Puissance solaire : 1000 W/m2 ou 342 W/m2

[yves35]

bonsoir,

Je dois faire une évaluation de l'apport de puissance de panneau thermiques sur une année

1-il est sans doute plus correct de parler d'énergie (kwh ou joules)

2-le paramètre le plus massivement déterminant dans le cas d'un capteur thermique , c'est ce qu'on lui demande comme "qualité" de service . La production annuelle ou instantanée sera très différente selon qu'il s'agisse de faire bouillir du linge(110°C) ,de faire de l'eau chaude pour l'hygiène(55°C), du chauffage via un plancher chauffant(30°C), du hors gel(5°C°). Plus tu fait travailler ton capteur en basse température, plus il produit d'énergie.
Après on peut fignoler un peu sur l'orientation,l'inclinaison etc . Du moment que tu le mets pas au nord ou à la cave , en gros ça marche

Il est impossible en ayant tous les paramètres météo , toutes les données physiques sur les performances du capteur de faire une prédiction de production d'énergie (en joules ou en kwh) sans référence à la" qualité"

yves
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[PA5CAL]

1-il est sans doute plus correct de parler d'énergie (kwh ou joules)

Mais des kWh/an, c'est bien homogène à une puissance .

[yves35]

bonsoir,

kwh/an , c'est un quotient : puissance Xtemps/temps ,soit puissance (on simplifie par temps présent au numérateur et au dénominateur) . Donc oui c'est une puissance , mais ça n'a pas de sens physique ,la puissance d'un capteur thermique. Ce qu'on consomme ,c'est de l'énergie... quand on tire de l'eau chaude ,c'est de l'eau froide à laquelle on à transféré de l'énergie. Or dans le cas d'un capteur thermique ,l'énergie collectée est fonction de la qualité de cette énergie demandée. Contrairement à une énergie fossile ou électrique ou il est indifférent de passer 1 kg d'eau de 10°C à 20°C ou bien ce même kg de 80°C à 90°C et la chaudière fossile envoie la même puissance à haute ou basse température du corps à réchauffer

Parler de puissance d'un capteur thermique ,c'est comme mesurer une longueur avec un élastique gradué si je peux risquer une comparaison osée

yves

[PA5CAL]

Certes, les kWh/an n'ont pas de signification physique... mais pas plus que la production annuel d'énergie. En effet, quand on parle par exemple de 4680 MJ pour 1 m² de panneaux, on n'est jamais physiquement en présence d'une telle énergie. Dans les deux cas, il s'agit juste de données pour valoriser l'ampleur d'un phénomène d'un point de vue purement comptable.

Si la valeur exprimée en kWh/an n'est bien qu'un quotient donnant la puissance moyenne, celle exprimée en kWh ou en MJ n'est quant à elle qu'une somme de quantités d'énergie différentes, considérées sur une durée fixée qui n'apparaît même pas dans l'unité, mais qui est pourtant cruciale dans l'interprétation du résultat.

Donc les deux points de vue se valent bien. Le choix entre l'un ou l'autre dépend surtout de ce qu'on souhaite faire de la valeur obtenue.

[Tilleul]

je suis bien d'accord avec l'irradiance de 1361 W/m^2 mais ce que je ne comprends pas c'est le 342 W/m^2. Pourquoi divise-on par 4 la constante solaire. Le rapport entre la surface d'une sphère et celle d'un disque est de 4 mais il y a que la moitié de la sphère qui est exposé. Pour moi la valeur de l'irradiation serait de 680W/m^2. Qu'est ce que je ne comprends pas?
Je dois faire une évaluation de l'apport de puissance de panneau thermiques sur une année. Quel valeur de rayonnement moyen dois-je prendre. Merci

Rien à voir avec le fait que la terre tourne comme certain ont dit, c'est lié au fait que la Terre est une sphère.... Elle ne tournerait pas sur elle même ça ne changerait rien.

