Énergie solaire photovoltaïque et thermique

Cette leçon de révision pour l'épreuve de spécialité Ingénierie, innovation et développement durable (2I2D), enseignement spécifique Énergies et environnement (EE), du Baccalauréat technologique STI2D est consacrée à l'énergie solaire, sous ses deux formes de conversion : photovoltaïque et thermique. Le quiz de 10 questions et les 12 flashcards permettent de bien distinguer ces deux filières technologiques, souvent confondues, tout en explorant leurs composants respectifs.

La leçon pose la distinction fondamentale entre les deux technologies : le photovoltaïque convertit le rayonnement solaire directement en électricité via l'effet photovoltaïque dans un matériau semi-conducteur (le silicium, matériau dominant de l'industrie), tandis que le thermique convertit le rayonnement en chaleur, transportée par un fluide caloporteur circulant grâce à un circulateur. Les deux capteurs thermiques les plus courants sont détaillés : le capteur plan vitré, qui exploite l'effet de serre, et le capteur à tubes sous vide, plus performant en hiver ou par faible ensoleillement grâce à la limitation des pertes par convection.

Côté photovoltaïque, la leçon aborde les grandeurs caractéristiques d'une cellule, comme la tension en circuit ouvert (Voc), ainsi que le rôle de l'onduleur, qui convertit le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif compatible avec le réseau. Les facteurs influençant le rendement sont également travaillés : irradiance (mesurée en W/m²), température de la cellule, et angle d'inclinaison par rapport au soleil. La constante solaire (environ 1367 W/m² au sommet de l'atmosphère) situe l'ordre de grandeur de la ressource disponible.

Ce thème est incontournable pour le Bac STI2D car le solaire, sous ses deux formes, illustre parfaitement la diversité des principes de conversion énergétique étudiés en spécialité EE. En travaillant ce quiz et ces flashcards, l'élève s'entraîne à distinguer clairement les deux filières solaires selon leur type de conversion (électrique vs thermique), à identifier les composants propres à chaque installation, et à raisonner sur les facteurs qui influencent le rendement d'un système solaire — une compétence essentielle pour les études de cas de l'épreuve EE.

• Distinguer la conversion photovoltaïque (électricité) de la conversion thermique (chaleur) du rayonnement solaire
• Identifier le silicium comme matériau semi-conducteur principal des cellules photovoltaïques
• Décrire le rôle de l'onduleur dans la conversion du courant continu en courant alternatif
• Expliquer le fonctionnement d'un capteur thermique plan vitré grâce à l'effet de serre
• Comparer les capteurs à tubes sous vide et les capteurs plans en termes de performance hivernale
• Citer les facteurs influençant le rendement photovoltaïque : irradiance, température, inclinaison
• Définir la tension en circuit ouvert (Voc) d'une cellule photovoltaïque
• Décrire le rôle du fluide caloporteur dans le transport de la chaleur vers le stockage

Matériel d'entraînement élaboré par Zestly. Le contenu couvre l'effet photovoltaïque dans le silicium, les capteurs thermiques plans vitrés et à tubes sous vide, et le rôle de l'onduleur.