Une commune souhaite réduire ses émissions de gaz à effet de serre et envisage d'installer une source de production d'énergie renouvelable. Deux options principales sont à l'étude :
- une centrale photovoltaïque sur un terrain municipal inutilisé ;
- une unité de méthanisation agricole en partenariat avec les exploitations locales.
Données :
- population de la commune : 2 800 habitants ;
- consommation annuelle d'électricité : 5 000 MWh/an ;
- ensoleillement moyen annuel : 1 300 kWh/m2/an ;
- production annuelle de déchets agricoles fermentescibles : 2 000 tonnes.
Production d'énergie estimée
| Source d'énergie | Rendement énergétique globale | Production annuelle estimée | Surface/volume nécessaire |
|---|---|---|---|
| Centrale photovoltaïque | 15 % | 1 500 MWh/an d'électricité | 1,2 ha de panneaux solaires |
| Méthanisation | 30 % | 1 200 MWh/an d'électricité + 1 000 MWh/an de chaleur | 2 000 tonnes de déchets |
Bilan environnemental et économique
| Critère | Photovoltaïque | Méthanisation |
|---|---|---|
| \ce{CO2} évité par an | 600 tonnes | 800 tonnes |
| Coût d'installation | 1,5 M€ | 2,2 M€ |
| Durée de vie | 25 ans | 20 ans |
| Emplois créés | 2 | 4 |
| Recyclabilité | Bonne (95 %) | Moyenne (70 %) |
Quelle part de la consommation électrique annuelle de la commune serait couverte par la centrale photovoltaïque ?
On fait le rapport entre la production annuelle de la centrale photovoltaïque (1 500 MWh/an) et le consommation annuelle de la commune (5 000 MWh/an) :
\dfrac{1\ 500}{5\ 000}=0{,}30=30\text{ \%}
La centrale photovoltaïque couvrirait 30 % de la consommation électrique annuelle de la commune.
Quelle part de la consommation électrique annuelle serait couverte par l'électricité issue de la méthanisation ?
On fait le rapport entre la production annuelle de la méthanisation (1 200 MWh/an) et le consommation annuelle de la commune (5 000 MWh/an) :
\dfrac{1\ 200}{5\ 000}=0{,}24=24\text{ \%}
La méthanisation couvrirait 24 % de la consommation électrique annuelle de la commune.
En répartissant le coût d'installation sur la durée de vie, quel est le coût annualisé par MWh de la centrale photovoltaïque ?
On divise le coût d'installation par la durée de vie :
\dfrac{1{,}5\times10^6}{25}=6{,}0\times10^4\text{ €/an}
On divise ensuite ce résultat par la production annuelle :
\dfrac{6{,}0\times10^4}{1\ 500}=40\text{ €/MWh}
Le coût annualisé de la centrale photovoltaïque est de 40\text{ €/MWh}.
Quelle est la puissance électrique moyenne fournie par l'unité de méthanisation ?
Donnée : P=\dfrac{E}{\Delta t}
On calcule la durée d'une année en heures :
365 \times 24 = 8\ 760 \text{ h}
On utilise ensuite la relation fournie :
P=\dfrac{E}{\Delta t}\\P=\dfrac{1\ 200}{8\ 760}\\P=0{,}137\text{ MW}\\P=137\text{ kW}
La puissance électrique moyenne fournie par l'unité de méthanisation est de 137\text{ kW}.
D'après les documents fournis, quels sont les avantages de l'unité de méthanisation ?
D'après les documents, la méthanisation permet de valoriser 2 000 tonnes de déchets agricoles locaux et de produire 1 200 MWh d'électricité ainsi que 1 000 MWh de chaleur (cogénération).
L'unité de méthanisation permet de valoriser des déchets agricoles et de produire de l'électricité et de la chaleur conjointement.
D'après les documents fournis, quels sont les avantages de la centrale photovoltaïque ?
D'après les documents fournis, le photovoltaïque coûte 1,5 M€ (moins cher que la méthanisation), dure 25 ans et présente une recyclabilité de 95 %.
La centrale photovoltaïque présente un taux de recyclabilité élevé et une plus longue durée de vie.