Panneaux photovolta�ques, batteries d'accumulateurs. Concours CAPLP 2020.

Panneaux photovolta�ques.
30. Proposer une d�finition de l'irradiance solaire.
L'irradiance solaire correspond au flux de rayonnement provenant du soleil.
31. Proposer un protocole permettant de tracer une caract�ristique intensit�-tension d'un panneau photovolta�que.
On r�alise au laboratoire l’�tude d’une cellule photovolta�que. On dispose d’une r�sistance variable, d’un amp�rem�tre, d’un voltm�tre et d’une lampe � incandescence de puissance nominale 40 W.
La cellule photovolta�que est plac�e en s�rie avec la r�sistance variable. Pour diff�rentes valeurs de R, on rel�ve ensuite la tension aux bornes de la cellule et l’intensit� du courant dans le circuit.

32. Sur la courbe ci-dessous, pour une puissance solaire surfacique de 200 W m^-2, placer :
a. Le point de fonctionnement A correspondant � l'intensit� de court-circuit.
b. Le point de fonctionnement B correspondant � un circuit ouvert.
c. Le point de fonctionnement C correspondant � la puissance �lectrique maxximale Pc ; d�terminer sa valeur.

P_C ~13 W.
33. Evaluer la puissance moyenne totale consomm�e par le dispensaire en Wh / jour puis en watt.
20 lampes � LED de 6 W utilis�es en moyenne 4 heures par jour : 20 x6 x4 =480 Wh / jour.
Radio de 100 W utilis�e 6 heures par jour : 600 Wh / jour.
R�frig�rateur 860 Wh / jour.
Total : P_conso =1940 Wh / jour soit 1940 x3600 / (24 x3600)=80,8 W.
34. Evaluer la puissance cr�te totale de l'installation photovolta�que n�cessaire pour le dispensaire.
Surface d'un panneau : S = 1 m². paroi en m. la puissance produite n'est que 65 % de celle qu'on aurait pu attendre.
P_ctot = 13 x 0,65 = 8,45 W.
35. En d�duire le nombre de panneaux � installer.
80,8 / 8,45 =9,56 soit 10 panneaux.

Les batteries d'accumulateurs au plomb.
36. Que r�pondre � la question d'un �l�ve " Qu'est ce qu'une pile rechargeable " ?
Une pile rechargeable est un accumulateur �lectrique que l'on peut recharger une centaine de fois quand elle ne produit plus d'�lecricit�.
37. Proposer une correction de l'exercice suivant :
Les courbes repr�sentent les �volution de la tension ( ou force �lectromotrice f.e.m) U en volt et de la masse volumique � en g / L d'une batterie d'accumulateurs au plomb pendant 10 heures de d�charge et 10 heures de charge.

a. Quelle est la force �lectromotrice de cette batterie en d�but de la d�charge ? Comment �volue la tension d�livr�e par la batterie au cours de la d�charge ?
b. En consid�rant l'esp�ce chimique qui se d�pose sur les �lectrodes, justifier l'expression " " durant la d�charge les �lectrodes se sulfatent".
c. Comment �volue la masse volumique de l'�lectrolyte au cours de la d�charge ?
Corrig� :
a. La tension aux bornes de la batterie au d�but de la d�charge est 13,2 V ; elle diminue au cours de la d�charge de 13,2 V � 10,2 V.
b. Il se forme du sulfate de plomb insoluble lors de la d�charge ; ce dernier se d�pose sur les �lectrodes.
c. la masse volumique de l'�lectrolyte :
- diminue pendant la premi�re heure de d�charge :
- est pratiquement constante pendant pr�s de 7 heures de d�charge.
- diminue rapidement durant les deux derni�res heures de d�charge.
38. On dispose de 12 accumulateurs identiques de tension nominale 12 V et de capacit� �lectrique 200 Ah. Consid�rant que les besoins sont de 48 V et 600 Ah proposer un sch�ma de c�blage de ces accumulateurs.

39. Les appareils �lectriques sont pr�vus pour �tre aliment�s par la tension du secteur. Quel appareil permet de transformer une tension continue en courant alternatif ?
Un onduleur.
40. R�aliser une correction de la question 1 de la partie II et de la question 4.2 de la partie II.