Système Photovoltaïque pour un Bâtiment
Comprendre le Système Photovoltaïque pour un Bâtiment
Vous êtes un ingénieur en génie civil travaillant pour une entreprise qui se spécialise dans les bâtiments durables.
On vous a confié la tâche de concevoir un système solaire photovoltaïque pour le toit d’un nouveau bâtiment de bureaux qui doit être autonome en énergie pour ses opérations quotidiennes.
Données fournies:
- Localisation du bâtiment : Marseille, France
- Dimensions du toit : 20 m x 50 m
- Consommation énergétique quotidienne du bâtiment : 200 kWh
- Nombre moyen d’heures d’ensoleillement par jour : 5 heures
- Rendement moyen des panneaux solaires disponibles : 15%
- Puissance moyenne par m² de panneau solaire : 150 Watts
Questions:
1. Calculer la surface totale nécessaire de panneaux solaires pour couvrir les besoins énergétiques quotidiens du bâtiment.
2. Déterminer le nombre de panneaux nécessaires sachant que chaque panneau a une dimension de 1,6 m x 1 m.
3. Évaluer l’impact environnemental en termes de réduction des émissions de CO2 par rapport à une solution basée sur des combustibles fossiles, en supposant que l’énergie fossile émet 0,85 kg de CO2 par kWh produit.
Correction : Système Photovoltaïque pour un Bâtiment
1. Calcul de la surface totale des panneaux
- Calcul de la production énergétique nécessaire par heure:
La production requise par heure se calcule comme suit:
- Production requise par heure
\[ = \frac{\text{Consommation quotidienne}}{\text{Nombre d’heures d’ensoleillement}} \]
En substituant les valeurs données :
\[ = \frac{200 \, \text{kWh}}{5 \, \text{heures}} \] \[ = 40 \, \text{kWh/h} \]
- Calcul de la surface totale des panneaux
La surface nécessaire de panneaux solaires est déterminée par :
- Surface nécessaire
\[ = \frac{\text{Production requise par heure} \times 1000}{\text{Puissance par m}^2 \times \text{Rendement}} \]
En utilisant les valeurs :
\[ = \frac{40,000 \, \text{Watts}}{150 \, \text{Watts/m}^2 \times 0.15} \] \[ \approx 1777.78 \, \text{m}^2 \]
2. Calcul du nombre de panneaux
Le nombre de panneaux nécessaires est donné par :
- Nombre de panneaux
\[ = \frac{\text{Surface nécessaire}}{\text{Surface d’un panneau}} \]
Avec les dimensions d’un panneau :
\[ \text{Nombre de panneaux} = \frac{1777.78 \, \text{m}^2}{1.6 \, \text{m}^2} \] \[ \text{Nombre de panneaux} \approx 1111 \, \text{panneaux} \]
3. Évaluation des réductions de CO2
La réduction de CO2 est calculée comme suit:
- Réduction de CO2
\[ = \text{Consommation annuelle} \times 0.85 \, \text{kg CO2/kWh} \]
En substituant la consommation annuelle estimée :
Consommation annuelle:
\[ = 200 \, \text{kWh/jour} \times 365 \, \text{jours/an} \] \[ = 73,000 \, \text{kWh/an} \]
- Réduction de CO2:
\[ = 73,000 \, \text{kWh} \times 0.85 \, \text{kg CO2/kWh} \] \[ = 62,050 \, \text{kg CO2/an} \]
Conclusion
En utilisant les données fournies et les calculs ci-dessus, nous concluons que pour répondre à la demande énergétique du bâtiment, il serait nécessaire d’installer environ 1111 panneaux solaires, couvrant une surface totale d’environ 1778 m².
Cette installation permettrait une réduction significative des émissions de CO2, à hauteur de 62,050 kg par an, contribuant ainsi à une stratégie durable pour l’énergie du bâtiment.
Système Photovoltaïque pour un Bâtiment
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