Activité 10 – Le capteur crépusculaire de l'éclairage public ÉNERGIE · SITUATION PRO

Une photorésistance (LDR) est un photodétecteur : un composant dont la résistance dépend de la lumière reçue. Sa résistance R diminue quand la lumière augmente (variation en sens inverse), et elle augmente quand il fait sombre. En plein jour R est faible ; la nuit R est très grande.

R est la plus faible en plein soleil : \(R = 0{,}1\ \text{k}\Omega\) (à 50 000 lux). Elle est la plus grande en pleine nuit : \(R = 2\,000\ \text{k}\Omega = 2\ \text{M}\Omega\) (à 1 lux).
Une grande résistance signifie que la LDR reçoit peu de lumière : il fait donc sombre. La résistance de la LDR renseigne ainsi l'automate sur la luminosité extérieure.

On compare chaque valeur de R au seuil de \(100\ \text{k}\Omega\) :

• Plein soleil : \(0{,}1\ \text{k}\Omega < 100\ \text{k}\Omega\) → éteint ;
• Journée nuageuse : \(2\ \text{k}\Omega < 100\ \text{k}\Omega\) → éteint ;
• Crépuscule : \(100\ \text{k}\Omega \geq 100\ \text{k}\Omega\) → allumé (le seuil est atteint) ;
• Nuit noire : \(2\,000\ \text{k}\Omega \geq 100\ \text{k}\Omega\) → allumé.

Les lampes s'allument donc à partir du crépuscule (à la tombée de la nuit) et restent allumées toute la nuit. Elles s'éteignent au lever du jour, quand R repasse sous \(100\ \text{k}\Omega\).

Puissance totale de la rue : \(P = N \times P_{\text{lampe}} = 20 \times 100 = 2\,000\ \text{W} = 2\ \text{kW}\).

Énergie sur une nuit :

\(E = P \times t = 2 \times 11 = \mathbf{22\ \text{kWh}}\)

Énergie annuelle : \(E_{\text{an}} = 22 \times 365 = \mathbf{8\,030\ \text{kWh}}\).

Coût annuel : \(8\,030 \times 0{,}20 = \mathbf{1\,606\ \text{€}}\).

Avec l'horloge (13 h/nuit) : \(E' = 2 \times 13 \times 365 = 9\,490\ \text{kWh/an}\).

Économie d'énergie : \(9\,490 - 8\,030 = \mathbf{1\,460\ \text{kWh/an}}\).
(On peut aussi écrire directement : \(2 \times (13 - 11) \times 365 = 1\,460\ \text{kWh}\).)

Économie en euros : \(1\,460 \times 0{,}20 = \mathbf{292\ \text{€}/an}\).

En évitant 2 h d'éclairage inutile chaque nuit, le capteur fait économiser ≈ 1 460 kWh et ≈ 292 € par an sur cette seule rue.

Oui. Le capteur mesure la vraie luminosité : il allume exactement quand il fait sombre. Il s'adapte tout seul aux saisons (nuits longues en hiver, courtes en été) et à la météo (gros nuages, orage), et il n'éclaire jamais en plein jour.
Une horloge fixe, elle, doit être réglée à la main ; réglée « large » (13 h) pour couvrir l'hiver, elle gaspille de l'énergie le reste de l'année — d'où les 1 460 kWh perdus. Le capteur est donc mieux adapté : économies et éclairage toujours juste.
La LDR convient parfaitement ici : la luminosité varie lentement (sur plusieurs minutes au crépuscule), donc son temps de réponse un peu lent n'est pas gênant. Inutile d'utiliser une photodiode rapide, réservée aux détections critiques comme les barrières de sécurité.

« Éclairage public — rue des Tilleuls. Les 20 lampadaires LED (100 W chacun) sont commandés par un capteur crépusculaire à photorésistance : il allume à la tombée de la nuit (luminosité sous le seuil) et éteint au lever du jour, sans réglage saisonnier. Consommation : ≈ 22 kWh par nuit, soit ≈ 8 030 kWh (≈ 1 606 €) par an. Par rapport à l'ancienne horloge fixe (13 h/nuit), le capteur évite 2 h d'éclairage inutile chaque nuit : économie ≈ 1 460 kWh et ≈ 292 € par an. Je recommande de conserver ce dispositif et de l'installer sur les autres rues. »