TP Energie solaire

Les panneaux solaires thermiques
Le principe de fonctionnement d’un capteur solaire est de récupérer l’énergie thermique que procure le
soleil.
Ce sont des grands panneaux que l’on pose généralement sur les toits pour produire de l’eau chaude utilisée
dans une maison.
TP Chauffe-eau solaire
Le chauffe-eau solaire est constitué d’une bouteille enfermée dans une boîte en bois dont la face supérieure est en
plexiglas. Les rayons du soleil traversent le plexiglas et viennent chauffer la bouteille. L’intérieur de la boîte est
recouvert d’aluminium de manière à réfléchir les rayons du soleil parvenant sur les côtés et à limiter les pertes
par rayonnement : les rayons infrarouges venant de la bouteille chaude sont réfléchis vers cette même bouteille.
Le plexiglas est peu transparent aux infrarouges, ce qui entraîne un effet de serre. L’élévation de température de
la bouteille en résultant est d’environ 30 degrés par rapport à la température ambiante (au bout de 2-3 heures).
ALUMINIUM
VITRAGE
Matériel nécessaire :
Une bouteille d’eau symbolisant l’eau chaude de la maison
Une petite boite recouverte d’aluminium pour concentrer les rayons
Un thermomètre
Du soleil (nous prendrons ici une lampe assez puissante)
Protocole :
On place la bouteille d’eau face à la source de chaleur (lampe), à l’intérieur de la boite.
On plonge un thermomètre à l’intérieur en veillant à ce qu’il soit en contact avec l’eau.
On note la température de l’eau avant de la mettre devant notre soleil artificiel.
Si on relève la température de l’eau un moment après, on constate qu’elle a symboliquement augmenté. L’eau a
capté la chaleur provenant du soleil.
Comment ça marche ?
Pourquoi l’eau chauffe lorsqu’elle est exposée à de la lumière?
Où place-t-on généralement les panneaux solaires ? Pourquoi ?
Que représente l’eau contenue dans la bouteille ?
A quoi sert l’aluminium sur les parois de la boite ?
Pourquoi ferme-t-on la boite avec une plaque de plexiglas ?
Pourquoi en général les chauffe-eau solaire sont peints en noirs ?
Citer au moins trois autres sources d’énergie utilisées aujourd’hui pour chauffer de l’eau.
Donner au moins un avantage et un inconvénient lié à l’utilisation de ce système de chauffe-eau.
Complétez le texte à l’aide des mots suivants :
eau sanitaire - chauffer - cuire - non polluante - inépuisable - polluent - pays en voie de développement - gratuite
- fossiles – déshydrater
Dans nos pays industrialisés, l’énergie solaire permet de ............... sa maison et son ............................. et ainsi
d’économiser jusqu’à 60 % sur sa facture de chauffage. Dans les ............................................, l’énergie solaire
thermique permet surtout de faire ............ ou de .................. des aliments. Cette source d’énergie .............,
.............. et ................. permet de ne pas utiliser de sources d’énergie .................. ( pétrole, charbon ) qui ..............
l’atmosphère. Elle permet aussi d’éviter d’utiliser le bois notamment en Afrique où certain pays connaissent une
pénurie.
Mots croisés
(1):
Trois fonctions lui incombent:
- absorber le rayonnement solaire,
- le transformer en chaleur,
- transmettre cette chaleur au fluide caloporteur.
(2):
Ce système permet de réguler la température dans la plaque.
(3):
Cela permet de garder la chaleur, comme dans une maison.
(4):
Comme le rayonnement solaire doit arriver par l'absorbeur, quel matériau transparent
permet le passage des rayons.
(5):
Transporte la chaleur entre deux ou plusieurs sources de températures.
(6):
Elle est emprisonnée derrière la vitre et avec elle la température augmente.
(7):
Peut être chauffée par un panneau solaire thermique.
(8):
Transfert thermique par lequel le matériau conduit la chaleur.
(9):
Composant électronique qui, exposé à la lumière génère de l'électricité.
Les panneaux photovoltaïques
Les panneaux photovoltaïques ont pour but d’utiliser le rayonnement provenant du soleil pour produire de
l’électricité. Ces panneaux sont installés généralement sur les toits et peuvent produire de l’électricité
utilisée dans la maison.
TP Cellules photovoltaïques
Matériel nécessaire :
Une plaque photovoltaïque
Deux fils conducteurs
Du soleil (ici une lampe assez puissante)
Une ampoule pour observer le courant
Protocole :
On réalise un montage électrique en série avec la cellule photovoltaïque et l’ampoule à éclairer.
Placer la cellule photovoltaïque face à la lampe.
On peut remarquer qu’un courant électrique se crée, l’ampoule s’allume.
Si maintenant on passe la main devant la cellule photovoltaïque, l’ampoule s’éteint, l’électricité provient bien de
la lumière.
Comment ça marche ?
Que produit le panneau photovoltaïque pour allumer l’ampoule ?
Comment ce courant électrique est il produit ?
Calculer la surface du panneau photovoltaïque en m² ?
Où place-t-on généralement les panneaux photovoltaïques ? Vers quel point cardinal ?
Pourquoi faut-il un grand panneau pour alimenter un circuit plus important qu’une ampoule ?
Citer au moins trois autres systèmes qui peuvent produire de l’électricité.
Donner au moins un avantage et un inconvénient lié à l’utilisation de panneaux photovoltaïques.
Etude du montage électrique
Pour fabriquer un panneau photovoltaïque, on dispose une multitude de cellules du même nom, associées en
série.
Dessiner alors un schéma électrique mettant en série trois cellules photovoltaïques et une ampoule reliés par
des fils électriques.
Sachant maintenant, que pour produire beaucoup d’électricité, on place plusieurs panneaux photovoltaïques
en parallèles :
Dessiner un schéma électrique mettant en place trois panneaux en parallèles et une ampoule.