les bases de la production photovoltaïque
Pour résoudre cet exercice, il est essentiel de maîtriser les relations fondamentales qui lient l'énergie produite à l'ensoleillement et aux caractéristiques de l'installation.
1. Production d'énergie annuelle
L'énergie électrique produite par un système photovoltaïque sur une année dépend de la puissance-crête de l'installation, de l'irradiation solaire reçue et des pertes du système.
\[ E_{\text{prod}} = P_{\text{crête}} \times H_{\text{annuel, reçu}} \times \text{PR} \]
Une formule plus directe est : \(E_{\text{prod}} = S_{\text{totale}} \times H_{\text{annuel}} \times \eta_{\text{panneau}} \times \text{PR}\)
2. Puissance-Crête et Rendement
La puissance-crête (\(P_{\text{crête}}\) ou Wc) est la puissance maximale qu'un panneau peut délivrer dans des Conditions Standards de Test (CST). Le rendement \(\eta_{\text{panneau}}\) lie cette puissance à la surface du panneau \(S\) :
\[ \eta_{\text{panneau}} = \frac{P_{\text{crête}}}{S \times 1000 \, \text{W/m}^2} \]
Correction : Calcul de l'Efficacité d'une Installation Photovoltaïque
Question 1 : Calculer la consommation énergétique annuelle \(E_{\text{conso}}\) du foyer.
Principe
Il s'agit d'une simple conversion temporelle. On nous donne une consommation journalière, et nous devons la projeter sur une année entière pour obtenir la consommation annuelle totale, qui est la cible de production de notre installation.
Mini-Cours
Il est crucial de distinguer la Puissance (en Watt, W, ou kilowatt, kW) de l'Énergie (en Watt-heure, Wh, ou kilowatt-heure, kWh). La puissance est une mesure instantanée de la capacité à fournir un travail, comme le débit d'un robinet. L'énergie est la quantité totale de travail fourni sur une période, comme la quantité totale d'eau écoulée. La relation est simple : Énergie = Puissance × Temps.
Remarque Pédagogique
En ingénierie, la première étape de tout projet de conception est de définir précisément le besoin. Ici, le besoin est une quantité d'énergie annuelle. C'est seulement après avoir quantifié cette cible que l'on peut commencer à dimensionner le système qui permettra de l'atteindre. C'est le "pourquoi" avant le "comment".
Normes
Bien qu'il n'y ait pas de norme de calcul à proprement parler pour cette étape, les données de consommation sont généralement basées sur des relevés de compteurs électriques dont la précision est elle-même encadrée par des normes (comme la directive européenne MID sur les instruments de mesure) afin de garantir une facturation équitable.
Formule(s)
Relation consommation annuelle et journalière
Hypothèses
Pour ce calcul, nous posons une hypothèse simplificatrice importante.
- La consommation journalière de 12 kWh est considérée comme une moyenne constante tout au long de l'année. En réalité, elle varie (plus de chauffage en hiver, plus de climatisation en été).
Donnée(s)
Nous extrayons les informations pertinentes de l'énoncé.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Consommation journalière | \(E_{\text{conso, journalier}}\) | 12 | kWh/jour |
| Nombre de jours | - | 365 | jours/an |
Astuces
Pour une estimation rapide, on peut multiplier sa facture d'électricité mensuelle (en kWh) par 12. Cependant, cette méthode est moins précise car elle ne tient pas compte des variations saisonnières. La méthode basée sur la consommation journalière moyenne est plus fiable si cette moyenne est bien établie.
Schéma (Avant les calculs)
Le concept est une simple extrapolation dans le temps.
Extrapolation de la consommation
Calcul(s)
Calcul de la consommation annuelle
Schéma (Après les calculs)
Le résultat est la cible énergétique pour notre installation.
Visualisation du Besoin Annuel
Réflexions
Une consommation de 4380 kWh/an est une valeur typique pour un foyer de 3 à 4 personnes en France (hors chauffage électrique). C'est cette quantité d'énergie que notre installation solaire devra produire chaque année pour atteindre l'autonomie.
