Aller au contenu
FR

CAP Électricien · CAPCAP

Les énergies renouvelables : exercices corrigés de CAP Électricien

Publié le 10 novembre 2026 · Mis à jour le 10 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • L'énergie ne se produit pas : elle se transforme d'une forme en une autre, de l'énergie primaire vers l'énergie finale 2.
  • Fossiles et fissiles forment des stocks qui ne se renouvellent pas ; le rayonnement solaire et le vent sont des flux renouvelables 2.
  • Énergie (kWh) = puissance (kW) × durée (h) ; rendement = énergie utile ÷ énergie reçue.
  • Certaines sources renouvelables donnent une production variable ; le stockage aide à combler les creux de production éolienne ou photovoltaïque 3.
  • Le CAP Électricien prépare à connecter des systèmes de production électrique locale, énergies renouvelables comprises 1.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices te font manipuler les notions que tu rencontreras en chantier quand tu raccorderas une production d'électricité locale. Les activités du CAP Électricien incluent en effet la connexion de systèmes de production électrique locale, énergies renouvelables comprises 1. Ils vont du plus simple au plus délicat : classer des ressources, compter des panneaux, calculer une énergie, un rendement, un courant, puis analyser un bilan avec stockage.

Rappels de cours utiles avant de commencer

Un repère pour situer les ordres de grandeur : en 2019, la production d'électricité en France atteignait 537,7 TWh 3. Un TWh vaut un milliard de kWh, donc une installation de maison se compte en milliers de kWh par an, soit des dizaines ou des centaines de millions de fois moins.

Ce que tu dois savoir faire en fin de série

Les exercices

Exercice 1 Classer des ressources énergétiques

★☆☆Environ 5 min

Voici six ressources : uranium, rayonnement du soleil, charbon, vent, pétrole, gaz naturel.

Classe-les en deux colonnes : stocks non renouvelables d'un côté, flux renouvelables de l'autre.

Indice 1

Un stock s'épuise quand on le consomme ; un flux revient sans cesse.

Indice 2

L'uranium est une matière fissile ; charbon, pétrole et gaz sont fossiles.

Voir la correction pas à pas

  1. On rappelle le critère : les fossiles et les fissiles sont des stocks qui ne se renouvellent pas, le rayonnement solaire et le vent sont des flux renouvelables 2.

  2. L'uranium est fissile : il va dans les stocks non renouvelables.

  3. Charbon, pétrole et gaz naturel sont des fossiles : ils vont aussi dans les stocks non renouvelables.

  4. Le rayonnement du soleil et le vent sont des flux : ils vont dans la colonne des renouvelables.

  5. Résultat : non renouvelables = uranium, charbon, pétrole, gaz naturel ; renouvelables = soleil, vent.

Le bon réflexe : demande-toi si la ressource se reconstitue d'elle-même à l'échelle d'une vie humaine. Le soleil et le vent, oui ; les gisements, non.

Exercice 2 Combien de panneaux et quelle tension ?

★☆☆Environ 8 min

Un client veut une installation photovoltaïque d'une puissance totale de 3 000 W (puissance crête). Les panneaux choisis ont chacun une puissance de 375 W.

  1. Combien de panneaux faut-il ?
  2. On les branche tous en série. Chaque panneau délivre 30 V au point de fonctionnement. Quelle est la tension du champ, en volts ?

Donne comme réponse finale le nombre de panneaux.

Indice 1

Divise la puissance totale par la puissance d'un panneau.

Indice 2

En série, les tensions s'additionnent.

Voir la correction pas à pas

  1. Données : puissance totale 3 000 W, puissance d'un panneau 375 W.

  2. Nombre de panneaux : N=3000375=8N = \dfrac{3000}{375} = 8 panneaux.

  3. Pour la tension, on additionne celle de chaque panneau en série : U=8×30=240U = 8 \times 30 = 240 V.

  4. Vérification : 8 panneaux de 375 W font bien 8×375=30008 \times 375 = 3000 W.

Il faut 8 panneaux, et le champ en série délivre 240 V. En pratique, la tension doit rester compatible avec l'onduleur : c'est la fiche technique de celui-ci qui tranche.

Exercice 3 Énergie produite sur une journée ensoleillée

★☆☆Environ 6 min

Une installation photovoltaïque fournit en moyenne 3 kW pendant 4 heures en milieu de journée, par temps dégagé.

Quelle énergie électrique produit-elle pendant ces 4 heures, en kWh ?

Indice 1

Utilise E=P×tE = P \times t.

Indice 2

La puissance est déjà en kW et la durée en heures : pas de conversion.

Voir la correction pas à pas

  1. Données : P=3P = 3 kW ; t=4t = 4 h.

  2. Formule : E=P×tE = P \times t.

  3. Calcul : E=3×4=12E = 3 \times 4 = 12 kWh.

  4. L'unité est cohérente : kW multiplié par h donne des kWh.

L'installation produit 12 kWh sur ces 4 heures. Attention : ce n'est pas sa production de la journée entière, car la puissance varie avec l'éclairement 3.

