Analyse d’une Ferme Solaire

Analyse de la Production d'une Ferme Solaire

Analyse de la Production d'une Ferme Solaire

Contexte : L'énergie photovoltaïqueÉnergie produite par la conversion directe de la lumière du soleil en électricité, principalement à l'aide de panneaux solaires..

Cet exercice vous guidera à travers les calculs fondamentaux pour estimer la production d'énergie d'une ferme solaire. Nous analyserons l'impact de l'irradiation solaireQuantité d'énergie solaire reçue par unité de surface, généralement mesurée en kWh/m²/jour ou W/m²., du rendement des panneaux et des pertes système pour déterminer la viabilité et la performance d'un projet d'énergie renouvelable.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à modéliser la production d'un système photovoltaïque, une compétence essentielle pour le dimensionnement et l'évaluation de projets d'énergies renouvelables.


Objectifs Pédagogiques

  • Calculer l'énergie solaire captée par une surface de panneaux.
  • Appliquer le concept de rendement pour estimer la production électrique.
  • Quantifier l'impact des pertes système sur la production finale.
  • Extrapoler la production journalière à une échelle annuelle.
  • Évaluer la rentabilité financière et l'impact environnemental du projet.

Données de l'étude

Nous étudions un projet de ferme solaire dans le sud de la France. Les caractéristiques techniques et les données d'ensoleillement sont les suivantes :

Schéma de Principe d'une Installation Solaire
Irradiation Panneaux Solaires Énergie Électrique Réseau
Nom du Paramètre Symbole Valeur Unité
Surface totale des panneaux \( S_{\text{pan}} \) 5000
Irradiation solaire journalière moyenne \( G_{\text{jour}} \) 4.5 kWh/m²/jour
Rendement des panneaux photovoltaïques \( \eta_{\text{pan}} \) 20 %
Coefficient de performance (pertes système) \( \text{PR} \) 85 %
Tarif de rachat de l'électricité \( T_{\text{achat}} \) 0.10 €/kWh
Facteur d'émission CO₂ du mix électrique \( F_{\text{CO}_2} \) 0.058 kgCO₂e/kWh

Questions à traiter

  1. Calculer l'énergie solaire totale reçue par la ferme chaque jour.
  2. Déterminer l'énergie électrique brute produite par les panneaux par jour.
  3. Estimer l'énergie électrique nette injectée dans le réseau chaque jour, après comptabilisation des pertes.
  4. Calculer la production énergétique annuelle totale de la ferme.
  5. Estimer le revenu annuel généré par la vente de l'électricité.
  6. Calculer la quantité d'émissions de CO₂ évitée chaque année grâce à cette ferme.

Les bases de l'Énergie Solaire

Pour résoudre cet exercice, il est essentiel de comprendre comment l'énergie du soleil est convertie en électricité et comment évaluer sa performance sur le long terme.

1. Énergie Solaire Reçue (Captée)
C'est la première étape : quantifier l'énergie brute que le soleil envoie sur la surface des panneaux. Elle dépend directement de l'ensoleillement du lieu et de la surface totale des capteurs. La formule est : \[ E_{\text{captée}} = G_{\text{jour}} \times S_{\text{pan}} \]

2. Énergie Électrique Produite (Brute)
Les panneaux ne convertissent pas 100% de l'énergie solaire en électricité. Leur efficacité est mesurée par le rendement (\(\eta\)). L'énergie brute produite est donc : \[ E_{\text{brute}} = E_{\text{captée}} \times \eta_{\text{pan}} \]

3. Production Annuelle et Impacts
Pour évaluer la pertinence d'un projet, on extrapole la production journalière sur une année entière (365 jours). Cette production annuelle permet ensuite de calculer les revenus financiers et les bénéfices environnementaux, comme les émissions de CO₂ évitées.


Correction : Analyse de la Production d'une Ferme Solaire

Question 1 : Calculer l'énergie solaire totale reçue par la ferme chaque jour.

Principe

L'objectif est de déterminer la quantité totale d'énergie solaire qui frappe la surface de l'ensemble des panneaux solaires en une journée. C'est le "carburant" brut de notre centrale, l'énergie maximale disponible avant toute conversion.