Points de vigilance
Attention à ne pas oublier les années bissextiles (366 jours) dans des calculs de haute précision ou sur des périodes de plusieurs années. Pour un dimensionnement standard, utiliser 365 jours est une convention acceptée.
Points à retenir
Pour passer d'une grandeur journalière à une grandeur annuelle, on multiplie simplement par 365. C'est la base de toute planification énergétique ou budgétaire à long terme.
Le saviez-vous ?
En France, la consommation électrique moyenne d'un foyer est d'environ 4770 kWh/an. Notre foyer d'étude est donc légèrement moins énergivore que la moyenne nationale, ce qui est une bonne chose pour la planète !
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape.
Résultat Final
A vous de jouer
Un autre foyer consomme 450 kWh par mois en moyenne. Quelle est sa consommation annuelle ?
Question 2 : Déterminer la puissance-crête totale \(P_{\text{crête}}\) de l'installation.
Principe
L'objectif est de trouver la puissance "installée" (puissance-crête) qui, compte tenu de l'ensoleillement de Marseille et des pertes du système, produira exactement l'énergie consommée par le foyer. Nous devons inverser la formule de production pour isoler \(P_{\text{crête}}\).
Mini-Cours
La production d'un kWc installé n'est pas la même partout. Elle dépend crucialement de l'irradiation (l'ensoleillement). La formule \(E_{\text{prod}} = P_{\text{crête}} \times H \times \text{PR}\) montre que pour une même production (\(E_{\text{prod}}\)), si l'irradiation (\(H\)) est faible, il faudra une plus grande puissance installée (\(P_{\text{crête}}\)). Le Ratio de Performance (\(\text{PR}\)) quantifie toutes les pertes : câbles, onduleur, température, salissures...
Remarque Pédagogique
Il est essentiel de comprendre que la puissance-crête est une valeur "nominale" obtenue en laboratoire dans des conditions idéales. La production réelle sera toujours modulée par les conditions météorologiques et les performances du système. La puissance-crête est avant tout un outil de dimensionnement et de comparaison.
Normes
La puissance-crête est définie par les Conditions Standards de Test (CST), ou STC en anglais, qui sont régies par la norme internationale IEC 60904. Ces conditions sont : une irradiation de 1000 W/m², une température de cellule de 25°C et une répartition spectrale de la lumière de AM1.5.
Formule(s)
Formule de la puissance-crête
Hypothèses
Le calcul repose sur les hypothèses suivantes :
- Les valeurs d'irradiation et de Ratio de Performance sont des moyennes annuelles fiables et constantes.
- L'objectif de 100% de couverture des besoins est une cible de production annuelle, sans considération de l'autoconsommation instantanée.
Donnée(s)
Voici les données nécessaires pour cette question.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Énergie à produire (de Q1) | \(E_{\text{prod}}\) | 4380 | kWh/an |
| Irradiation annuelle | \(H_{\text{annuel}}\) | 1750 | kWh/kWc/an |
| Ratio de Performance | \(\text{PR}\) | 0.85 | - |
Astuces
Pour un calcul rapide en France, on peut souvent diviser le besoin énergétique annuel (en kWh) par une valeur de productible. Cette valeur est d'environ 1000 pour le Nord, 1300 pour le centre, et jusqu'à 1500-1700 pour le Sud-Est. Par exemple, \(4380 / 1500 \approx 2.92\) kWc. C'est une excellente première approximation.
Schéma (Avant les calculs)
Le calcul revient à trouver la "taille du moteur" (Puissance) nécessaire pour atteindre une "distance" (Énergie) avec un certain "rendement de carburant" (Irradiation et PR).
Inversion de la formule de production
Calcul(s)
Étape 1 : Calcul du productible annuel corrigé des pertes
Étape 2 : Calcul de la puissance-crête requise
Schéma (Après les calculs)
Le résultat est la puissance nominale que notre installation doit avoir.
Puissance-Crête Cible
Réflexions
Ce résultat de 2.94 kWc est très proche de la puissance de 3 kWc, qui est une taille d'installation domestique extrêmement courante en France, notamment car elle correspondait à un seuil d'éligibilité pour certaines aides et à un palier de tarif de rachat de l'électricité.