Exercice 4 Rendement d'un panneau photovoltaïque

★★☆Environ 10 min

Un champ de panneaux a une surface totale de 15 m². À un instant donné, il reçoit un éclairement de 800 W/m² et délivre une puissance électrique de 2 100 W.

  1. Quelle puissance solaire reçoit le champ ?
  2. Quel est son rendement, en pourcentage ?
Indice 1

Puissance reçue = éclairement × surface.

Indice 2

Rendement = puissance électrique délivrée ÷ puissance reçue, puis multiplie par 100.

Voir la correction pas à pas

  1. Puissance reçue : Prec\cue=800×15=12 000P_{reçue} = 800 \times 15 = 12\,000 W.

  2. Puissance utile : Putile=2 100P_{utile} = 2\,100 W.

  3. Rendement : η=210012000=0,175\eta = \dfrac{2100}{12000} = 0{,}175.

  4. En pourcentage : 0,175×100=17,50{,}175 \times 100 = 17{,}5 %.

  5. Contrôle : le résultat est bien inférieur à 100 %, et du bon ordre de grandeur pour un panneau.

Le rendement vaut 17,5 %. Le reste de l'énergie reçue n'est pas détruit : il est transformé autrement, surtout en chaleur, ce qui rejoint l'idée que l'énergie se convertit sans se produire 2.

Exercice 5 Courant de sortie d'un onduleur

★★☆Environ 8 min

Un onduleur monophasé injecte 3 000 W sur le réseau en 230 V. On suppose un facteur de puissance égal à 1.

Quelle est l'intensité du courant dans la ligne de raccordement, en ampères ? Arrondis au centième.

Indice 1

En monophasé avec un facteur de puissance de 1, P=U×IP = U \times I.

Indice 2

Isole II : I=P/UI = P / U.

Voir la correction pas à pas

  1. Données : P=3000P = 3000 W ; U=230U = 230 V.

  2. Formule : I=PUI = \dfrac{P}{U}.

  3. Calcul : I=3000230≈13,04I = \dfrac{3000}{230} \approx 13{,}04 A.

  4. On garde l'unité : des watts divisés par des volts donnent des ampères.

Le courant est d'environ 13,04 A. C'est ce type de valeur qui sert ensuite à choisir la section du câble et le calibre de la protection, selon le dimensionnement prévu pour l'installation.

Exercice 6 Bilan d'autoconsommation d'une maison

★★☆Environ 12 min

Une maison consomme 5 200 kWh par an. Ses panneaux produisent 3 600 kWh par an, dont 40 % sont consommés sur place au moment de la production. Le reste de la production part sur le réseau.

  1. Quelle énergie est autoconsommée, en kWh ?
  2. Quelle énergie la maison doit-elle encore prélever sur le réseau pour couvrir sa consommation annuelle ?

Donne comme réponse finale l'énergie prélevée sur le réseau.

Indice 1

40 % de 3 600, c'est 0,4×36000{,}4 \times 3600.

Indice 2

Ce qui manque à la maison = consommation totale moins énergie autoconsommée.

Voir la correction pas à pas

  1. Énergie autoconsommée : 0,4×3600=1 4400{,}4 \times 3600 = 1\,440 kWh.

  2. Énergie injectée sur le réseau : 3600−1440=2 1603600 - 1440 = 2\,160 kWh (information, non demandée).

  3. Besoin restant : la maison consomme 5 200 kWh et en a déjà 1 440 kWh de ses panneaux.

  4. Prélèvement sur le réseau : 5200−1440=3 7605200 - 1440 = 3\,760 kWh.

La maison prélève 3 760 kWh sur le réseau. Remarque que l'énergie injectée n'est pas retranchée ici : elle ne couvre pas le besoin au moment où il se présente. Décaler la consommation vers les heures de soleil ferait monter la part autoconsommée.

Exercice 7 Une éolienne ne suffit pas toujours

★★★Environ 15 min

Une éolienne a une puissance nominale de 2 MW. Pendant 6 heures, le vent est faible et elle ne fournit que 30 % de sa puissance nominale. Pendant ce temps, un petit quartier appelle une puissance constante de 1,5 MW.

  1. Quelle énergie l'éolienne a-t-elle produite sur les 6 heures, en MWh ?
  2. Quelle énergie le quartier a-t-il consommée ?
  3. Quel déficit reste à combler par du stockage ou une autre source, en MWh ?

Donne comme réponse finale le déficit.

Indice 1

Puissance réellement fournie = 0,3×20{,}3 \times 2 MW.

Indice 2

Énergie = puissance × durée, avec des MW et des heures on obtient des MWh.