Mini-Cours

L'irradiation solaire (ou ensoleillement) est une mesure de la puissance du rayonnement solaire par unité de surface (ex: W/m²). Lorsqu'on intègre cette puissance sur une période, on obtient une énergie par unité de surface (ex: kWh/m²/jour). Pour obtenir l'énergie totale reçue par une installation, il suffit de multiplier cette valeur par la surface totale des capteurs.

Remarque Pédagogique

Visualisez chaque mètre carré de panneau comme un petit seau qui collecte l'énergie du soleil. Pour connaître la collecte totale, on multiplie simplement ce que reçoit un seau (l'irradiation) par le nombre total de seaux (la surface).

Normes

Les données d'irradiation sont issues de bases de données météorologiques standardisées, comme celles de Météo-France ou des services européens comme PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System), qui fournissent des valeurs fiables pour l'ingénierie.

Formule(s)

L'outil mathématique est une relation de proportionnalité directe.

\[ E_{\text{captée}} = G_{\text{jour}} \times S_{\text{pan}} \]
Hypothèses

Pour ce calcul, on suppose que l'irradiation de 4.5 kWh/m²/jour est uniforme sur toute la surface de la ferme et qu'il n'y a pas d'ombrage partiel sur les panneaux.

Donnée(s)

Nous reprenons les chiffres pertinents de l'énoncé.

  • Irradiation journalière, \(G_{\text{jour}}\) = 4.5 kWh/m²/jour
  • Surface des panneaux, \(S_{\text{pan}}\) = 5000 m²
Astuces

Pour calculer mentalement 4.5 x 5000, on peut faire (4 x 5000) + (0.5 x 5000) = 20000 + 2500 = 22500. C'est souvent plus rapide que de poser la multiplication.

Schéma (Avant les calculs)
Modélisation de l'Énergie Solaire Incidente
Surface S_pan = 5000 m²Irradiation G_jour = 4.5 kWh/m²/jour
Calcul(s)

On applique la formule avec les données fournies.

\[ \begin{aligned} E_{\text{captée}} &= 4.5 \text{ kWh/m²/jour} \times 5000 \text{ m²} \\ &= 22500 \text{ kWh/jour} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de l'Énergie Captée
22 500 kWhMax0
Réflexions

La ferme solaire reçoit une quantité d'énergie considérable, équivalente à 22.5 MWh par jour. C'est ce potentiel que nous allons chercher à convertir en électricité dans la question suivante.

Points de vigilance

Attention à ne pas confondre l'irradiation (une énergie par unité de surface, en kWh/m²) avec l'énergie totale (en kWh). L'analyse des unités est votre meilleure alliée : \( \frac{\text{kWh}}{\text{m}^2} \times \text{m}^2 \Rightarrow \text{kWh} \). Le calcul est cohérent.

Points à retenir

Synthèse de la Question 1 :

  • Concept Clé : L'énergie solaire captée est le produit de l'ensoleillement local par la surface des capteurs.
  • Formule Essentielle : \( E_{\text{captée}} = G \times S \).
  • Point de Vigilance Majeur : La cohérence des unités est primordiale.
Le saviez-vous ?

Le désert du Sahara reçoit tellement d'énergie solaire que si l'on pouvait couvrir une petite fraction de sa surface avec des panneaux solaires (avec une efficacité de 15%), on pourrait produire assez d'électricité pour alimenter toute l'Europe !

FAQ
Résultat Final
L'énergie solaire totale reçue par la ferme est de 22 500 kWh par jour.
A vous de jouer

Que deviendrait l'énergie captée si la ferme était située dans une région moins ensoleillée avec une irradiation de seulement 3.8 kWh/m²/jour ?


Question 2 : Déterminer l'énergie électrique brute produite par les panneaux par jour.

Principe

Toute l'énergie solaire captée n'est pas transformée en électricité. Le rendement des panneaux photovoltaïques quantifie cette efficacité de conversion. Nous calculons ici l'énergie électrique à la sortie des panneaux, avant les autres pertes du système.

