TP – Cellule solaire - Luxmètre NOM : ……………....... Prénom : ………………. Classe : ………. Équipe : ………...... Optimisation des apports solaires et énergies renouvelables Contraintes à respecter pour le fonctionnement d’un panneau solaire. Comment fonctionne un panneau solaire ? Un particulier souhaite produire de l’énergie électrique en utilisant les rayons du soleil. Il souhaite installer son futur système de production sur sa toiture. À l’aide des ressources fournies, décrire sous forme de schéma ce que vous avez compris du fonctionnement d’un panneau solaire (matériaux utilisés, énergie produite…). Mettre en œuvre la solution technique Réaliser le montage ci-contre. Page 1 Les relevés de mesure Relevés 1 : Si on éloigne plus ou moins la cellule solaire de la source lumineuse. 1 - Couvrir la cellule solaire et mesurer la tension délivrée en sortie. 2 - Alimenter la lampe ; mesurer le flux lumineux reçu et la tension délivrée par la cellule au point initial (point 0 de l’équerre). 3 - Déplacer la cellule de 10 cm (au point 10 de l’équerre) ; mesurer le flux lumineux reçu et la tension délivrée par la cellule. 4 - Déplacer la cellule de 5cm (au point 15 de l’équerre) ; mesurer le flux lumineux reçu et la tension délivrée par la cellule. Compléter le tableau de relevés. Image Cellule couverte, sans lumière (nuit) Tension (V) Flux lumineux reçu (lux) À l’aide d’un tableur, représenter graphiquement la variation de tension en fonction du flux lumineux reçu. Dessinez ici votre graphique : Nos conclusions Relevés 2 : Si on fait varier l’orientation de la cellule solaire. 1 - Alimenter la lampe et de mesurer la tension délivrée par la cellule solaire en faisant varier son orientation. (Attention ! Seule l’orientation varie) 2 - Reporter vos mesures dans le tableau de relevés n°2, ci-dessous. À l’aide d’un tableur, représenter graphiquement la variation de tension en fonction du flux lumineux reçu. Image Orientation Nord Sud Ouest Tension (en V) Page 2 Insérer ici votre graphique : Nos conclusions Notre synthèse Le particulier souhaite donc installer des panneaux solaires photovoltaïques sur sa toiture pour produire de l’énergie électrique en utilisant les rayons du soleil. Selon vous, quels sont les paramètres les plus importants à prendre en compte, pour mettre en œuvre une bonne installation ? La synthèse de la classe Page 3 Le Luxmètre Principe de fonctionnement Les luxmètres modernes fonctionnent selon le principe d'une cellule C.C.D ou cellule photovoltaïque ; un circuit intégré reçoit une certaine quantité de lumière (photons constituant le « signal » qui est une énergie de rayonnement) et la transforme en signal électrique (signal analogique). Ce signal est visualisé par le déplacement d'une aiguille, l'allumage d'une diode, l'affichage d'un chiffre...Une photo-résistance associée à un ohmmètre jouerait le même rôle.Un filtre de correction de spectre permet d'éviter que les différences de spectre ne faussent la mesure (la lumière jaune est par exemple plus efficace que la bleue pour produire un électron à partir de l'énergie d'un paquet de photons) Les luxmètres peuvent avoir plusieurs échelles pour s'adapter aux faibles ou fortes luminosités (jusqu'à plusieurs dizaines de milliers de lux).L'unité traditionnelle de mesure est le lux, qui correspondait à la lumière portée par une flamme de bougie à 1 mètre de distance. (source : wikipédia) Applications : o Un minimum de 300 Lux est nécessaire sur les tables de travail, 500 Lux sur le tableau, 100 lux dans les couloirs. o Comparer avec la luminosité donnée par la lumière naturelle et sensibiliser à éteindre les luminaires si non nécessaires. o Il est intéressant de remarquer l’adaptation extraordinaire de l’œil humain grâce à sa pupille. Exemples : o les lampes de sécurité incendie (qui s’allument lors d’une coupure de courant) doivent assurer 1 lux pour nous permettre de retrouver dans le noir… o par contre, dehors, le 21 juin à 12h00, par ciel serein, les 100.000 lux sont atteints ! La cellule solaire Cellule solaire faible éclairement (Usage intérieur) Dim.48 x 16 mm x 1.1mm Performances électriques : (éclairement intérieur) 200 lux : 3,2 V (plein soleil) 100000 lux : 4,5 V Page 4