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UN BÂTIMENT À ÉNERGIE POSITIVE La société ABALONE énergie est située dans la région nantaise. Son siège social est un bâtiment dit à énergie positive ; c’est-à-dire qu’il produit plus d’énergie qu’il n’en consomme. Le but de ce sujet est de s’intéresser aux principes physiques des phénomènes utilisés dans la
UN BÂTIMENT À ÉNERGIE POSITIVE La société ABALONE énergie est située dans la région nantaise. Son siège social est un bâtiment dit à énergie positive ; c’est-à-dire qu’il produit plus d’énergie qu’il n’en consomme. Le but de ce sujet est de s’intéresser aux principes physiques des phénomènes utilisés dans la conception du bâtiment de la société (solaires thermique et photovoltaïque, l’éolien, stockage de l’énergie et utilisation d’une pile à combustible) et de vérifier la cohérence de quelques chiffres publiés par la société. PARTIE A – LE SOLAIRE PARTIE B – L’ÉOLIEN PARTIE C – LA PROTECTION DES MATÉRIELS PARTIE D – LE STOCKAGE DE L’ÉNERGIE 17PY2DSPAG3 2/13 PARTIE A – LE SOLAIRE A.1 Le solaire thermique (Voir Annexe A de la page 11) On s’intéresse dans cette partie à la production d’eau chaude par un panneau solaire thermique. A.1.1 Description du panneau thermique Simplement décrit, un panneau solaire thermique est une boîte noire mate isolée, coiffée d’une vitre. À l’intérieur se trouve un serpentin de même couleur à travers lequel circule un fluide caloporteur avec un débit modulable. Le rayonnement solaire absorbé par le panneau chauffe le liquide caloporteur. A.1.1.a À l’aide de l’Annexe A de la page 11, expliquer pourquoi le corps du panneau est noir mat. A.1.1.b Justifier la nécessité de la vitre transparente. Préciser la nature du rayonnement piégé par l’absorbeur. A.1.1.c Quel est l’intérêt d’un circuit en serpentin pour le fluide caloporteur? A.1.2 Fonctionnement du panneau thermique Dans les conditions d’étude, la puissance solaire surfacique reçue au niveau du sol est de A.1.2.a Compléter le schéma document réponse DR1 de la page 12 : « Le diagramme énergétique du panneau solaire thermique ». A.1.2.b Dans une première approche théorique, on suppose que le fond noir du panneau absorbe toute la puissance solaire reçue au niveau du sol, puis qu’il la restitue. Que vaut alors la valeur de cette puissance surfacique, notée (cid:1790) ? A.1.2.c En supposant que le fond rayonne en respectant la loi de Stefan, calculer la température théorique, (cid:1794) , du fond du panneau, en kelvins puis en degrés Celsius. Loi de Stefan (cid:1790) = avec : (cid:1790), la puissance surfacique rayonnée en Watt (cid:2763) = u.S.I. On rappelle la relation entre les échelles de températures Celsius et Kelvin : (cid:1794) ((cid:1785)) = (cid:2752) A.1.2.d En réalité, le fluide caloporteur est à l’équilibre thermique à (cid:2752) = Critiquer la démarche théorique posée ci-dessus. 17PY2DSPAG3