Points de vigilance
L'erreur classique est de confondre les unités d'irradiation. \(H\) peut être en kWh/m²/an (énergie par surface) ou en kWh/kWc/an (énergie produite par puissance installée). Dans beaucoup de contextes simplifiés, on considère que ces deux valeurs sont numériquement proches, car 1 kWc occupe environ 5-6 m² et a un rendement de 16-20%, ce qui ramène la production par kWc proche de l'irradiation par m².
Points à retenir
La puissance-crête nécessaire est inversement proportionnelle à l'ensoleillement et au ratio de performance. Moins de soleil ou plus de pertes signifie qu'il faut une installation plus "puissante" sur le papier pour atteindre le même objectif de production.
Le saviez-vous ?
Le concept de "puissance-crête" a été introduit pour standardiser le marché et permettre une comparaison équitable entre les panneaux de différents fabricants. Sans cela, il serait impossible de savoir si un panneau est réellement plus performant qu'un autre.
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape.
Résultat Final
A vous de jouer
Quelle puissance-crête serait nécessaire pour les mêmes besoins (4380 kWh/an) à Brest, où l'irradiation est d'environ 1200 kWh/kWc/an (avec le même PR de 0.85) ?
Question 3 : Calculer la surface totale de panneaux photovoltaïques \(S_{\text{totale}}\) requise.
Principe
Nous connaissons la puissance-crête totale que nous devons installer. Nous savons aussi que cette puissance est définie dans des conditions standards (1000 W/m²). En utilisant le rendement des panneaux, on peut déduire la surface nécessaire pour capter assez d'énergie solaire pour atteindre cette puissance.
Mini-Cours
Le rendement d'une cellule photovoltaïque est le rapport entre l'énergie électrique qu'elle produit et l'énergie lumineuse qu'elle reçoit. Pour un panneau, ce rendement est affecté par l'espace entre les cellules et les connexions électriques. Les technologies actuelles (silicium monocristallin) atteignent des rendements commerciaux de 19 à 23%. Cela signifie que ~80% de l'énergie solaire n'est pas convertie, mais réfléchie ou transformée en chaleur.
Remarque Pédagogique
Cette étape illustre parfaitement le compromis technico-économique. Des panneaux à haut rendement nécessiteront moins de surface de toiture, ce qui est un avantage si l'espace est limité, mais leur coût est généralement plus élevé. Le choix du rendement est donc un arbitrage entre l'espace disponible et le budget.
Normes
Le rendement est également calculé selon les Conditions Standards de Test (CST / IEC 60904). Il est important de noter que ce rendement diminue lorsque la température du panneau augmente. La norme définit également les NOCT (Normal Operating Cell Temperature) pour donner une idée plus réaliste des performances en conditions réelles.
Formule(s)
Formule de la surface requise
Avec \(G_{\text{CST}} = 1000 \, \text{W/m}^2 = 1 \, \text{kW/m}^2\).
Hypothèses
Nous supposons que le rendement de 20% donné dans l'énoncé est une valeur moyenne représentative de l'ensemble des panneaux qui seront installés.
Donnée(s)
Voici les données nécessaires pour cette question.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Puissance-crête requise (de Q2) | \(P_{\text{crête}}\) | 2.944 | kWc |
| Rendement panneau | \(\eta_{\text{panneau}}\) | 20% (0.20) | - |
| Irradiation standard | \(G_{\text{CST}}\) | 1 | kW/m² |
Astuces
Une règle de pouce simple : pour un rendement de 20%, 1 kWc nécessite environ 5 m² de surface (\(1 / (0.20 \times 1) = 5\)). Pour nos ~3 kWc, on s'attend donc à une surface d'environ \(3 \times 5 = 15\) m². C'est un excellent moyen de vérifier l'ordre de grandeur de son résultat.
Schéma (Avant les calculs)
Le calcul consiste à trouver la surface collectrice qui, avec une efficacité de 20%, transformera une irradiation de 1 kW/m² en une puissance électrique de 2.944 kW.
Relation Puissance - Surface - Rendement
Calcul(s)
Calcul de la surface totale
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de la surface requise sur un toit standard.
