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EXERCICES 15-B

Energie électrique et énergie chimique

Rendement des panneaux photovoltaïques

 

EXERCICE 1


ENONCE : Energie électrique et énergie chimique

La consommation d'énergie en France varie d'un jour à l'autre. Le 11 janvier 2010, en 24 heures, le pays a consommé une énergie de 3,01 x 10 12 W.h provenant de la combustion du gaz naturel.

Ce même jour.la puissance électrique moyenne a été voisine de 90 GW = 90 x 10 9 W.

· 1- Calculer la puissance moyenne fournie par la combustion du gaz.

· 2- Calculer le volume de gaz consommé dans la journée sachant que la combustion de 1 m 3 de gaz fournit une énergie de 10,54 kWh.

· 3- Comparer les puissances moyennes d'origine électrique et chimique.


SOLUTION :


·
1-
Calculons la puissance moyenne fournie par la combustion du gaz.

En 24 h le pays a consommé une énergie de 3,01 x 10 12 W.h provenant de la combustion du gaz naturel :

Wgaz = 3,01 x 10 12 W.h = 3,01 x 10 12 W x 1 heure = 3,01 x 10 12 W x 3600 s = 10836 x 10 12 W. s = 1,08 x 10 16 W . s = 1,08 x 10 16 joules = 1,08 x 10 16 J (1)

Wgaz = 3,01 x 10 9 kW.h = 1,08 x 10 16 J (1 bis) Le joule (J) est l'unité internationale d'énergie.

Le temps est :

T = 24 heures = 24 x 3600 s = 86400 s (2)

La puissance moyenne P founie par la combustion du gaz est :

Pgaz (moyenne) = Wgaz / T (3)

Portons les valeurs lues dan (1 bis) et (2) dans la relation (3)

Pgaz (moyenne) = (1,08 x 10 16 / 86400 ) J / s = 1,25 x 10 11 W = 1,25 x 10 8 kW (4)

Pgaz (moyenne) = 1,25 x 10 11 W (5) Le watt ( W ) est l'unité internationale de puissance


·
2-
Calculons le volume de gaz consommé dans la journée sachant que la combustion de 1 m 3 de gaz fournit une énergie de 10,54 kWh.

1 m 3 de gaz fournit une énergie de 10,54 kWh = 10540 W x h. (6) (voir ci-dessus)

V m 3 de gaz fournissent une énergie de 3,01 x 10 12 W x h (7) (voir l'énoncé)

1 / V = 10540 / 3,01 x 10 12 (8)

V = 3,01 x 10 12 / 10540

V = 2,86 x 10 8 m 3 (9) Le mètre cube ( m 3 ) est l'unité internationale de volume


· 3- Comparons les puissances moyennes d'origine électrique et gazeuse (chimique).

Pgaz (moyenne) = 1,25 x 10 8 kW (5 ci-dessus)

Pélectrique (moyenne) = 90 x 10 9 W = 9,0 x 10 7 kW (10) (voir l'énoncé)

Pgaz (moyenne) = 1,25 x 10 11 W (5 ci-dessus)

Pélectrique (moyenne) = 90 x 10 9 W (10)

Ces puissances moyennes d'origine électrique et gazeuse sont du même ordre de grandeur.

 

EXERCICE 2


ENONCE : Rendement des panneaux photovoltaïques


Les cellules photovoltaïques transforment l'énergie lumineuse provenant du Soleil en énergie électrique. Leur rendement est voisin de 18 %.

En une journée (24 heures) l'énergie électrique fournie par une installation de 100 m2 de panneaux photovoltaïques est voisine de 48 kWh.

Calculer l'énergie lumineuse reçue par cette installation en 24 h.


SOLUTION :

En une journée (24 heures) l'énergie électrique fournie par une installation de 100 m2 de panneaux photovoltaïques est voisine de 48 kWh.

De façon générale le rendement d'une installation est égal au quotient de l'énergie qu'il fournit sur l'énergie qu'il reçoit :

Rendement = Energie électrique fournie / Energie lumineuse reçue (12)

18 / 100 = 48 / Energie lumineuse reçue

18 x Energie lumineuse reçue = 100 x 48

Energie lumineuse reçue = 4800 / 18 = 267 kWh

Energie lumineuse reçue = 267 kWh = 267 x 1000 watts x 1 h = 267000 watts x 3600 secondes

(Le watt W est l'unité internationale de puissance - La seconde s est l'unité internationale de temps)

Energie lumineuse reçue = 9,61 x 10 8 watts x secondes = 9,61 x 10 8 joules = 9,61 x 10 8 J

L'énergie lumineuse reçue par cette installation en 24 h est :

Energie lumineuse reçue = 267 kWh = 9,61 x 10 8 J (12)Le joule (J) est l'unité internationale d'énergie.


VOIR :

Exercice 15-A : Connaissances du cours n° 15.

Exercices 15-B : Energie électrique et énergie chimique - Rendement des panneaux photovoltaïques. (ci-dessus)

Exercices 15-C : Loi d'Ohm pour un conducteur ohmique - Loi d'Ohm pour un récepteur - Loi d'ohm pour un générateur.

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