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N°4 - Les cartes solaires - niv 4

N°4 - Les cartes solaires - niv 4

En formation de niveau 5 (CAP), on n'étudiera pas ce §.



La puissance radiative maximale reçue au niveau du sol se situe aux environs de 1000 [W/m²].
Elle varie beaucoup selon la couverture nuageuse, l'angle d'incidence du soleil par rapport à la surface réceptrice et l'orientation de cette dernière.


orientation


Aussi, pour effectuer les bilans, mieux vaut intégrer le temps et parler en quantité d’énergie fournie plutôt qu'en puissance fournie (voir dossier L'énergie, la chaleur et dossier Les puissances en Génie Climatique).

Pour cela, on dispose de nombreuses tables et cartes solaires qui indiquent en [Wh] ou [kWh] l'énergie radiative reçue par un capteur d'orientation et d'inclinaison définies en moyenne par jour ou par an.

On dispose de :

  • Carte solaire annuelle (moyenne journalière annuelle, orientation Sud)

solaire


Sur la carte ci-dessus, on note un ensoleillement moyen quotidien :

  • De 3,2 [kWh/m²] à Lille (nord de la France)
  • De 3,8 [kWh/m²] à Lyon, soit 20% de plus qu’à Lille
  • De 5,2 [kWh/m²] à Marseille (sud de la France), soit 35% de plus qu’à Lyon.

Pour produire la même énergie calorifique à partir de capteurs solaires thermiques, il faudra installer 20 à 30% de surface supplémentaire à Lille par rapport à Lyon et 70% si l’on compare à Marseille.

Question

Q1: Sachant,

Q = P x t
Avec Q en [kWh]
P en [kW]
t en heure

Sur une base de 12 [h] de soleil par jour, quelle est en [W] la puissance d'ensoleillement moyenne reçue à Marseille par un capteur orienté au Sud, sur l'année.

Q = P x t
Avec Q en [kWh]
P en [kW]
t en heure

La quantité d’énergie solaire sur une journée à Marseille est de 5,2 [kWh/m²]

On peut donc écrire pour 1 [m²] de capteur :
5,2 = P x 12

Soit  P = 5,2 / 12 = 0,433 [kW/m²] = 433 [W/m²]

  • Carte solaire mensuelle (moyenne journalière, mois de juillet, orientation Sud)

journe


Question

Q2: Sur une base de 12 [h] de soleil par jour, quelle est en [W] la puissance d'ensoleillement moyenne reçue à Marseille par un capteur orienté au Sud, au mois de Juillet.

Q = P x t
Avec Q en [kWh]
P en [kW]
h en heure

Selon la carte mensuelle, la quantité d’énergie solaire sur une journée à Marseille au mois de juillet est de 7 [kWh/m²]

On peut donc écrire :
7 = P x 12

Soit : P = 7/12 = 0,583 [kW/m²] = 583 [W/m²] (contre 433 [W/m²] sur l’année, ce qui montre bien la douceur du climat méditerranéen…)

Il existe des cartes solaires qui indiquent les fournitures annuelles de l’Europe.

fournitures

Question

Q3: Pour Marseille, la carte européenne ci-dessus indique un flux annuel de l'ordre de 1900 [kWh/m²]. Vérifiez la cohérence de cette donnée avec celle indiquée sur la carte nationale ci-dessous.



Sur la carte de France ci-dessus, on note un ensoleillement moyen quotidien de 5,2 [kWh/m²] à Marseille.

Sur l'année ceci correspond à 5,2 x 365 = 1898 [kWh/an] que l'on retrouve sensiblement sur la carte Européenne.

Enfin, il existe des cartes pour toute la planète….

carte


carte