Réflexions
Une surface de près de 15 m² est une surface de toiture conséquente mais réaliste pour une maison individuelle. Ce calcul montre le lien direct entre l'efficacité d'un panneau et la surface nécessaire : avec des panneaux moins efficaces (ex: 15%), il aurait fallu une surface plus grande pour la même puissance.
Points de vigilance
Ne pas oublier de convertir le rendement de pourcentage (ex: 20%) en une valeur décimale (0.20) avant de l'utiliser dans la formule. C'est une source d'erreur très fréquente qui peut fausser le résultat d'un facteur 100.
Points à retenir
La surface nécessaire est inversement proportionnelle au rendement du panneau. Doubler le rendement divise par deux la surface nécessaire pour une même puissance de sortie. C'est le principal argument de vente pour les panneaux à haute efficacité.
Le saviez-vous ?
Le record mondial de rendement pour une cellule photovoltaïque en laboratoire dépasse les 47% ! Cependant, ces technologies (cellules multi-jonctions) sont extrêmement coûteuses et réservées à des applications spatiales. Le défi de l'industrie est de produire en masse des panneaux à la fois efficaces et abordables.
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape.
Résultat Final
A vous de jouer
Pour une puissance-crête de 2.944 kWc, quelle surface serait nécessaire si on utilisait des panneaux de nouvelle génération avec un rendement de 23% ?
Question 4 : En déduire le nombre de panneaux de 375 Wc à installer.
Principe
Cette question fait le lien entre la conception théorique (puissance totale, surface totale) et la réalité matérielle d'une installation, qui est composée d'un nombre entier de modules discrets. Il s'agit de "quantifier" notre installation.
Mini-Cours
Les installations photovoltaïques sont modulaires. Les panneaux sont connectés en série pour former des "chaînes" (strings) afin d'augmenter la tension, puis ces chaînes peuvent être mises en parallèle pour augmenter le courant. Le choix du nombre de panneaux et leur agencement doit être compatible avec les spécifications de l'onduleur (plages de tension et de courant admissibles).
Remarque Pédagogique
Le passage d'une valeur continue (la puissance ou surface calculée) à une valeur discrète (le nombre de panneaux) est une étape fondamentale dans tout processus d'ingénierie. Elle implique presque toujours un choix et un arrondi, qui doivent être justifiés. Ici, la justification est de garantir la couverture du besoin énergétique.
Normes
Le dimensionnement des chaînes de panneaux (nombre de modules en série) est régi par des règles de sécurité électrique (ex: norme UTE C15-712-1 en France) pour ne pas dépasser la tension maximale admissible par l'onduleur, notamment lors des journées froides et ensoleillées où la tension est la plus élevée.
Formule(s)
Formule par la puissance
Formule par la surface
Hypothèses
Nous supposons que nous avons la flexibilité d'installer le nombre de panneaux requis et que nous n'avons pas de contraintes de place ou de configuration électrique qui nous forceraient à un nombre spécifique.
Donnée(s)
Voici les données nécessaires pour cette question.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Puissance-crête totale (de Q2) | \(P_{\text{crête, totale}}\) | 2944 | Wc |
| Puissance d'un panneau | \(P_{\text{crête, panneau}}\) | 375 | Wc |
| Surface totale requise (de Q3) | \(S_{\text{totale}}\) | 14.72 | m² |
| Surface d'un panneau | \(S_{\text{panneau}}\) | 1.7 | m² |
Astuces
Toujours utiliser la méthode de calcul la plus directe et basée sur les données les plus fiables. Ici, la puissance-crête des panneaux est une donnée constructeur très précise, tandis que le rendement est souvent une valeur légèrement arrondie. Le calcul par la puissance est donc préférable.
Schéma (Avant les calculs)
Il s'agit de déterminer combien de "petits rectangles" (panneaux individuels) il faut pour remplir un "grand rectangle" (l'installation totale).
Quantification de l'installation
Calcul(s)
Calcul par la puissance
Calcul par la surface
Les résultats sont légèrement différents car la donnée de rendement (20%) n'est pas parfaitement cohérente avec les données de puissance (375 Wc) et de surface (1.7 m²). Utilisons le calcul par puissance qui est plus direct. Comme on ne peut pas installer une fraction de panneau, on arrondit au nombre entier supérieur.
