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Comment l'exposition au soleil d'un panneau solaire influence-t-elle la quantité d'énergie produite ?

Les panneaux solaires

1. Composition d'un panneau solaire

2. Fonctionnement d'un panneau solaire

3. Expérience

4. Résultats

6. Conclusion

Sommaire

5. Point sur le monde

  • Définition
  • Structure

La composition

1

  • des cellules photovoltaïques dans de l'EVA
  • un châssis en aluminium
  • une coque arrière en Tedlar
  • une plaque de verre côté soleil


Partie mécanique :

Partie électrique :

  • une boîte de jonction

Appareil placé au sol, sur les toits ou sur les ombrières, utilise la lumière du soleil pour produire de l'énergie électrique ou de la chaleur (énergie thermique qui a pour but de réchauffer l'intérieur des bâtiments ou de fournir de l'eau chaude). Sa fonction est de profiter de l’énergie solaire.

Il existe des panneaux solaires pour l’énergie thermique et pour l’énergie photovoltaïque :

• Capteurs solaires thermiques. Les panneaux solaires thermiques obtiennent de l'énergie thermique en élevant la température d'un fluide caloporteur (=qui transporte de la chaleur) grâce au rayonnement solaire.
• Panneaux photovoltaïques. Il s'agit d'un ensemble de cellules photovoltaïques. Sa fonction est de générer un courant électrique.

Définition :

  • Définition

Le fonctionnement

2

Un panneau photovoltaïque fonctionne lorsqu'une cellule photovoltaïque reçoit la lumière du soleil, elle fait sauter un électron d'un matériel semi-conducteur. La somme de ces électrons génère un courant électrique ou de l'électricité.

Comment ça marche ?

+ Info

La durée de vie d'un panneau solaire est environ 25 ans.


En règle générale, la puissance d'un panneau photovoltaïque est réduite de moins de 1% chaque année en raison de la dégradation de ses cellules photovoltaïques


Par conséquent, la puissance d'un panneau 25 ans plus tard dépassera 75%.

  • Protocole
  • Expériences

Expérience

3

Matériel :

  • lampe et lampe à UV
  • cellules photovoltaïques
  • un ampèremètre / voltmètre
  • un luxmètre

- Prendre les cellules photovoltaïques et les exposer à la lampe durant 3 mins à 6 cm, à 7,5 cm puis à 13 cm de hauteur.

- Mesurer l’intensité et la tension avec l’ampèremètre et le voltmètre
-Recommencer en faisant varier l'angle.

- Placer les cellules photovoltaïques et les mettre sous la lampe UV durant 3 mins à 6 cm de hauteur.
- Mesurer l’intensité et la tension avec l’ampèremètre et le voltmètre

Protocole

+ Info

Photos

Expérience n°1

Hauteur entre lampe et cellule : 7;5cm
Lux : 4 500 lux (éclairement de la lampe)
Volt : 0,542 volt (capté par la cellule)
Ampère : 0,0650 A = 65,0 mA (capté par la cellule)

Expérience n°2


Hauteur entre lampe et cellule : 13cm
Lux : 2 200 lux (éclairement de la lampe)
Volt : 0,506 volt (capté par la cellule)
Ampère : 0,0283 A = 28,3 mA (capté par la cellule)

Expérience n°3

Hauteur entre lampe et cellule : 7,5cm
Angle : 135°
Lux : 5 480 lux (éclairement de la lampe)
Volt : 0,543 volt (capté par la cellule)
Ampère : 0,0835 A = 83,5 mA (capté par la cellule)

Expérience n°4


Hauteur entre lampe et cellule : 13cm
Angle : 135°
Lux : 1 700 lux (éclairement de la lampe)
Volt : 0,492 volt (capté par la cellule)
Ampère : 0,0247 A = 24,7 mA (capté par la cellule)

Expérience n°6 (UV)

Hauteur entre lampe et cellule : 6cm
Volt : 0,306 volt (capté par la cellule)
Ampère : 0,0012 A = 1,2 mA (capté par la cellule)

Expérience n°5

Hauteur entre lampe et cellule : 6cm
Lux : 9 400 lux (éclairement de la lampe)
Volt : 0,548 volt (capté par la cellule)
Ampère : 0,0870 A = 87,0 mA (capté par la cellule)

Comment calculer la puissance lumineuse reçue par la cellule ?





