Sciences physiques - Le réfrigérateur à vaccins du poste de santé peut-il tenir trois jours sans soleil ?
Le poste de santé de Tamou, à 80 km de Niamey, doit conserver des vaccins entre 2 et 8 °C. Un réfrigérateur à compression fonctionne en 12 V continu et consomme en moyenne 60 W sur 24 heures. Un installateur propose un kit composé d’un panneau de 300 Wc, d’un régulateur, d’une batterie plomb-acide de 12 V et 100 Ah, et d’un onduleur. Il affirme : « Le panneau produira assez d’énergie et la batterie assurera trois jours d’autonomie sans soleil. » Les données locales retenues sont un ensoleillement moyen de 5 kWh/m² par jour et un rendement global du système de 0,70. La batterie ne doit pas être déchargée au-delà de 50 % de sa capacité pour préserver sa durée de vie. Le poste connaît de fréquentes coupures et le personnel craint une rupture de la chaîne du froid pendant la saison des pluies.
1. Calculer le besoin énergétique journalier du réfrigérateur et la production journalière estimée du panneau. Le panneau suffit-il ?
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Besoin journalier : 60 W × 24 h = 1 440 Wh = 1,44 kWh. Production estimée : 300 Wc × 5 h × 0,70 = 1 050 Wh = 1,05 kWh.
Le système manque donc 1 440 − 1 050 = 390 Wh par jour, soit environ 27 % du besoin. Même avec un ensoleillement parfait, le panneau ne couvre pas la consommation ; la batterie se videra progressivement. L’affirmation « le panneau produira assez » est fausse.
Pour couvrir 1,44 kWh avec 5 h d’ensoleillement et un rendement de 0,70 : 1 440 / (5 × 0,70) = 411 Wc minimum, sans marge pour les jours couverts. Il faut soit réduire la consommation, soit augmenter la puissance crête, soit les deux.
2. Calculer l’autonomie réelle de la batterie proposée et la capacité nécessaire pour assurer trois jours sans soleil.
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Énergie utilisable de la batterie : 12 V × 100 Ah × 50 % = 600 Wh. Sans soleil, l’autonomie est 600 / 1 440 = 0,42 jour, soit environ 10 heures - et non trois jours.
Pour trois jours : 3 × 1 440 = 4 320 Wh utiles. La capacité nominale au plomb, limitée à 50 % de décharge, serait 4 320 / 0,5 = 8 640 Wh, soit 720 Ah à 12 V. C’est très volumineux et coûteux. Une autonomie de 24 h demanderait déjà 240 Ah utiles (environ 2 880 Wh de capacité nominale).
Il faut donc revoir l’objectif : une batterie de 200–250 Ah pour couvrir une nuit et une journée, un panneau d’au moins 450–500 Wc, et une réduction des pertes. Le chiffre « trois jours » doit être recalculé, pas affirmé.
3. Rédiger un avis technique au responsable du poste : erreurs de l’installateur, corrections à exiger et essai de réception.
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L’installateur a probablement confondu Wc (puissance crête) et Wh (énergie), et a négligé le rendement, les pertes de régulation et le vieillissement. Un essai de réception doit être écrit : mesurer la tension et le courant du panneau à midi, vérifier le régulateur, chronométrer la descente en température, simuler une coupure et noter l’autonomie réelle.
Corrections à exiger : panneau ≥ 450 Wc, batterie ≥ 200 Ah, régulateur adapté, câbles dimensionnés, protection contre la décharge profonde. Prévoir un thermostat et une alarme, un journal de température deux fois par jour, des pains de glace et un plan de secours (groupe ou glacière). Former le personnel à ne pas ouvrir inutilement le réfrigérateur. Avant paiement, exiger une garantie et une autonomie mesurée.