Mini-Cours

L'effet photovoltaïque est le processus physique qui se produit dans les cellules de silicium des panneaux. Les photons de la lumière solaire transfèrent leur énergie aux électrons du matériau, créant un courant électrique. Le rendement (\(\eta\)) est le rapport entre la puissance électrique générée et la puissance solaire reçue. Il est limité par des facteurs physiques et technologiques.

Remarque Pédagogique

Le rendement est l'un des paramètres les plus importants lors du choix d'un panneau solaire. Un panneau avec un rendement plus élevé produira plus d'électricité sur une même surface, ce qui est crucial lorsque l'espace est limité.

Normes

Le rendement des panneaux est mesuré en laboratoire dans des conditions de test standard (STC : Standard Test Conditions) : irradiation de 1000 W/m², température de cellule de 25°C, et spectre solaire AM1.5. Cela permet de comparer équitablement les produits de différents fabricants.

Formule(s)

L'énergie produite est l'énergie captée affectée du rendement des panneaux.

\[ E_{\text{brute}} = E_{\text{captée}} \times \eta_{\text{pan}} \]
Hypothèses

On suppose que le rendement de 20% est constant tout au long de la journée. En réalité, il diminue légèrement lorsque la température des panneaux augmente.

Donnée(s)

On utilise le résultat précédent et le rendement donné.

  • Énergie captée, \(E_{\text{captée}}\) = 22500 kWh/jour
  • Rendement des panneaux, \(\eta_{\text{pan}}\) = 20 % = 0.20
Astuces

Calculer 20% d'un nombre revient à le diviser par 5. Ainsi, 22500 / 5 = 4500. C'est une méthode de calcul mental très efficace.

Schéma (Avant les calculs)
Conversion Énergétique au Niveau du Panneau
E_captéePanneau(eta=20%)E_brutePertes (80%)
Calcul(s)

On applique la formule de production brute.

\[ \begin{aligned} E_{\text{brute}} &= 22500 \text{ kWh/jour} \times 0.20 \\ &= 4500 \text{ kWh/jour} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Réflexions

La production brute avant pertes s'élève à 4500 kWh/jour. On constate que 80% de l'énergie solaire initiale n'est pas convertie en électricité, ce qui est inhérent aux limites physiques et technologiques des cellules photovoltaïques actuelles.

Points de vigilance

L'erreur la plus commune est d'oublier de convertir le pourcentage en valeur décimale. Calculer avec "20" au lieu de "0.20" donnerait un résultat 100 fois trop élevé et physiquement impossible (on ne peut pas produire plus d'énergie qu'on en reçoit).

Points à retenir

Synthèse de la Question 2 :

  • Concept Clé : Le rendement mesure l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique.
  • Formule Essentielle : \( E_{\text{produite}} = E_{\text{reçue}} \times \eta \).
  • Point de Vigilance Majeur : Toujours convertir les pourcentages en décimales pour les calculs.
Le saviez-vous ?

La limite théorique maximale de rendement pour une cellule photovoltaïque au silicium standard est appelée la "limite de Shockley-Queisser", et elle est d'environ 33.7%. Les 20% de notre exercice sont donc déjà une très bonne performance technologique !

FAQ
Résultat Final
L'énergie électrique brute produite par les panneaux est de 4 500 kWh par jour.
A vous de jouer

Si l'on utilisait des panneaux de nouvelle génération avec un rendement de 22.5%, quelle serait l'énergie brute produite ?


Question 3 : Estimer l'énergie électrique nette injectée dans le réseau chaque jour.

Principe

L'énergie brute produite par les panneaux n'est pas intégralement injectée sur le réseau. Des pertes interviennent à chaque étape : dans les câbles, à cause de la chaleur, et surtout dans l'onduleur qui convertit le courant continu en courant alternatif. Le "Performance Ratio" (PR) modélise l'efficacité globale de ces composants.

Mini-Cours

Le Performance Ratio (PR) est un indicateur de qualité d'une installation photovoltaïque. Il compare la production réelle à la production théorique qui serait attendue si seuls le rendement des panneaux et l'irradiation étaient pris en compte. Un PR de 85% signifie que 15% de l'énergie brute produite par les panneaux est perdue dans le reste du système (onduleur, câbles, salissures, température, etc.).

