Repérage du Soleil dans le ciel

Depuis les années 50, la consommation énergétique mondiale était de l’ordre de 2 Gtep/ans, elle a atteint environ 10 Gtep/ans en 2000. Et en 2009, plus de 80% de l’énergie consommée provient de gisement des combustibles fossiles : pétrole (33%), gaz naturel (21%), charbon (28%) et uranium (7%) [1]. Bien qu’elles soient beaucoup utilisées actuellement, ces sources d’énergies présentent des impacts néfastes sur l’environnement. En effet, les combustibles fossiles contribuent fortement sur le réchauffement de l’atmosphère à travers le phénomène «effet de serre ». Cela est dû au dégagement massif de dioxyde de carbone (CO2). En 2010, 43% de CO2 émis dans l’atmosphère provient de la combustion de carburant, 36% de pétrole et 20% de gaz naturel [1]. Il y a aussi une production de méthane lors de l’exploitation de gisement de gaz naturel et des mines de charbon qui est aussi un facteur polluant de l’environnement. Les réserves totales de gaz naturel dans le monde sont situées pour 34% au Moyen-Orient et pour 36% en Europe Orientale et en Russie (chiffres 1999). De plus, leurs stocks sont aussi en quantité limitée, elles sont épuisables. Face à tout cela, pour subvenir aux besoins énergétiques mondiaux, il est nécessaire d’exploiter d’autres sources d’énergie durable : les énergies renouvelables.

Les énergies renouvelables sont des énergies primaires inépuisables à très long terme, car elles sont des issues directes de phénomènes naturels, réguliers ou constants. On peut les classer en cinq grandes familles selon leur source : venant du Soleil : énergie solaire, du vent : énergie éolienne, de l’eau : énergie hydraulique, de la chaleur de la Terre : énergie géothermique et des matières organiques : énergie de biomasse. Leur particularité est qu’elles n’engendrent pas ou peu de déchets ou d’émissions polluantes et donc elles respectent l’environnement. Pour toutes ces raisons ainsi qu’à cause du prix des énergies fossiles qui ne cesse d’augmenter, l’exploitation des énergies renouvelables est actuellement en plein essor et devient l’une des priorités mondiales.

GENERALITES SUR LE GISEMENT SOLAIRE 

Le Soleil est une source d’énergie inépuisable à l’échelle humaine. Mais son exploitation nécessite beaucoup de savoir-faire. Une connaissance exacte de son gisement est aussi primordiale.

Repérage du Soleil dans le ciel

A partir des coordonnées géographiques et les différents paramètres astronomiques, pour localiser les astres sur la voute céleste, nous avons essayé de repérer la position du Soleil par rapport à un point quelconque à la surface de la Terre. Dans les paragraphes qui vont suivre, nous allons définir ces paramètres.

Longitude
La longitude est une distance angulaire utilisée pour repérer un point sur la surface de la Terre. Elle se mesure à partir d’un méridien d’origine (Greenwich) et allant vers l’Est (compter avec une signe +) ou vers l’Ouest (avec une signe-) .

Les temps

Temps solaire moyen :(TSM)
Le temps solaire moyen est le temps mesuré lors de passage du Soleil sur le méridien d’origine (Greenwich). Pour le designer, on utilise communément le terme: GMT (Greenwich Mean Time ou Temps Moyen de Greenwich). L’heure GMT est décalée jusqu’au 16 minutes sur l’heure solaire apparent, cela est dû à la rotation de la Terre autour de son orbite avec une vitesse non constante et de l’inclinaison de son axe de rotation sur elle-même par rapport au plan elliptique .

Mouvement apparent de la Terre

La Terre effectue deux mouvements : sur elle-même et autour du Soleil .

Mouvement de la Terre autour du Soleil

Ce mouvement est défini comme une translation de la Terre, décrit une trajectoire elliptique (proche d’un cercle dont le rayon est environ de 149.6 10⁶ km) autour du Soleil. Son tour complet dure environ de 31 556 925 secondes soit365 jours 6 heures et 9 minutes ou en une année. Le plan écliptique (on dit aussi plan de l’orbite terrestre) et l’axe de rotation de la Terre sur elle-même ne sont pas exactement perpendiculaire, il y a une inclinaison de 23°27’. Ce type de rotation est la responsable de la modification de la durée d’ensoleillement sur la surface de la Terre (dans la saison d’hiver, le temps d’ensoleillement est inférieur à celle de la saison de printemps) et la variation de la hauteur du Soleil par rapport à l’horizon.

Mouvement de la Terre sur elle-même

C’est une rotation propre de la Terre autour de son axe lié le pôle Sud au pôle Nord (axe de pôle) qui résulte l’alternance du jour et nuit. Son tour complet dure de 23 h 56 mn04 s ou en un jour. Le déplacement apparent du Soleil sur la voute céleste est dû au résultat de ces deux mouvements distincts de la Terre.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : Généralités sur le gisement solaire
I-1-Introduction
I-2-Le Soleil
I-2-1-Description
I-2-2-Position du Soleil
I-2-2-1-Repérage du Soleil dans le ciel
I-2-2-1-1-Longitude
I-2-2-1-2-Latitude
I-2-2-1-3-Déclinaison solaire
I-2-2-1-4-Angle horaire
I-2-2-1-5-Hauteur solaire, azimut et distance zénithale
I-3-Les temps
I-3-1-Temps solaire moyen (TSM)
I-3-2-Temps universel (TU)
I-3-3-Temps solaire local(TSL)
I-3-4-Temps solaire vrai ou apparent
I-4-Mouvement apparent de la Terre
I-4-1-Mouvement de la Terre autour du Soleil
I-4-2-Mouvement de la Terre sur elle-même
I-5-L’atmosphère terrestre
I-5-1-Composition de l’atmosphère
I-5-2-Structure de l’atmosphère
I-5-3-Albédo
I-6-Conclusion
Chapitre II : Modèles d’estimation du rayonnement solaire global au sol
II-1-Introduction
II-2-Le rayonnement solaire arrivé au sol
II-2-1-Rayonnement solaire direct
II-2-2-Rayonnement solaire diffus
II-2-3-Rayonnement solaire réfléchi
II-2-4-Rayonnement solaire global
II-2-5-Flux énergétique
II-2-6-Eclairement énergétique
II-2-7-Intensité lumineuse
II-3-Modèle mathématique pour calculer le rayonnement global au sol
II-3-1-Modèle de Lacis & Hansen
II-3-2-Modèle de Davies & Hay
II-3-3-Modèle de Bird & Hulstrom
II-3-4-Modèle d’Atwater & Ball
II-4-Conclusion
Chapitre III : Résultats et comparaisons
III-1-Introduction
III-2-Résultats
III-2-1-Résultat du modèle de Lacis & Hansen
III-2-2-Résultat du modèle de Davies & Hay
III-2-3-Résultat du modèle de Bird&Hulstrom
III-2-4-Résultat du modèle d’Atwater & Ball
III-3-Comparaisons
III-4-Conclusion
Conclusion générale
Références
Annexes

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