Chapitre 1 – Énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Électricité | ⏱ 45 min
Dernière mise à jour : 26 mai 2026
💡 Notions centrales : leçon §3 (énergie E = P × t en kWh) et §6 (applications professionnelles). Lien EDD : autoconsommation photovoltaïque.
Mathieu, installateur photovoltaïque chez « SolaireBat 56 » à Vannes (Morbihan), vient d'équiper la maison des Ouattara d'une installation solaire de 3 kWc en autoconsommation, couplée à un ballon ECS électrique existant. Il doit expliquer à ses clients comment programmer le ballon ECS pour qu'il chauffe l'eau pendant les heures de production solaire, plutôt qu'en heures creuses la nuit. L'objectif : maximiser l'autoconsommation et réduire la facture EDF.
Production : courbe en cloche, maximale à midi solaire (~ 2,5 kW). Consommation : palier de nuit (~ 0,3 kW) + petits pics matin et soir (~ 0,8 kW). Surplus en milieu de journée : ~ 1 à 2 kW disponibles.
Calculer la production moyenne quotidienne de l'installation solaire à partir de la production annuelle (3 300 kWh/an, Doc 1).
\(E_\text{moy} = \dfrac{3\,300}{365} \approx \mathbf{9{,}0\ \text{kWh/jour}}\) en moyenne annuelle.
Variation saisonnière forte : ~ 15 kWh/j en juillet, ~ 3 kWh/j en décembre. Donc on calculera en distinguant été / hiver pour être réaliste.
Pendant une journée d'été ensoleillée, la puissance moyenne entre 10h et 16h est de 2,2 kW (Doc 1). Calculer l'énergie produite pendant ces 6 heures.
\(E_\text{10h-16h} = \bar{P} \times t = 2{,}2 \times 6 = \mathbf{13{,}2\ \text{kWh}}\)
Soit l'équivalent de plus d'une journée de consommation totale du foyer (qui consomme ~ 12 kWh/jour au total : 10 kWh ECS + 2 kWh divers).
Pendant cette plage 10h-16h, la maison consomme environ 0,5 kW en moyenne (frigo, box, veilles). Calculer cette consommation sur 6 h, puis le surplus disponible pour chauffer le ballon ECS.
Consommation maison 10h-16h : \(E_\text{maison} = 0{,}5 \times 6 = \mathbf{3{,}0\ \text{kWh}}\)
Surplus disponible : \(E_\text{surplus} = 13{,}2 - 3{,}0 = \mathbf{10{,}2\ \text{kWh}}\)
Ce surplus est exactement le besoin quotidien du ballon ECS (10 kWh) ! ✓ On peut donc programmer le ballon pour qu'il chauffe entièrement sur cette plage.
Le ballon ECS a une résistance de 2,2 kW (Doc 2). Combien de temps faut-il pour fournir les 10 kWh nécessaires ? Cette durée tient-elle dans la plage 10h-16h ?
\(t = \dfrac{E}{P} = \dfrac{10}{2{,}2} \approx \mathbf{4{,}5\ \text{h}}\)
4,5 h tient largement dans la fenêtre 10h-16h (6 h) → oui, on peut programmer le ballon par exemple de 10h30 à 15h. ✓
Pour ce type de journée, comparer les deux stratégies :
Calculer le bilan net (€) pour chaque stratégie sur cette journée.
Stratégie A (nuit HC) :
Stratégie B (jour autoconso) :
Économie quotidienne avec B vs A : 1,07 €/jour sur les journées ensoleillées.
En supposant qu'environ 200 jours par an permettent une autoconso totale du ballon (essentiellement avril → septembre), et qu'en hiver on revient à la chauffe HC, calculer l'économie annuelle par le passage à la stratégie B sur ces 200 jours.
Économie sur 200 jours : \(200 \times 1{,}07 = \mathbf{214\ €/\text{an}}\)
Sur 20 ans (durée de vie des panneaux) : \(20 \times 214 = 4\,280\ €\) économisés grâce à un simple changement de programmation.
Pour mettre en œuvre cette stratégie, Mathieu doit installer un contacteur piloté par l'onduleur (technologie « routeur solaire ») qui active automatiquement le ballon ECS quand il y a du surplus. Coût matériel + main d'œuvre : 450 €. Calculer le temps de retour sur investissement.
Temps de retour : \(\dfrac{450}{214} \approx \mathbf{2{,}1\ \text{ans}}\)
Investissement rentabilisé en ~ 25 mois, puis pure économie pendant 18 ans.
Rédiger en 6 lignes le devis-conseil que Mathieu envoie à la famille Ouattara :
SolaireBat 56 — Optimisation autoconsommation pour la famille Ouattara (Vannes)
• Installation 3 kWc en place. Production annuelle : 3 300 kWh. Surplus diurne 10h-16h ≈ 10 kWh/jour ensoleillé.
• Configuration actuelle : ballon ECS chauffé la nuit en HC → vous payez l'eau chaude (0,21 €/kWh) tout en revendant le surplus à 0,10 €/kWh. Mauvais bilan.
• Solution : routeur solaire qui détecte le surplus et active le ballon ECS en autoconso totale (10h30-15h en moyenne).
• Économie estimée : ~ 214 €/an (200 jours ensoleillés × 1,07 € de gain).
• Coût installation (matériel + pose) : 450 € TTC. Retour sur investissement ~ 2 ans.
• Bonus écologique : chaque kWh autoconsommé évite ~ 60 g de CO₂ (mix EDF). Économie carbone annuelle : ~ 60 kg de CO₂.
Calculer le taux d'autoconsommation avant et après installation du routeur solaire. Définition : taux autoconso = (énergie autoconsommée / énergie produite) × 100.
Avant (chauffe nocturne) :
Autoconso = 3 kWh/jour (vie domestique). Production = 13,2 kWh/jour (été). Taux = \(3 / 13{,}2 \approx 23\,\%\).
Après (routeur solaire) :
Autoconso = 3 + 10 = 13 kWh/jour. Production = 13,2 kWh/jour. Taux = \(13 / 13{,}2 \approx 98\,\%\).
On passe d'un taux d'autoconsommation de 23 % à 98 % ! Quasi-totalité de la production utilisée sur place.
C'est l'idéal : un système solaire « bien dimensionné » se définit par un taux d'autoconso élevé (≥ 60-70 %), pas par la puissance crête.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Énergie en kWh) et §6 (Applications professionnelles) de la leçon Ch01 + lien EDD (énergies renouvelables).