Remarque Pédagogique

Un PR élevé (supérieur à 80%) est le signe d'une installation bien conçue, avec des composants de qualité et un dimensionnement correct. C'est un indicateur plus important que le seul rendement des panneaux pour juger de la performance globale d'une centrale.

Normes

Les composants comme les onduleurs doivent respecter des normes de performance et de sécurité (par exemple, la série de normes IEC 62109). Le calcul du PR est lui-même standardisé (norme IEC 61724) pour permettre le suivi et la comparaison des installations.

Formule(s)

L'énergie nette est l'énergie brute affectée du coefficient de performance.

\[ E_{\text{nette}} = E_{\text{brute}} \times \text{PR} \]
Hypothèses

On suppose que le PR de 85% est une moyenne annuelle constante. En pratique, il peut légèrement varier en fonction des conditions météorologiques (plus de pertes par temps chaud, par exemple).

Donnée(s)

On utilise le résultat précédent et le PR de l'énoncé.

  • Énergie brute, \(E_{\text{brute}}\) = 4500 kWh/jour
  • Performance Ratio, \(\text{PR}\) = 85 % = 0.85
Astuces

Pour calculer 85% d'un nombre, on peut calculer 100% - 15%. Calculez 10% (450), puis 5% (225), leur somme est 15% (675). Ensuite, faites 4500 - 675 = 3825. Cela peut être plus simple que de multiplier par 0.85.

Schéma (Avant les calculs)
Flux Énergétique et Pertes Système
E_bruteSystème(PR=85%)E_nettePertes (15%)
Calcul(s)

On applique le coefficient de performance à la production brute.

\[ \begin{aligned} E_{\text{nette}} &= 4500 \text{ kWh/jour} \times 0.85 \\ &= 3825 \text{ kWh/jour} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Réflexions

Après avoir pris en compte les pertes du système (15%), la ferme solaire peut injecter 3825 kWh par jour dans le réseau. Ce chiffre, l'énergie nette, est la véritable mesure de la production de la centrale et la base de tous les calculs de rentabilité.

Points de vigilance

Ne confondez pas le rendement du panneau (qui concerne la conversion lumière -> électricité) et le Performance Ratio (qui concerne les pertes électriques et autres dans le reste du système). Ce sont deux facteurs de perte qui s'appliquent successivement.

Points à retenir

Synthèse de la Question 3 :

  • Concept Clé : Le PR quantifie l'efficacité de l'ensemble du système (hors panneaux) à acheminer l'électricité produite vers le réseau.
  • Formule Essentielle : \( E_{\text{nette}} = E_{\text{brute}} \times \text{PR} \).
  • Point de Vigilance Majeur : Le PR s'applique à l'énergie déjà convertie par les panneaux (\(E_{\text{brute}}\)).
Le saviez-vous ?

La température est un ennemi majeur du rendement. Pour chaque degré Celsius au-dessus des 25°C de test, un panneau solaire perd environ 0.3% à 0.4% de sa puissance. En plein été, un panneau peut facilement atteindre 60-70°C, ce qui impacte significativement la production !

FAQ
Résultat Final
L'énergie nette injectée dans le réseau est de 3 825 kWh par jour.
A vous de jouer

Avec une technologie d'onduleur plus performante, le PR pourrait atteindre 90%. Quelle serait alors l'énergie nette injectée ?


Question 4 : Calculer la production énergétique annuelle totale de la ferme.

Principe

Pour évaluer la performance globale et la viabilité économique d'un projet, on a besoin d'une vision à long terme. On extrapole donc la production journalière moyenne sur une année complète.

Mini-Cours

L'extrapolation annuelle est une simplification. Les modèles professionnels utilisent des données d'irradiation mensuelles, voire horaires, pour tenir compte des variations saisonnières (plus de soleil en été, moins en hiver). Cependant, l'utilisation d'une moyenne journalière sur 365 jours donne une première estimation rapide et souvent assez juste pour un avant-projet.