Schéma (Après les calculs)
Le choix final se porte sur 8 panneaux.
Configuration Finale
Réflexions
On arrondit toujours au nombre supérieur pour s'assurer que la production annuelle sera au moins égale à la consommation. Installer 7 panneaux serait insuffisant. On choisira donc d'installer 8 panneaux. Cela signifie que notre production sera légèrement supérieure à nos besoins, ce qui est une marge de sécurité bienvenue.
Points de vigilance
Le choix d'arrondir à l'entier supérieur est une règle de conception pour garantir la couverture des besoins. Dans un contexte de budget très contraint, un client pourrait choisir d'arrondir à l'inférieur et d'accepter une couverture de 98% de ses besoins au lieu de 100%.
Points à retenir
Le monde réel est fait d'unités discrètes (des panneaux, des briques, des vis...). L'ingénieur doit constamment traduire ses calculs continus en un nombre entier de composants, en justifiant ses arrondis en fonction des objectifs du projet (sécurité, performance, coût).
Le saviez-vous ?
La légère différence entre les deux méthodes de calcul vient du fait que le rendement de 20% est une valeur générique. Un panneau spécifique de 375 Wc avec une surface de 1.7 m² a un rendement réel de \(375 / (1.7 \times 1000) \approx 22.05\%\). C'est pourquoi il est toujours préférable d'utiliser les données directes des fiches techniques (Wc, m²) plutôt que des valeurs intermédiaires comme le rendement.
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape.
Résultat Final
A vous de jouer
Pour atteindre une puissance-crête de 4.5 kWc, combien de panneaux de 410 Wc faudrait-il installer ? (Arrondir à l'entier supérieur).
Question 5 : Quelle est la production réelle \(E_{\text{prod}}\) et le rendement global \(\eta_{\text{global}}\) ?
Principe
Maintenant que nous avons fixé le nombre de panneaux à 8, nous recalculons la puissance-crête réelle de l'installation, puis sa production annuelle. Le rendement global, quant à lui, compare l'énergie électrique produite à toute l'énergie solaire incidente sur la surface des panneaux sur un an.
Mini-Cours
Le rendement global de l'installation (parfois appelé "rendement final") est la mesure de performance la plus importante pour l'utilisateur final. Il répond à la question : "Sur toute l'énergie solaire qui a frappé mes panneaux, quel pourcentage ai-je réellement pu utiliser ou injecter dans le réseau ?". Il est nécessairement inférieur au rendement du panneau seul, à cause des pertes systémiques (PR).
Remarque Pédagogique
Cette dernière étape est une boucle de vérification. On est parti d'un besoin, on a dimensionné un système, et maintenant on calcule la performance finale de ce système pour la comparer au besoin initial. C'est une démarche qualité essentielle en ingénierie : toujours vérifier que la solution conçue répond bien au problème posé.
Normes
Le suivi et la vérification de la production d'une installation peuvent être réalisés en suivant les recommandations de la norme internationale IEC 61724 "Photovoltaic system performance monitoring". Elle définit les paramètres à mesurer (énergie, irradiation, température) et comment calculer les indicateurs de performance comme le PR.
Formule(s)
Formule de la puissance-crête réelle
Formule de la production annuelle réelle
Formule du rendement global
Hypothèses
Nous supposons que les valeurs d'irradiation (H) et de ratio de performance (PR) restent valides pour notre installation de 8 panneaux, même si sa taille est légèrement différente de celle calculée initialement.
Donnée(s)
Voici les données nécessaires pour cette question.
| Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
|---|---|---|---|
| Nombre de panneaux | \(N_{\text{panneaux}}\) | 8 | - |
| Puissance d'un panneau | \(P_{\text{crête, panneau}}\) | 375 | Wc |
| Surface d'un panneau | \(S_{\text{panneau}}\) | 1.7 | m² |
| Irradiation annuelle | \(H_{\text{annuel}}\) | 1750 | kWh/m²/an |
| Ratio de Performance | \(\text{PR}\) | 0.85 | - |
Astuces
Une vérification rapide du rendement global peut être faite en multipliant le rendement du panneau par le PR. Par exemple, si on utilise le rendement réel du panneau (22.05%), on obtient : \(0.2205 \times 0.85 \approx 0.1874\). Ce résultat doit être très proche de celui obtenu par le calcul détaillé, ce qui confirme la cohérence de nos résultats.