Voir la correction pas à pas

  1. Puissance fournie par l'éolienne : 0,3×2=0,60{,}3 \times 2 = 0{,}6 MW.

  2. Énergie produite : 0,6×6=3,60{,}6 \times 6 = 3{,}6 MWh.

  3. Énergie consommée par le quartier : 1,5×6=91{,}5 \times 6 = 9 MWh.

  4. Déficit : 9−3,6=5,49 - 3{,}6 = 5{,}4 MWh.

Il manque 5,4 MWh. Cet exercice illustre la variabilité de la production éolienne, qu'on peut compenser par des moyens de stockage ou d'autres sources de production 3. Il montre aussi pourquoi on ne regarde jamais la seule puissance nominale d'une installation.

Exercice 8 Changer d'échelle : TWh, GWh et kWh

★★★Environ 12 min

Selon les données d'Éduscol, la France a fourni 537,7 TWh d'électricité sur l'année 2019 3. Pour t'entraîner aux ordres de grandeur, imagine une source renouvelable fictive qui couvrirait 20 % de ce total.

  1. Combien de TWh cela fait-il ?
  2. Écrite en kWh, cette énergie dépasse-t-elle 10 chiffres ? Justifie.

Donne comme réponse finale le résultat de la question 1.

Indice 1

Prendre 20 % d'une quantité revient à la multiplier par 0,20{,}2.

Indice 2

1 TWh = 10910^{9} kWh.

Voir la correction pas à pas

  1. Part de la source fictive : 537,7×0,2=107,54537{,}7 \times 0{,}2 = 107{,}54 TWh.

  2. Conversion : 1 TWh=109 kWh1\ \text{TWh} = 10^{9}\ \text{kWh}, donc 107,54 TWh=107,54×109107{,}54\ \text{TWh} = 107{,}54 \times 10^{9} kWh.

  3. On obtient 107 540 000 000 kWh, un nombre de 12 chiffres.

  4. Question 2 : oui, 12 chiffres, c'est plus de 10.

La part fictive vaut 107,54 TWh. Compare avec les quelques milliers de kWh annuels d'une maison : on change de préfixe selon l'échelle, du kWh du logement au TWh du pays.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi une installation photovoltaïque ne produit-elle pas toujours sa puissance maximale ?

La puissance dépend de l'éclairement reçu : nuit, nuages et saison la font varier. Certaines sources renouvelables conduisent ainsi à une production variable et discontinue 3. La puissance indiquée sur les panneaux est une valeur maximale, pas une production garantie à chaque instant.

Toutes les énergies renouvelables sont-elles variables ?

Non. L'éolien et le photovoltaïque produisent de façon variable, mais ce n'est pas le cas de toutes les sources renouvelables qui fournissent de l'électricité : certaines peuvent être pilotées 3. À l'examen ou en entreprise, évite d'écrire « renouvelable = intermittent » sans nuance.

En quoi ces calculs servent-ils à un électricien ?

Ils servent à vérifier qu'une installation est cohérente : nombre de panneaux, courant dans la ligne, énergie attendue. Le CAP Électricien prépare à connecter des systèmes de production électrique locale, énergies renouvelables comprises 1. Tu retrouveras ces calculs, avec des données réelles, dans les documents du chantier.

Sources

Programme visé : CAP Électricien - Chapitre Communication et énergie - Les énergies renouvelables · Ministère de l'Éducation nationale / Éduscol STI

  1. CAP Électricien - Chapitre Communication et énergie - Les énergies renouvelables, Ministère de l'Éducation nationale / Éduscol STI. Consulté le 10 novembre 2026.
  2. Ressources énergétiques et énergie électrique, Éduscol STI / CultureSciences de l'Ingénieur. Consulté le 10 novembre 2026.
  3. Variabilité des sources renouvelables électriques, Éduscol STI. Consulté le 10 novembre 2026.
  4. Energies renouvelables et véhicules électriques à batteries ou à pile à combustible et hydrogène, Éduscol STI / CultureSciences de l'Ingénieur. Consulté le 10 novembre 2026.
  5. Concepts et chiffres de l'énergie : gestion de la production et distribution de l'électricité, Éduscol STI / CultureSciences de l'Ingénieur. Consulté le 10 novembre 2026.
  6. Mention complémentaire - Technicien en énergies renouvelables, Éduscol STI. Consulté le 10 novembre 2026.

Les numéros dans le texte renvoient à ces sources. Une source qui ne dit pas ce qu'on lui fait dire ? Signale-le.

Signaler une erreur sur cette page

Je suis en…

Primaire

  • CP Bientôt
  • CE1 Bientôt
  • CE2
  • CM1
  • CM2 Bientôt

Collège

Lycée

Supérieur

  • BTS Bientôt
  • BUT Bientôt
  • Licence Bientôt
  • Prépas Bientôt

Sur cette page