Remarque Pédagogique

Pensez à ce calcul comme à l'établissement d'un budget annuel. On se base sur un revenu journalier moyen pour estimer le total sur l'année. C'est le même principe, mais appliqué à l'énergie.

Normes

Il n'y a pas de norme à proprement parler pour ce calcul, mais c'est une pratique standard dans toutes les études de faisabilité de projets énergétiques. La fiabilité du résultat dépend entièrement de la qualité de la donnée d'irradiation journalière moyenne utilisée.

Formule(s)

On multiplie simplement la production nette journalière par le nombre de jours dans une année.

\[ E_{\text{annuelle}} = E_{\text{nette}} \times 365 \]
Hypothèses

On suppose que la production journalière de 3825 kWh est une moyenne représentative de tous les jours de l'année, incluant les jours ensoleillés et nuageux, ainsi que les variations entre les saisons.

Donnée(s)

On se base sur le résultat de la question précédente.

  • Énergie nette journalière, \(E_{\text{nette}}\) = 3825 kWh/jour
Astuces

Pour une estimation rapide, on peut multiplier par 1000 (3 825 000) puis diviser par 3 (environ 1 275 000), car 365 est proche de 1000/3. Cela donne un ordre de grandeur correct pour vérifier son calcul.

Schéma (Avant les calculs)
Extrapolation de Journalier à Annuel
Jour3825 kWhx 365Année? kWh
Calcul(s)

On effectue la multiplication.

\[ \begin{aligned} E_{\text{annuelle}} &= 3825 \text{ kWh/jour} \times 365 \text{ jours/an} \\ &= 1\ 396\ 125 \text{ kWh/an} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Visualisation de la Production Annuelle
1.4 GWh / anJanDécPic estival
Réflexions

La ferme produit près de 1.4 GWh (Gigawattheure) par an. Cette valeur est fondamentale pour les analyses économiques et environnementales qui suivent. Elle représente la contribution concrète de la centrale au réseau électrique sur une année.

Points de vigilance

Il est crucial d'utiliser la production nette journalière pour ce calcul, et non la brute. Les revenus et les bénéfices environnementaux ne dépendent que de l'énergie réellement injectée dans le réseau.

Points à retenir

Synthèse de la Question 4 :

  • Concept Clé : L'extrapolation annuelle permet de passer d'une performance instantanée ou journalière à une vision globale du projet.
  • Formule Essentielle : \( E_{\text{annuelle}} = E_{\text{journalière}} \times 365 \).
  • Point de Vigilance Majeur : Toujours se baser sur l'énergie nette finale.
Le saviez-vous ?

La plus grande ferme solaire du monde (en 2024), le Bhadla Solar Park en Inde, s'étend sur 57 km² et produit environ 5 700 GWh par an, soit plus de 4000 fois la production de notre ferme d'exercice !

FAQ
Résultat Final
La production annuelle nette de la ferme est de 1 396 125 kWh.
A vous de jouer

En considérant une année bissextile (366 jours), quelle serait la production annuelle ?


Question 5 : Estimer le revenu annuel généré par la vente de l'électricité.

Principe

Le revenu est le produit de la quantité d'énergie vendue (la production annuelle nette) par son prix de vente unitaire (le tarif de rachat). C'est la transformation de la production énergétique en valeur monétaire.

Mini-Cours

Les tarifs de rachat (ou "Feed-in Tariffs") sont des mécanismes de soutien aux énergies renouvelables. L'État ou le fournisseur d'énergie s'engage à acheter l'électricité produite à un tarif fixe et garanti sur une longue période (souvent 15-20 ans). Cela donne de la visibilité aux investisseurs et encourage le développement de projets.

Remarque Pédagogique

Ce calcul est au cœur de l'analyse financière. Le revenu généré doit permettre de rembourser l'investissement initial, de couvrir les coûts d'opération et de maintenance, et de dégager un bénéfice.

Normes

Les tarifs de rachat sont fixés par des instances réglementaires, comme la Commission de Régulation de l'Énergie (CRE) en France. Ils sont publiés officiellement et dépendent de la taille de l'installation et de sa date de mise en service.

