Intégration d’un système photovoltaïque

Comprendre l’intégration d’un système photovoltaïque :

Une entreprise souhaite installer un système photovoltaïque sur le toit de son bâtiment pour réduire sa dépendance aux énergies fossiles et diminuer ses coûts énergétiques.

Le toit disponible pour l’installation a une superficie de 200 mètres carrés. La région où se situe l’entreprise bénéficie en moyenne de 5 heures d’ensoleillement direct par jour.

Données :

1. Efficacité des panneaux solaires : 18%
2. Puissance maximale d’un panneau : 250 W
3. Consommation énergétique annuelle de l’entreprise : 100,000 kWh
4. Coût moyen du kWh du réseau électrique : 0,15 €
5. Durée de vie estimée du système photovoltaïque : 25 ans
6. Coût d’installation du système photovoltaïque : 30,000 €

Exercice :

1. Calcul de la production énergétique annuelle du système photovoltaïque :
   • Calculer le nombre de panneaux pouvant être installés sur le toit.
   • Estimer la production énergétique annuelle totale des panneaux solaires.
2. Évaluation de l’impact financier :
   • Calculer l’économie annuelle réalisée grâce à la production d’énergie solaire (en tenant compte du coût du kWh).
   • Estimer le temps de retour sur investissement pour l’installation du système photovoltaïque.
3. Impact environnemental :
   • Calculer la réduction des émissions de CO2 sur la durée de vie du système en comparaison avec une production d’énergie traditionnelle.
4. Réflexion sur l’optimisation :
   • Proposer des améliorations ou alternatives pour augmenter l’efficacité du système photovoltaïque (par exemple, l’utilisation de panneaux à concentration solaire).

Correction : intégration d’un système photovoltaïque

1. Calcul de la production énergétique annuelle du système photovoltaïque

a) Nombre de panneaux installables

Supposons qu’un panneau standard mesure environ 1,6 m² (1.6 m x 1 m).

Nombre de panneaux :

\[ = \frac{\text{Surface disponible}}{\text{Surface d’un panneau}} \] \[ = \frac{200 \, \text{m}^2}{1.6 \, \text{m}^2} \] \[ \text{Nombre de panneaux} = 125 \text{ panneaux} \]

b) Production énergétique annuelle

Production quotidienne d’un panneau :

\[ = 250 \, \text{W} \times 5 \, \text{heures} \] \[ = 1250 \, \text{Wh/jour} = 1.25 \, \text{kWh/jour} \]

Production annuelle d’un panneau :

\[ = 1.25 \, \text{kWh/jour} \times 365 \, \text{jours} \] \[ = 456.25 \, \text{kWh} \]

Production annuelle totale :

\[ = 125 \, \text{panneaux} \times 456.25 \, \text{kWh} \] \[ = 57,031.25 \, \text{kWh} \]

2. Évaluation de l’impact financier

a) Économie annuelle

\[ = 57,031.25 \, \text{kWh} \times 0.15 \, \text{€/kWh} \] \[ = 8,554.69 \, \text{€} \]

b) Temps de retour sur investissement

• Coût d’installation : 30,000 €

Retour sur investissement :

\[ = \frac{30,000 \, \text{€}}{8,554.69 \, \text{€/an}} \] \[ \approx 3.51 \text{ ans} \]

3. Impact environnemental

Supposons qu’un kWh produit par des moyens traditionnels émet environ 0.3 kg de CO2.

Réduction des émissions de CO2 par an :

\[ = 57,031.25 \, \text{kWh} \times 0.3 \, \text{kg CO2/kWh} \] \[ = 17,109.38 \, \text{kg CO2} \]

Réduction sur 25 ans :

\[ = 17,109.38 \, \text{kg CO2} \times 25 \, \text{ans} \] \[ = 427,734.5 \, \text{kg CO2} \]

4. Réflexion sur l’optimisation

• Utilisation de panneaux plus efficaces : Augmenter l’efficacité des panneaux permettrait une meilleure production énergétique.
• Systèmes de suivi solaire : Installer des systèmes qui orientent les panneaux vers le soleil pour maximiser la captation de lumière.
• Intégration de solutions de stockage d’énergie : Utiliser des batteries pour stocker l’énergie excédentaire.

Intégration d’un système photovoltaïque

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