Oui
Thermodynamique
Lumière et dualité onde-particule
Sujet Bac Corrigé - Panneaux photovoltaïques - Bac S Liban 2015 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2015
Bac S (ancien programme)
☀️ Cet exercice de spécialité de 5 points (environ 50 min) se demande si des panneaux photovoltaïques peuvent rendre une maison passive de Brest autonome en électricité. Le sujet officiel et son corrigé détaillé sont gratuits, en PDF.
- Question préalable : lecture du point de fonctionnement optimal sur une caractéristique intensité-tension, puissance de crête et rendement d'un panneau.
- Résolution de problème : ensoleillement lu sur une carte, énergie produite par mètre carré, surface de panneaux nécessaire et comparaison avec la toiture.
La démarche est rédigée étape par étape, avec les hypothèses, le regard critique et les pièges de lecture des documents.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
Avez-vous bien cherché l'exercice ?
L'autonomie électrique d'une maison passive au bac S Liban 2015
L'exercice de spécialité de l'épreuve du Liban 2015 vaut 5 points et se traite en une cinquantaine de minutes ; il remplace l'exercice 3 pour les candidats de spécialité. Une maison passive en construction à Brest, avec une toiture de 100 m², a des besoins évalués à 8400 kWh par an. Des panneaux photovoltaïques posés sur le toit peuvent-ils les couvrir ? Une question préalable guidée précède une résolution de problème où il faut construire seul sa démarche.
Les passages clés
La question préalable : puissance de crête et rendement
Sur la caractéristique intensité-tension correspondant à 600 W/m², on repère le point de fonctionnement optimal, celui où le produit U × I est maximal. On lit environ 124 V et 7,8 A, d'où une puissance de crête de l'ordre de 9,7 × 10² W. Le panneau de 12 m² reçoit une puissance lumineuse de 600 × 12 = 7,2 × 10³ W. Le rendement, rapport de la puissance électrique sur la puissance lumineuse reçue, vaut environ 0,13, soit 13 %. Une lecture légèrement différente du graphique conduit au même résultat.
Le problème : la maison de Brest
La carte indique pour Brest un ensoleillement annuel de 1310 kWh/m², reçu pendant 1530 heures de soleil. La puissance surfacique moyenne vaut donc environ 856 W/m², ce qui renvoie à la caractéristique tracée pour 800 W/m². On y lit un point optimal vers 127 V et 10,7 A : le rendement est voisin de 0,14. Comme le rendement est aussi le rapport des énergies, chaque mètre carré de panneau produit environ 183 kWh par an.
Pour couvrir 8400 kWh, il faut environ 46 m² de panneaux, donc quatre panneaux de 12 m², soit 48 m², qui produiraient environ 8,8 × 10³ kWh par an. Les panneaux devant être orientés au sud, on suppose un toit à deux pans dont un seul, d'environ 50 m², est utilisable. Les 48 m² y tiennent, de justesse : la réponse est oui, mais sans réelle marge.
Le regard critique attendu
La production dépasse les besoins d'environ 5 % seulement, alors que le rendement n'est connu qu'à deux chiffres significatifs : avec un rendement de 0,13, elle tomberait à 8,2 × 10³ kWh. Le calcul suppose aussi une inclinaison idéale, des panneaux toujours à leur point optimal et une conversion sans pertes. Enfin, la production est forte en été et faible en hiver, quand les besoins sont les plus grands.
Les pièges à éviter
Dans la question préalable, ne divisez pas la puissance de crête par 600 : c'est une puissance par mètre carré, et le panneau en mesure 12. Dans le problème, n'utilisez pas la moyenne française de 1390 kWh/m² : la valeur de Brest se lit sur la carte. Et ne comptez pas les 100 m² de toiture entiers, car un pan orienté au nord produit très peu.
Nos conseils
Une résolution de problème se rédige comme un raisonnement : titrez chaque étape, écrivez vos hypothèses, vérifiez la cohérence des unités, concluez par une phrase qui répond à la question, puis critiquez le résultat. Le correcteur valorise la démarche autant que la valeur finale.