Formule(s)

Une simple multiplication permet de lier production et revenu.

\[ \text{Revenu Annuel} = E_{\text{annuelle}} \times T_{\text{achat}} \]
Hypothèses

On suppose que le tarif de rachat de 0.10 €/kWh est constant et s'applique à toute l'énergie produite pendant l'année.

Donnée(s)

On utilise la production annuelle et le tarif de rachat de l'énoncé.

  • Production annuelle, \(E_{\text{annuelle}}\) = 1 396 125 kWh/an
  • Tarif de rachat, \(T_{\text{achat}}\) = 0.10 €/kWh
Astuces

Multiplier un nombre par 0.10 revient simplement à le diviser par 10, soit décaler la virgule d'un rang vers la gauche. C'est un calcul instantané.

Schéma (Avant les calculs)
Conversion de l'Énergie en Revenu
Énergie Annuelle1.4 GWhx 0.10 €/kWhRevenu Annuel ?
Calcul(s)

On calcule le produit.

\[ \begin{aligned} \text{Revenu Annuel} &= 1\ 396\ 125 \text{ kWh/an} \times 0.10 \text{ €/kWh} \\ &= 139\ 612.50 \text{ €/an} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Visualisation du Revenu Annuel
139 612.50 €
Réflexions

Le projet génère un revenu annuel d'environ 140 000 €. Cette donnée est essentielle pour calculer le retour sur investissement (ROI) de la ferme solaire, en la comparant au coût total de l'installation.

Points de vigilance

Vérifiez toujours les unités : le tarif est en € par kWh, et l'énergie en kWh. Les "kWh" s'annulent bien, laissant un résultat en €. Une erreur d'unité (par ex. si l'énergie était en MWh) est vite arrivée.

Points à retenir

Synthèse de la Question 5 :

  • Concept Clé : Le revenu est directement proportionnel à l'énergie vendue et au tarif de rachat.
  • Formule Essentielle : \( \text{Revenu} = \text{Énergie} \times \text{Tarif} \).
  • Point de Vigilance Majeur : Assurer la cohérence des unités d'énergie (kWh, MWh, GWh).
Le saviez-vous ?

Le coût de l'électricité solaire a chuté de près de 90% au cours de la dernière décennie, ce qui en fait l'une des sources d'énergie les moins chères à construire aujourd'hui. Les tarifs de rachat ont suivi cette tendance et sont bien plus bas aujourd'hui qu'il y a 10 ans.

FAQ
Résultat Final
Le revenu annuel généré par la ferme est de 139 612.50 €.
A vous de jouer

Si le tarif de rachat était de 0.08 €/kWh, quel serait le revenu annuel ?


Question 6 : Calculer la quantité d'émissions de CO₂ évitée chaque année.

Principe

En produisant de l'électricité sans combustion, la ferme solaire évite les émissions de gaz à effet de serre qui auraient été générées par des centrales thermiques (charbon, gaz). On quantifie ce bénéfice en utilisant le "facteur d'émission" du réseau électrique, qui représente le contenu carbone moyen de l'électricité locale.

Mini-Cours

Le facteur d'émission (ou contenu CO₂) du mix électrique est la masse moyenne de dioxyde de carbone équivalent (CO₂e) émise pour produire un kilowattheure d'électricité sur un réseau donné. Il est élevé dans les pays qui dépendent beaucoup du charbon (ex: Pologne, Allemagne) et très bas dans les pays avec beaucoup de nucléaire et d'hydraulique (ex: France, Suède, Norvège).

Remarque Pédagogique

Ce calcul traduit un bénéfice énergétique en un bénéfice environnemental quantifiable. C'est un argument clé pour justifier les projets d'énergie renouvelable, au-delà de leur simple rentabilité financière.

Normes

Les facteurs d'émission sont calculés et publiés par des organismes de référence comme l'Agence Internationale de l'Énergie (AIE), les gestionnaires de réseau de transport d'électricité (comme RTE en France), ou les agences environnementales nationales.

Formule(s)

On multiplie l'énergie produite par le facteur d'émission pour trouver la masse de CO₂ non émise.

\[ \text{CO}_{2\text{ évité}} = E_{\text{annuelle}} \times F_{\text{CO}_2} \]
Hypothèses

On suppose que chaque kWh solaire produit remplace un kWh produit par le mix moyen du réseau. On utilise également un facteur d'émission moyen sur l'année.

