Étude installation solaire ACTIVITÉ N° 1: NOTION D`IRRADIANCE

Première STI2D
M
I
Nom :
Prénom :
E
Classe :
Lampadaire autonome Luméa
ETT
Référence : AT4-ACT7
Étude installation solaire
CENTRE D'INTÉRÊT
D'INTÉRÊT
CI5- Solutions constructives relatives à la structure matérielle
Compétences visées
CO4.3. Identifier et caractériser le fonctionnement temporel d’un système
CO6.3. Présenter et argumenter des démarches, des résultats, y compris dans une langue étrangère
Connaissances associées Indices de performances, méthodes structurées d’optimisation d’un choix
rérequis
Aucun
Conditions de réalisation
Nature de l'activité
Organisation de l'activité
Travail individuel
2H
TD
Étude de
cas
TP
Ressources
Un PC + imprimante
Fiches ressources
Aucune
Documents ressources :
- gisement solaire
- article ADEME-2.pdf
- article ADEME-3.pdf
- article LE MONDE.pdf
Site internet : http://www.gaisma.com/en/
Logiciel "ARCHELIOS"
Situation problème :
Une installation de production d’énergie électrique (panneau photovoltaïque) ou thermique solaire doit
faire l’objet d’une pré-étude de faisabilité afin de présenter au client potentiel les réelles possibilités de sa
future installation. Vous allez, à travers ce TP, vous rendre compte des différentes contraintes que l’on doit
prendre en compte avant d’installer un système de production à énergie solaire.
Nous allons prendre comme base de travail le candélabre autonome Luméa positionné près de la porte
d’entrée des ateliers dans l’allée réservée située entre le bâtiment d’internat et les ateliers.
ACTIVITÉ N° 1: NOTION D’IRRADIANCE SOLAIRE
Le soleil irradie la terre de ses rayons. A partir du document ressource « Gisement solaire », donnez la valeur
moyenne de puissance par m² que le soleil émet sur la terre. Listez les pertes et donnez la valeur moyenne
obtenue.
ACTIVITÉ N° 2: CONTRAINTE DE SITUATION
A partir du document ressource « Gisement solaire », indiquez la zone géographique où le gisement solaire
est maximum en France. Donnez sa valeur et précisez son unité. Quelle est la valeur de gisement à Cholet ?
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ACTIVITÉ N° 3: CONTRAINTES D’INSTALLATION
Le positionnement des cellules solaires ne se fait pas par hasard. Il faut respecter les positionnements
d’azimut et angulaire. De plus, il ne faut pas que des bâtiments ou objets empêchent les rayons du soleil
d’atteindre nos cellules solaires.
3.1 Contrainte angulaire :
A l’aide du site dont l’adresse est : http://www.gaisma.com/en/, définissez l’azimut et l’angle d’inclinaison
optimum à Cholet, à midi aujourd’hui. Représentez une figure montrant la position angulaire idéale des
cellules solaires par rapport au sol, indiquez l’angle trouvé précédemment.
3.2 Contrainte de masque :
Le candélabre Luméa est en partie masqué du soleil par les bâtiments d’externat, du forum et d’internat. Vous
allez réaliser ce que l’on appelle un « masque solaire » de deux manières différentes.
3.2.1 Avec boussole et clinomètre :
Pour réaliser ce masque, il faut tout d’abord rechercher le diagramme solaire correspondant à la latitude à
laquelle se trouve l’installation. A l’adresse du site déjà utilisé au 3.1, relevez les latitudes et longitudes de la
ville de Cholet. Vérifiez que le diagramme solaire du document réponse n°1 est bien conforme, justifiez.
En suivant les explications du document ressources « Masque solaire », réalisez le masque solaire au niveau
du Luméa sur le document réponse n°1. Cependant, pour effectuer votre relevé, vous ne pourrez pas vous
positionner à la hauteur des cellules solaires du Luméa. Vous effectuerez donc votre relevé à partir de votre
hauteur. On ne tiendra pas compte de l’ombre provoquée par la cheminée du bâtiment d’internat.
3.2.2 Avec le logiciel « Archélios » :
A partir du document ressources « Logiciel Archélios », réalisez le masque solaire. Pour mesurer les
différentes distances du Luméa aux bâtiments, utilisez le mesureur laser mis à votre disposition. Imprimez le
diagramme solaire obtenu à partir du fichier PDF et comparez le à celui que vous avez réalisé au paragraphe
3.2.1.
Que peut-on dire du positionnement du candélabre Luméa ?
ACTIVITÉ N° 4: CONTRAINTES TECHNOLOGIQUES
4.1. Rendement des panneaux photovoltaïques
A partir des documents sur le candélabre Luméa, indiquez de quel type de cellules sont constitués les
panneaux photovoltaïques. Quel est le rendement de ces panneaux ? Quelle surface couvrent-ils ? Quelle
puissance est-on susceptible d’obtenir lors d’un ensoleillement maximum ? Justifiez vos résultats.
4.2 Influence de la température ambiante
A partir du document ressources sur le candélabre Luméa, indiquez comment agit la température ambiante
sur le rendement des panneaux photovoltaïques. Que peut-on en déduire ?
ACTIVITÉ N° 5 : CONCLUSION
Faîtes une synthèse des différentes contraintes que vous venez de voir. Précisez les conditions idéales dans
l’absolu (ce qu’il faudrait faire idéalement). Concluez également sur l’installation du Luméa.
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Étude installation solaire – document réponse
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