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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 20
Exercice corrigé
Rendement d'un panneau photovoltaïque
15 professeurs ont participé à cette page
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Énoncé
Compétence(s)
APP : Extraire l'information utile
RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie
RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie
On se propose de déterminer le rendement de ces panneaux pour un flux lumineux surfacique φ (ou irradiance) de 1~000 W·m-2.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
1. Déterminer la puissance maximale P_{\text{max}} délivrée par le panneau.
2. En déduire la tension U_{\text{max}} puis l'intensité I_{\text{max}} au point de puissance maximale.
3. Déterminer la puissance lumineuse reçue par le panneau P_{\text{lum}}.
4. En déduire le rendement du panneau photovoltaïque.
2. En déduire la tension U_{\text{max}} puis l'intensité I_{\text{max}} au point de puissance maximale.
3. Déterminer la puissance lumineuse reçue par le panneau P_{\text{lum}}.
4. En déduire le rendement du panneau photovoltaïque.
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Doc.Caractéristiques
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Courbes I = f(U) et P = f(U) du panneau photovoltaïque pour différents flux de rayonnement surfacique φ.
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Solution rédigée
1. On détermine P_{\text{max}} la puissance maximale délivrée par le panneau en lisant l'ordonnée du maximum de la courbe P = f(U) pour une irradiance de 1~000 W·m‑2. On trouve P_{\text{max}} = 270 W.
2. Sur la courbe P = f(U), pour une irradiance de 1~000 W·m-2, l'abscisse du point P_{\text{max}} correspond à U_{\text{max}}. On obtient ainsi U_{\text{max}} = 35 V.
Pour trouver I_{\text{max}}, il faut utiliser la courbe I = f(U) pour une irradiance de 1~000 W·m-2 et lire l'ordonnée correspondant au point d'abscisse U_{\text{max}} = 35 V. On trouve I_{\text{max}} = 7{,}5 A.
2. Sur la courbe P = f(U), pour une irradiance de 1~000 W·m-2, l'abscisse du point P_{\text{max}} correspond à U_{\text{max}}. On obtient ainsi U_{\text{max}} = 35 V.
Pour trouver I_{\text{max}}, il faut utiliser la courbe I = f(U) pour une irradiance de 1~000 W·m-2 et lire l'ordonnée correspondant au point d'abscisse U_{\text{max}} = 35 V. On trouve I_{\text{max}} = 7{,}5 A.
3. La puissance lumineuse reçue par le panneau est :
P_{\text {lum }}=\varphi · S
AN : P_{\text {lum }}=1~000 \times 1{,}520 \times 1{,}475=2{,}2 \times 10^{3} W
La valeur calculée est exprimée à 2 chiffres significatifs compte tenu de l'absence de précision sur φ.
4. Un panneau photovoltaïque convertit l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ainsi, le rendement du panneau photovoltaïque est :
On peut exprimer ce rapport en fonction des puissances :
\eta=\frac{P_{\max }}{P_{\mathrm{lum}}}
AN : \eta=\frac{270}{2{,}2 \times 10^{3}}=0{,}12=12 %
P_{\text {lum }}=\varphi · S
AN : P_{\text {lum }}=1~000 \times 1{,}520 \times 1{,}475=2{,}2 \times 10^{3} W
La valeur calculée est exprimée à 2 chiffres significatifs compte tenu de l'absence de précision sur φ.
4. Un panneau photovoltaïque convertit l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ainsi, le rendement du panneau photovoltaïque est :
\eta=\frac{E_{\text {électrique }}}{E_{\text {lumineuse }}}
On peut exprimer ce rapport en fonction des puissances :
\eta=\frac{P_{\max }}{P_{\mathrm{lum}}}
AN : \eta=\frac{270}{2{,}2 \times 10^{3}}=0{,}12=12 %
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Protocole de réponse
1. Procéder par lecture graphique en utilisant la courbe P = f(U) correspondant à la bonne valeur d'irradiance.
2. Pour obtenir U_{\text{max}}, utiliser la courbe P = f(U), puis pour obtenir I_{\text{max}}, utiliser la courbe I = f(U).
Travailler avec la bonne valeur d'irradiance.
3. Utiliser l'unité de l'irradiance pour trouver la formule de la puissance. Faire attention aux unités.
4. Utiliser les réponses aux questions précédentes. Il est préférable de donner le résultat en pourcentage.
2. Pour obtenir U_{\text{max}}, utiliser la courbe P = f(U), puis pour obtenir I_{\text{max}}, utiliser la courbe I = f(U).
Travailler avec la bonne valeur d'irradiance.
3. Utiliser l'unité de l'irradiance pour trouver la formule de la puissance. Faire attention aux unités.
4. Utiliser les réponses aux questions précédentes. Il est préférable de donner le résultat en pourcentage.
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Mise en application
Reprendre les deux dernières questions pour une irradiance de 600 W·m-2 et conclure quant à l'influence de l'irradiance sur le rendement du panneau photovoltaïque.
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