Le rendement d'une installation de panneaux solaires photovoltaïques dépend de plusieurs facteurs :

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1 Le rendement d'une installation de panneaux solaires photovoltaïques dépend de plusieurs facteurs :

2 La nature des panneaux déterminant la puissance des cellules La surface exploitée La situation géographique L'orientation du toit

3 Pour calculer le rendement d'un panneau, il faut tenir compte de tous ses facteurs. D'autres facteurs interviennent également, comme la grosseur du cablage transportant l'électricité par exemple. Le calcul que nous présenterons ne tiendra pas compte de ses facteurs environnant, il ne sera donc que théorique, mais juste à quelques unité près.

4 Les différentes cellules photovolaïques Le silicium utilisé dans la fabrication des cellules existe sous trois formes : - le silicium mono-cristallin : c'est lui qui à le rendement le plus élevé, qui est de 14,5%. - le silicium poly-cristallin : c'est le plus utilisé car le moins chère à l'achat. Son rendement est en revanche inférieur : 11,5%. - le silicium amorphe : il a un rendement bien inférieur au silicium cristallin : 6%, mais il est aussi bien moins chère.

5 La taille des panneaux On l'écrira en m 2 On peut alors commencer le calcul pour connaître la puissance du panneau : P (kwc) = (% de rendement) x (taille) Unité de la puissance

6 La localisation géographique La carte ci-contre donne une indiction de l'ensolleilement selon la localisation en France. Les données fournies donnent la production annuelle d'électricité, exprimée en kilowatt / heures (Kwh) pour 1 kilowatt / crête (Kwc).

7 Pour connaître le nombre de kilowats/heure produits par an, nous allons introduire cette notion dans le calcul : Nombre de kwh/an = ensoleillement x P En kwc/kwh en kwc

8 L'orientation de la toiture et son inclinaison Le tableau ci-contre montre les diverses combinaisons orientation/inclinaisons possibles d'un panneau. Les pourcentages affichés constituent le facteur maximum de puissance obtenu selon la combinaison.

9 Pour connaître le rendement total du panneau, on introduit se chiffre a la production annuelle en kw/h. R= Nombre de kwh/an x facteur de puissance En kwh/an pourcentage Rendement en kwh/an

10 En résumé : R = pourcentage de rendement x taille x ensoleillement x facteur de puissance Selon le type de panneau en Kwc En m2 Selon la région dans laquelle on se trouve en Kwc/Kwh Dépend de l'inclinaison du toit et de l'orientation. en %

11 R = pourcentage de rendement x taille x ensoleillement x facteur de puissance Ce dernier facteur est un facteur maximal. L'orientation idéale d'un panneau change avec le lieu et le moment de la journée.

12 “Une petite berline électrique consomme environ 25 kwh aux 100 km. A titre de comparaison, la consommation unitaire annuelle d'un véhicule électrique qui parcourt 8000 km par ans, est équivalente à celle d'un chauffe-eau électrique.” On basera nos calculs sur cette voiture.

13 Sachant qu'elle consomme 8000 km par ans, ont peut évaluer sa consommation journalière : 8000 / 365 ~ 22 km / jour Sachant que pour cent kilomètres elle consomme 25 kw/h, on peut évaluer l'énergie que son fonctionnement requiert pour une journée. 25 kwh / 100 km 0,25 kwh / 1 km 22x0,25 = 5,5 kw/h Pour fonctionner notre voiture aura donc besoin de 5,5 kw/h par jour. Les panneaux peuvent-ils produire cette energie ?

14 Calculons le rendement d'un panneau solaire. On va se baser sur un panneau poly-cristallin (matière la plus souvent utilisée), de 5m2 (surface maximale que l'on peut imaginer recouvrir le toit d'une voiture), orienté à 35° vers le sud (rendement maximal) et se situant dans notre département (morbihan). R = pourcentage de rendement x taille x ensoleillement x facteur de puissance

15 On se base sur un panneau poly-cristallin (matière la plus souvent utilisée), de 5m2 (surface maximale que l'on peut imaginer recouvrir le toit d'une voiture), orienté à 35° vers le sud (rendement maximal) et se situant dans notre département (morbihan). R = 0,115 x 5 x ensoleillement x facteur de puissance - le silicium poly-cristallin : c'est le plus utilisé car le moins chère à l'achat. Son rendement est en revanche inférieur : 11,5%.

16 R = 0,115 x 5 x 1050 x facteur de puissance On se base sur un panneau poly-cristallin (matière la plus souvent utilisée), de 5m2 (surface maximale que l'on peut imaginer recouvrir le toit d'une voiture), orienté à 35° vers le sud (rendement maximal) et se situant dans notre département (morbihan).

17 R = 0,115 x 5 x 1050 x 1 On se base sur un panneau poly-cristallin (matière la plus souvent utilisée), de 5m2 (surface maximale que l'on peut imaginer recouvrir le toit d'une voiture), orienté à 35° vers le sud (rendement maximal) et se situant dans notre département (morbihan).

18 R ~ 600 kwh / an Le panneau aura donc un rendement inférieur à 600 kwh par an.

19 R ~ 600 / 365 R ~ 1,64 kwh/ jour Calculons le rendement par jour :

20 La réponse est simple : on ne peut pas allimenter par un système interne une voiture en Bretagne avec des panneaux solaires photovoltaïques poly-cristallins. On réalise le même calcul dans le département du Var (sud de la France) avec des cellules monocristallines. R = 0,145 x 5 x 1400 x 1 R ~ 1000 kwh /an R ~ 2,75 kwh / jour

21 Ce chiffre est encore insuffisant par rapport au 5,5 kwh nécessaires pour faire rouler notre voiture. En alimentation directe, pourrait rouler notre voiture à raison de moins de 11 km par jours, soit 4000 km par an. Il est donc possible de faire fonctionner une voiture avec une énergie photovoltaïque produite internement aux conditions suivantes : - disposer de cellules monocristallines - vivre dans un département très ensoleillé - disposer de panneaux dont l'orientation est idéale, si possible variant automatiquement selon le moment de la journée - rouler lorsqu'il fait beau - ne pas penser faire plus de 11 kms. Se pose aussi le problème du rendement en temps réel.

22 On ne peut donc pas envisager avec les panneaux dont nous disposons actuellement de faire rouler une voiture qui subviendrait à ses propres besoins grâce au soleil. Cela ne veut pas dire que les panneaux solaires ne pourraient pas faire rouler nos voitures. On peut peut imaginer une production domestique de l'énergie, une liaison du système à la voiture permettrait de la charger.

23 Raccordement directe à la batterie de la voiture Revente à un fournisseur d'électricité. Cette méthode est la plus intéressante car le prix de rachat de l'électricité produite par ce type d'installation est supérieur au prix de revente ! Rachat d'électricité au besoin

24 On peut également imaginer dans le futur des voitures que l'on rechargerait dans des parkings solaires : la surface du parking serait remplie de panneaux, l'électricité serait stockée et les utilisateurs du parking pourraient en bénéficier !

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