Énergie Solaire pour la Cabane
Comprendre l’Énergie Solaire pour la Cabane
Vous possédez une cabane de jardin sans accès au réseau électrique et souhaitez installer un système solaire pour alimenter deux lampes LED, un petit réfrigérateur et une radio. Chaque lampe LED consomme 10 watts, le réfrigérateur 100 watts lorsqu’il fonctionne et la radio 5 watts.
Données :
- Chaque lampe est utilisée 4 heures par jour.
- Le réfrigérateur fonctionne en moyenne 8 heures par jour (cycle intermittent mais équivalent à 8 heures pleines).
- La radio est utilisée 2 heures par jour.
- L’ensoleillement moyen permettant de charger les panneaux solaires est de 5 heures par jour.
Questions :
1. Calculez la consommation quotidienne totale en watts-heure (Wh) pour chaque appareil ainsi que la consommation totale pour tous les appareils.
2. Déterminez la puissance minimale nécessaire pour les panneaux solaires en watts (W) pour couvrir cette consommation, en supposant que l’efficacité des panneaux et du système de conversion est de 80%.
Correction : Énergie Solaire pour la Cabane
1. Calcul de la consommation quotidienne de chaque appareil
Lampes LED:
Les lampes consomment de l’énergie en fonction de leur puissance et du temps pendant lequel elles sont allumées.
Formule:
- \(\text{Consommation (Wh)}\):
\[ = \text{Puissance (W)} \times \text{Temps d’utilisation (h)} \]
Données:
- Puissance = \(10\, \text{W}\)
- Temps d’utilisation = \(4\, \text{h}\)
Calcul:
- Consommation par lampe:
\[ = 10\,\text{W} \times 4\,\text{h} \] \[ = 40\,\text{Wh} \]
- Consommation totale pour deux lampes:
\[ = 40\,\text{Wh} \times 2 \] \[ = 80\,\text{Wh} \]
Réfrigérateur:
Le réfrigérateur a un cycle de fonctionnement intermittent mais qui revient à une utilisation constante de 8 heures par jour.
Formule:
- \(\text{Consommation (Wh)}\):
\[ = \text{Puissance (W)} \times \text{Temps d’utilisation moyen (h)} \]
Données:
- Puissance = \(100\, \text{W}\)
- Temps d’utilisation = \(8\, \text{h}\)
Calcul:
- Consommation:
\[ = 100\,\text{W} \times 8\,\text{h} \] \[ = 800\,\text{Wh} \]
Radio:
La radio consomme de l’énergie en fonction de sa puissance et du temps pendant lequel elle est utilisée.
Formule:
- \(\text{Consommation (Wh)}\):
\[ = \text{Puissance (W)} \times \text{Temps d’utilisation (h)} \]
Données:
- Puissance = \(5\, \text{W}\)
- Temps d’utilisation = \(2\, \text{h}\)
Calcul:
- Consommation:
\[ = 5\,\text{W} \times 2\,\text{h} \] \[ = 10\,\text{Wh} \]
Calcul de la consommation totale quotidienne:
Pour obtenir la consommation totale, nous additionnons la consommation de tous les appareils.
Formule:
Consommation totale (Wh) = Consommation des lampes + Consommation du réfrigérateur + Consommation de la radio
Données:
- Lampes = \(80\, \text{Wh}\)
- Réfrigérateur = \(800\, \text{Wh}\)
- Radio = \(10\, \text{Wh}\)
Calcul:
- Consommation totale:
\[ = 80\,\text{Wh} + 800\,\text{Wh} + 10\,\text{Wh} \] \[ = 890\,\text{Wh} \]
2. Calcul de la puissance minimale nécessaire pour les panneaux solaires
La puissance des panneaux solaires doit être suffisante pour couvrir la consommation totale, en tenant compte de l’efficacité du système.
Formule:
- Puissance des panneaux (W):
\[ = \frac{\text{Conso totale (Wh)}}{\text{Nombre d’heures d’ensoleillement (h)} \times \text{Efficacité}} \]
Données:
- Consommation totale = \(890\, \text{Wh}\)
- Heures d’ensoleillement = \(5\, \text{h}\)
- Efficacité = \(80\,\% = 0.8\)
Calcul:
\[ \text{Puissance nécessaire} = \frac{890\,\text{Wh}}{5\,\text{h} \times 0.8} \] \[ \text{Puissance nécessaire} = 222.5\,\text{W} \]
Pour alimenter votre cabane de jardin de manière autonome, il vous faut installer des panneaux solaires d’au moins 223 watts, arrondis au nombre supérieur disponible sur le marché, pour compenser les pertes et assurer une charge suffisante pendant toute l’année.
Énergie Solaire pour la Cabane
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