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Physique · 1ʳᵉ Bac Pro · énergie et puissance électrique

Éclairage public — Horloge astronomique

Un lampadaire ne s'allume pas à heure fixe : il s'allume quand le Soleil se couche. C'est la position de la Terre sur son orbite qui décide du nombre d'heures à payer. Règle la ville, la puissance et l'heure de coupure, et regarde la facture annuelle se construire avec E = P × t.

Réglages

Le lieu et le ciel

Plus on monte vers le nord, plus les nuits d'hiver sont longues… et plus celles d'été sont courtes.
Le crépuscule civil, c'est le Soleil à 6° sous l'horizon : il fait encore assez clair pour circuler. C'est le réglage courant d'une cellule.
21 juin
Ce curseur ne change pas la facture : il sert à lire une nuit en particulier.

L'installation

60
70 W
LED routière : 20 à 80 W. Ancienne lampe au sodium : 100 à 250 W.
0,20 €

La décision de la commune

Horaires donnés en heure légale — c'est ce que l'agent saisit sur l'armoire.

La nuit au fil de l'année

jour lampes allumées nuit sans éclairage

Chaque colonne est une nuit. La hauteur de la zone orange est le nombre d'heures facturées cette nuit-là.

La facture de l'année

Énergie : E = P × t  ·  Coût : C = E × prix du kWh
heures d'allumage par an
énergie consommée
coût annuel
économie apportée par la coupure
Les quatre villes, avec les réglages actuels. Les nuits ne durent pas le même temps du nord au sud — mais sur l'année, l'écart est bien plus faible qu'on ne le croit.
VilleLatitudeHeures / anÉnergieCoût

Ce que fait l'horloge astronomique

Une armoire d'éclairage public ne contient pas un programmateur à heures fixes. On y saisit une latitude, et l'automate en déduit chaque soir l'heure du coucher du Soleil. C'est exactement le calcul de cette page.

Le nombre d'heures t n'est donc pas un réglage libre : il vient du ciel. Seuls P (le choix des luminaires) et la coupure de milieu de nuit sont entre les mains de la commune.

Le modèle

  • Déclinaison du Soleil par la formule de Cooper, puis angle horaire au lever : cos ω₀ = (sin h₀ − sin φ · sin δ) ÷ (cos φ · cos δ).
  • Durée du jour = 2 ω₀ ÷ 15, en heures. La nuit est ce qui reste sur 24 h.
  • Passage à l'heure légale : + 1 h en hiver, + 2 h en été, moins la longitude divisée par 15.
  • Les heures coupées sont calculées comme l'intersection de la fenêtre d'extinction et de la nuit réelle — pas comme une simple soustraction. En juin, une fenêtre de 6 h 30 ne trouve pas 6 h 30 de nuit à couper.

Ce que le modèle ne fait pas

  • Horizon parfaitement dégagé, sol plat, temps clair.
  • Heure solaire vraie approchée : l'équation du temps (± 16 min selon la saison) est négligée.
  • Changement d'heure fixé au 29 mars et au 25 octobre.
  • Consommation supposée constante : ni gradation en cœur de nuit, ni détection de présence.