Schéma (Avant les calculs)
Le calcul final synthétise toute la chaîne de conversion énergétique, de l'énergie solaire brute à l'énergie électrique utile.
Chaîne de Rendement Énergétique
Calcul(s)
Calcul de la puissance-crête réelle
Calcul de la surface réelle
Calcul de la production annuelle réelle
Calcul du rendement global
Schéma (Après les calculs)
Comparaison entre le besoin énergétique et la production réelle de l'installation.
Réflexions
La production réelle (4462.5 kWh) est bien supérieure à la consommation (4380 kWh), ce qui valide notre choix d'arrondir à 8 panneaux. Le rendement global (18.75%) est inférieur au rendement du panneau seul (~22%). C'est logique, car le rendement global inclut les pertes du système, quantifiées par le Ratio de Performance (\(0.2205 \times 0.85 \approx 0.187\)). C'est une notion clé : le rendement de l'installation est toujours inférieur à celui des panneaux seuls.
Points de vigilance
Pour le calcul du rendement global, il est impératif d'utiliser la surface réelle des panneaux installés (ici 13.6 m²) et non la surface théorique calculée à la question 3. Le rendement doit refléter la performance de l'objet physique réel.
Points à retenir
Le rendement global est l'indicateur ultime de l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique utile. Il encapsule à la fois la performance de la technologie des panneaux et l'efficacité de l'ingénierie du reste du système (câblage, onduleur, etc.).
Le saviez-vous ?
Le surplus d'énergie de \(4462.5 - 4380 = 82.5\) kWh/an n'est pas perdu. Dans une installation moderne, il est soit stocké dans une batterie pour un usage ultérieur (par exemple la nuit), soit injecté et vendu au réseau électrique, générant un revenu pour le propriétaire.
FAQ
Questions fréquentes sur cette étape.
Résultat Final
A vous de jouer
Avec nos 8 panneaux (3 kWc), quelle serait la production annuelle si le PR était moins bon, à cause de salissures importantes, et tombait à 0.78 ?
Outil Interactif : Simulateur de Production Solaire
Utilisez cet outil pour voir comment la production d'énergie annuelle et la surface nécessaire varient en fonction de l'ensoleillement de votre région et du rendement des panneaux que vous choisissez. On fixe un besoin annuel de 4500 kWh.
Paramètres d'Entrée
Résultats Clés
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Quelle est l'unité de la puissance-crête d'un panneau solaire ?
2. Si le Ratio de Performance (PR) d'un système est de 0.80, cela signifie que :
3. À puissance-crête égale, une installation à Lille (faible ensoleillement) par rapport à une installation à Nice (fort ensoleillement) :
4. Le rendement d'un panneau photovoltaïque est calculé dans des Conditions Standards de Test (CST) qui incluent :
5. Le rendement global d'une installation est toujours :
- Puissance-Crête (Wc ou kWc)
- Unité de mesure de la puissance d'un panneau photovoltaïque dans des conditions standards de test (CST). Elle sert de référence pour comparer les panneaux entre eux.
- Irradiation Solaire (kWh/m²)
- Quantité totale d'énergie solaire reçue par unité de surface pendant une période donnée. C'est le "carburant" de l'installation.
- Ratio de Performance (PR)
- Rapport sans dimension (entre 0 et 1) qui représente l'efficacité globale du système en dehors des panneaux (onduleur, câbles, température, etc.). Un PR de 0.85 signifie que 85% de l'énergie produite par les panneaux arrive réellement au point de consommation.
- Rendement d'un panneau (%)
- Pourcentage de l'énergie solaire incidente sur un panneau qui est converti en énergie électrique. Il est mesuré dans les CST.
D’autres exercices de physique université:
0 commentaires