L'énergie envoyé par le soleil c'est 1360 [W/m²] * (Pi*R²) (flux d'énergie * surface intercepté)

Et pour avoir l'énergie reçu par m² pour la terre qui permet de calculer le bilan radiatif on fait cette énergie divisé par la surface de la Terre

La surface d'une sphère c'est 4 * Pi * R²

Les termes Pi*R² s'annule donc ça donne 1360 [W/m²] /4 = 342 [W/m²]

[barda]

Si la terre ne tournait pas, ce "débat" sur l'énergie reçue par un panneau solaire n'aurait aucun sens, pas plus d'ailleurs que le concept d'énergie moyenne reçue par m2 de surface terrestre: toute la partie à l'ombre ne recevrait rien, et la partie exposée au rayonnement solaire recevrait 684 W/m2 en moyenne, mais il serait simple de calculer pour chaque m2 de cette demi-sphère l'énergie reçue en permanence; et elle ne serait de 1360 W qu'en un seul point ...

Confondre l'énergie moyenne reçue par un panneau fixé sur une sphère en rotation avec l'énergie moyenne reçue par la surface d'une sphère fixe est certes exact mathématiquement, du moins en première approximation, mais cela n'a aucun sens sur le plan physique; sur le plan pratique non plus d'ailleurs... va donc te placer au pôle nord, ou au pôle sud, tu verras si "en moyenne" tu reçois 342 W/m2... Un jour Tilleul, faudra que je te fasse un petit cours sur la différence entre la physique et les mathématiques, et sur l'utilisation illégitime de calculs par ailleurs exacts pour tenter de résoudre un problème...

Je laisse de côté le fait qu'un panneau, surface plane orientée perpendiculairement au rayonnement solaire, ne peut pas être assimilé à la surface d'une sphère, sauf en un point équatorial, je pense que cela ne t'a pas effleuré l'esprit...

[Tilleul]

Please Balma, si on pouvait avoir ce genre de discussion, on se connaitrait et on ne se connait pas.

Le post original parlait de la différence entre la valeur utilisée en climatologie ce qui l'explication que j'ai donné...

Les 1000 W/m² du panneau panneau photovoltaïque du post originel ce sont des conditions standards de test parce qu'un panneau pv donne plus quand il y a plus d'irradiation et moins quand il y en a moins... Donc rien à voir avec une mesure, juste un standard.

Et ce n'est pas un maximum si on prend des intervalles de temps resseré (secondes) il existe des moments ou les radiations solaires reçu sur un plan sont supérieur à 1000 W/m² (soleil au zénith et clear sky). On peut d'ailleurs avoir des radiations supérieures à la constante solaire : c'est un phénomène qui a été observé il y a très longtemps par le SANDIA en milieu désertique : un passage de nuage peut faire un effet léger de concentration au bout du nuage qui fait passer au-dessus (pas longtemps mais suffisant pour griller un onduleur).

Concernant la puissance reçue annuellement elle dépend d'abord de l'atténuation de l'atmosphère avec différents effets sur le flux de radiation (effet moyen successif):

L'ozone qui filtre les UV (1%)
La dispersion liés au molécule d'air (absorption et diffusion de Rayleigh) 15%
La dispersion liés au aérosol 15% et max 100% (absorption et diffusion)
Les nuages (max 100%) (absorption, diffusion et réflection)
La vapeur d'eau (15%)

A partir de là on a ensuite l'effet de l'orientation du panneau avec d'un côté l'ensoleillement diffus qui est rayonné par le ciel qui ne dépend pas de l'orientation du panneau (plus l'albedo du sol mais mineur généralement) et l'ensoleillement direct qui vient du rayon du soleil. Un panneau orienté au nord reçoit quand même de la lumière.

Pour le direct on a le même effet que tout à l'heure on prend le rayonnement reçu et on divise par la surface interceptée. C'est là que tu as confondu le rayonnement à l'horizontal "panneau fixé sur une sphère en rotation" et le rayonnement reçu par un panneau qui n'est pas fixé tangent à la sphère mais incliné sur là sphère...

Si tu gardes le panneau fixe vers le sud on intercepte pas grand chose le matin et le soir quand le soleil est à l'est ou à l'ouest (et juste le diffus si on est dans l'hémisphère sud) par contre si on suit la courbe du soleil en restant perpendiculaire on récupère le rayonnement maximum (attenué par la traversée d'une plus grande masse d'atmosphère)...