Adaptation des panneaux solaires photovoltaïques

La problématique de ce TPE revient à calculer la surface de panneaux solaires qu'il faudrait pour automatiser Poitiers puis à conclure sur la possibilité de la réalisation d'un tel projet. Il faut rappeler que tous les chiffres donnés et utilisés ici sont des approximations plus ou moins importantes. La surface que l'on va trouver sera donc une valeur approchée mais quand même assez représentative de la réalité.

Nous avons précédemment conclu que les habitants et les industries intra-muros de Poitiers avaient une consommation d’environ 6979. 10⁵kWh/an en 2005. Nous allons maintenant voir quel est l’ensoleillement de cette ville.

Comme nous pouvons le voir sur cette image, Poitiers recevrait de deux à trois kWh par mètre carré et par jour. Cependant Poitiers est située au Nord de cette zone, elle reçoit donc seulement 2 kWh/m²/jour. De plus, nous voulons connaitre la quantité d’ensoleillement moyen par an, il faut donc multiplier les 2 kWh par les 365 jours qui composent une année.

Un mètre carré de panneaux solaires situé à Poitiers capte donc 730 kWh/an si son angle d’incidence vaut 90°. Dans le cas contraire le rendement des modules photovoltaïques n’est pas optimal et la puissance captée est inférieure à celle-ci. Nous allons donc voir si le rendement du panneau solaire est maximal ou non. Pour cela, rappelons que le rendement en pourcentage d’un module noté R est égal au sinus de l’angle d’incidence multiplié par 100. Etant donné que nous avons choisi d’orienter les panneaux vers le Sud et de les incliner de 45°, l’angle d’incidence est donc de 90° si l’on considère que la France se situe vraiment à la latitude 45° Nord.

Le rendement en fonction de l’orientation est de 100%, il est donc optimal comme nous le confirme l’image ci-dessous.

Pour automatiser la ville étudiée, nous avons choisi d’avoir recours à des panneaux solaires photovoltaïques monocristallins pour leur rendement très important par rapport aux autres panneaux commercialisés. Dans le commerce, il est indiqué que ces panneaux ont un rendement allant de 15 à 18%. Dans la visée de ce TPE qui consiste à sélectionner le meilleur des modules, nous considérerons que ceux-là ont tous un rendement de 18% bien que cela soit très rare voir inexistant . Nous allons maintenant calculer la puissance produite par un panneau solaire d’un mètre carré.

D’après la partie « Rendement », nous savons que la puissance produite par un panneau solaire noté Pp est égale au produit du rendement du panneau et de la puissance captée divisé par l’angle d’incidence. Ici l’angle d’incidence n’entre pas en compte puisque Sin 90 = 1.

Nous pouvons donc voir qu’un mètre carré de panneau solaire produit 131.4 kWh/an à Poitiers. Pour résoudre la problématique nous devons maintenant calculer la surface de module photovoltaïque à installer pour automatiser la ville noté S. Il nous suffit donc de diviser la consommation annuelle de Poitiers noté Cons par la production annuelle d’un mètre carré de panneau solaire photovoltaïque monocristallin.

Nous pouvons maintenant conclure que pour automatiser la ville de Poitiers intra-muros, il faudrait installer une surface totale de panneaux solaires sur la ville d’environ 5.3 km².

Ce chiffre répond donc à la problématique, mais il est à nuancer. En effet Poitiers est composé de kilomètres et de kilomètres de voix de circulation diminuant la surface utilisable d'autant. Il faut aussi prendre en compte les monuments classés, les maisons mal orientées et ne disposant pas de jardins, les parcs, les espaces verts, les places publiques... Cependant, il est difficile de calculer précisément la surface des voiries et des lieux non-exploitables. Nous ne pouvons donc pas nous permettre de répondre précisément à la problématique.