Données : exemple de l'expérience 1:
Eclairement de la lampe : 4500 Lux
Surface de la cellule : 1.6x10-3
Largeur: 3,5 cm Longueur: 4,5cm
Ecriture scientifique : 3,5X10 m ; 4,5X10 m


On admet que 100 Lux = 1 Watt/m

Calcul de la puissance lumineuse :
P= S X E

S= 3,5x10-2x4,5x10-2
S=0,001575 m²



P= 1.6x10-3x4500
P=7,2 Watt/m-2


Expérience n°2:
P= 1.6x10-3x2200
P= 3,52 Watt/m-2


Expérience n°3:
P= 1.6x10-3x5480
P= 8,77 Watt/m-2

Résultats :


Expérience n°4:
P= 1.6x10-3x1700
P= 2,72 Watt/m-2




Expérience n°5:
P= 1.6x10-3x9400
P= 15,04 Watt/m-2

Résultats

4


Capacité de la cellule:

W= A x V
W= 0.5x500x10-3
W=0.25

Données:

Pour λ= 365mm et λ= 254mm
Hauteur: 6cm Volt: 0.306
Ampère: 1.2mA = 1.2x10-3 A

Formules :

Calculs: exemple pour la lampe à UV

W= 1.2x10-3x0.306
W=3.67x10-4 W

Rendement = (3.67x10-4/0.25)x100
= 0.15%

Expérience n°1:

W= 65.0x10-3x0.542
W=3.52x10-2W

Rendement = (3.52x10-2/0.25)x100
= 14.08%

Expérience n°2:
W= 28.3x10-3x0.506
W=1.43x10-2W
Rendement = (1.43x10-2/0.25)x100
= 5.72%

Résultats :

Expérience n°3:
W= 83.5x10-3x0.543
W=4.53x10-2W
Rendement = (4.53x10-2/0.25)x100 = 18.12%




Expérience n°4:
W= 24.7x10-3x0.492
W=1.22x10-2W
Rendement = (1.22x10-2/0.25)x100 = 4.88%

Expérience n°5:

W= 87.0x10-3x0.548
W=4.77x10-2W

Rendement = (4.77x10-2/0.25)x100
= 19.08%



Résultats :

Point sur le monde

5

France

Les régions au Sud et au centre de la France produisent plus d'énergie électrique que dans le Nord.

La production d'énergie électrique (par les panneaux solaires) en France

Monde

La part d'énergie électrique produite par le solaire est extêmement faible.

La production d'énergie électrique dans le monde

24%

Carte

Production d'électricité provenant de panneaux solaires

41%

16%

Asie

Europe

Amérique du Nord

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Conclusion

6

Le meilleure rendement pour un panneau solaire:

  • son inclinaison (15°et 45°)
  • son orientation (vers le Sud)
  • rentable à partir de 25 ans

  • https://www.insunwetrust.solar/blog/le-solaire-et-vous/fabrication-panneau-solaire/
  • https://fr.wikihow.com/construire-un-panneau-solaire
  • https://www.monchauffageelectrique.com/panneau-solaire-photovoltaique-thermique.html
  • https://lenergie-solaire.net/qu-est-ce-que-energie-solaire/definition-de-panneau-solaire
  • Livre Pour la Science n°415
  • Livre Science et Vie n°1221
  • Libow
  • insunwetrust.solar
  • EDF
  • https://www.totalenergies.fr/particuliers/parlons-energie/dossiers-energie/energie-renouvelable/quelle-est-la-puissance-d-un-panneau-solaire?gclid=EAIaIQobChMI1Ljzm_X89gIVDrh3Ch2MLgXLEAAYAiAAEgJst_D_BwE
  • https://mypower.engie.fr/?iframe=true#/steps
  • https://fr.statista.com/statistiques/753576/capacite-puissance-solaire-photovoltaique-selon-le-pays-monde/
  • https://terresolaire.com/Blog/batiment-solaire/inclinaison-panneau-solaire-orientation/



Sources :

Merci de votre écoute!