Donnée(s)

On utilise la production annuelle et le facteur d'émission pour la France.

  • Production annuelle, \(E_{\text{annuelle}}\) = 1 396 125 kWh/an
  • Facteur d'émission, \(F_{\text{CO}_2}\) = 0.058 kgCO₂e/kWh
Astuces

Pour convertir le résultat final de kg en tonnes, il suffit de diviser par 1000. Les tonnes sont souvent plus parlantes pour de grandes quantités de CO₂.

Schéma (Avant les calculs)
Substitution Énergétique
Énergie SolaireÉviteCentraleThermique
Calcul(s)

On effectue le calcul.

\[ \begin{aligned} \text{CO}_{2\text{ évité}} &= 1\ 396\ 125 \text{ kWh/an} \times 0.058 \text{ kgCO₂e/kWh} \\ &= 80\ 975.25 \text{ kgCO₂e/an} \\ &\approx 81 \text{ tonnes de CO₂e/an} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Impact Environnemental Annuel
Ferme Solaire81 t CO₂
Réflexions

La ferme permet d'éviter l'émission de près de 81 tonnes de CO₂ chaque année. C'est une contribution significative à la lutte contre le changement climatique. L'impact serait encore plus spectaculaire dans un pays avec un mix électrique plus carboné.

Points de vigilance

Ne pas utiliser un facteur d'émission générique. La valeur varie énormément d'un pays à l'autre. Utiliser le facteur d'émission polonais (≈0.75) en France surestimerait le bénéfice d'un facteur 10 !

Points à retenir

Synthèse de la Question 6 :

  • Concept Clé : Le bénéfice CO₂ d'une énergie renouvelable dépend de l'intensité carbone de l'énergie qu'elle remplace.
  • Formule Essentielle : \( \text{CO₂ évité} = \text{Énergie} \times \text{Facteur d'Émission} \).
  • Point de Vigilance Majeur : Utiliser le facteur d'émission pertinent pour la zone géographique étudiée.
Le saviez-vous ?

Le "e" de "CO₂e" signifie "équivalent". Il indique que l'on prend en compte d'autres gaz à effet de serre (comme le méthane) en ramenant leur potentiel de réchauffement à celui du CO₂. C'est une unité de mesure standard en analyse environnementale.

FAQ
Résultat Final
La ferme solaire évite l'émission d'environ 81 tonnes de CO₂ par an.
A vous de jouer

Si cette ferme était installée en Allemagne, où le facteur d'émission est d'environ 0.4 kgCO₂e/kWh, quelle masse de CO₂ serait évitée ?


Outil Interactif : Simulateur de Production

Utilisez cet outil pour voir comment l'irradiation et le rendement des panneaux influencent la production d'énergie nette.

Paramètres d'Entrée
4.5 kWh/m²/jour
20 %
Résultats Clés
Énergie Captée (kWh/jour) -
Énergie Nette Injectée (kWh/jour) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Qu'est-ce que l'irradiation solaire mesure ?

2. Si le rendement d'un panneau est de 20%, cela signifie que :

3. Le "Performance Ratio" (PR) prend en compte les pertes dues à :

4. Si on double la surface des panneaux, l'énergie nette produite :

5. L'unité "kWh" (kilowattheure) est une mesure de :


Irradiation Solaire (G)
Quantité d'énergie solaire reçue par unité de surface sur une période donnée. Elle est souvent exprimée en kWh/m² par jour ou en W/m² (puissance instantanée).
Rendement de Panneau (η)
Pourcentage de l'énergie solaire incidente qu'un panneau photovoltaïque peut convertir en énergie électrique. Les rendements commerciaux typiques se situent entre 18% et 23%.
Performance Ratio (PR)
Rapport entre l'énergie réellement produite et l'énergie qui serait produite si le système fonctionnait à son rendement nominal. Il représente la qualité globale de l'installation en incluant toutes les pertes (température, câbles, onduleur, etc.).
Analyse de la Production d'une Ferme Solaire

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