Chaîne du froid à Ouallam : dimensionner sans compromettre les vaccins
Le poste de santé de Ouallam doit conserver des vaccins entre 2 et 8 °C. Il dispose d’un réfrigérateur 12 V qui consomme 4,5 A lorsqu’il fonctionne 8 heures par jour, d’une batterie 12 V – 100 Ah et d’un panneau de 150 W. Les pertes du système sont estimées à 30 %. L’ensoleillement utile est de 5 heures par jour. Le technicien envisage d’ajouter un second panneau de 150 W ou de réduire la durée de fonctionnement à 6 heures. Le câble qui relie le panneau au régulateur mesure 8 m aller-retour ; sa section est de 4 mm² et la résistivité du cuivre est de 0,017 Ω·mm²/m. Le poste craint une chute de tension supérieure à 3 % et une décharge profonde de la batterie. Le responsable veut savoir si l’installation tient trois jours sans soleil.
1. Calculez l’énergie journalière consommée par le réfrigérateur et l’autonomie de la batterie sans soleil, en supposant une décharge maximale de 50 %.
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Énergie : P = U × I = 12 × 4,5 = 54 W. E = 54 × 8 = 432 Wh/j. Batterie : 12 × 100 = 1 200 Wh théoriques ; à 50 % de décharge, 600 Wh utilisables. Autonomie : 600 / 432 ≈ 1,39 jour, soit environ 33 heures. L’installation ne tient donc pas trois jours sans soleil. Pour trois jours, il faudrait 3 × 432 = 1 296 Wh utilisables, donc une batterie d’environ 1 296 / (12 × 0,5) = 216 Ah, ou plusieurs batteries, à condition de ne pas dépasser la décharge maximale.
2. Le panneau de 150 W suffit-il à l’usage quotidien ? Justifiez avec les pertes. Que faut-il ajouter pour tenir trois jours ?
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Le panneau produit 150 × 5 = 750 Wh/j bruts. Avec 30 % de pertes : 750 × 0,7 = 525 Wh/j. La consommation est de 432 Wh/j : le bilan quotidien est positif de 93 Wh, donc le panneau suffit en journée normale, mais avec une marge faible. Il ne garantit pas trois jours sans soleil : la batterie ne stocke que 600 Wh utilisables. Réduire à 6 h donne 54 × 6 = 324 Wh/j ; sur trois jours, 972 Wh, encore supérieur à 600 Wh. Il faut donc augmenter la capacité de stockage (batterie ~216 Ah) et, pour la recharge, un second panneau peut aider après une période nuageuse, mais il ne remplace pas la batterie. Priorité : la batterie, pour la sécurité des vaccins.
3. Calculez la chute de tension dans le câble et comparez-la à la limite de 3 %. Recommandez un calibre de fusible et une priorité d’investissement.
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Chute de tension : ΔU = ρ × L × I / S = 0,017 × 8 × 4,5 / 4 = 0,153 V. Soit 0,153 / 12 = 1,28 %, inférieur à la limite de 3 % (0,36 V). Le câble convient. Fusible : courant nominal 4,5 A ; on choisit un calibre immédiatement supérieur avec marge, par exemple 7,5 A ou 10 A, en vérifiant que le câble 4 mm² supporte ce courant. Un fusible de 5 A serait trop juste au démarrage. Priorité d’investissement : d’abord la batterie, car elle conditionne l’autonomie et la chaîne du froid ; ensuite un second panneau pour la résilience. Le câble et le fusible ne sont pas le point faible.