PHARE DE L ILE NOIRE

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1 Etablissement PHARE DE L ILE NOIRE Corrigé 1. Etude générale 1. Quels sont les deux moyens de productions d électricité mis en œuvre pour alimenter de façon autonome le phare? Aérogénérateur Panneaux solaires 2. A partir des documents techniques sur l aérogénérateur et sur les panneaux solaires, comparer les caractéristiques techniques. Aérogénérateur Panneaux solaires Tension de sortie (V) 12 V 12 Puissance typique (W) *3 = 135 pour 3 panneaux Intensité nominale (A) (à calculer) 400/12 = /12 = 3.75 Diamètre rotor (m) 1,15 Surface (m²) 3* 1,007*0,462 = 1,4 Quelle est la puissance électrique nécessaire pour la source lumineuse utilisée : 90 W 3. Dans quelle partie de la journée (jour, nuit) : L énergie électrique produite est-elle stockée? Jour (par les panneaux photovoltaïques) Jour et/ou nuit s il y a du vent pour l éolienne L énergie électrique produite est-elle restituée? Nuit dossier corrigé phare1.doc Page 1 / 5

2 2. Organisation fonctionnelle de la chaine d énergie Un groupe utilisera l aérogénérateur tandis que l autre utilisera les panneaux solaires pour faire fonctionner le phare. 2.1 En vous aidant de l exemple suivant et des informations du livre, compléter le schéma de la chaine d énergie du phare (supprimer des blocs si nécessaire). 2.2 A la sortie de chaque bloc vous préciserez le type d énergie (électrique, mécanique, ) ainsi que sa nature (tension alternative, tension continue, courant ). Energie électrique Tension continue - Intensité Energie lumineuse Matière d œuvre entrante Produire localement (Eolienne ou panneaux photovoltaïques) Moduler (Coffret de commande) Convertir (Lampe) Transmettre (Lentille de Fresnel) Emettre un signal lumineux Energie électrique Stocker (Batterie) Tension continue - Intensité Matière d œuvre sortante dossier corrigé phare1.doc Page 2 / 5

3 3. Modélisation (modèle SysML) L étude porte sur le cas d utilisation «alimenter» et la comparaison des deux moyens de production d énergie Sur le document réponse vous trouverez le diagramme de définition (Bdd) qui définit la structure de l ensemble du phare ainsi que des photos. 3.1 Vous devez placer les photos ci-dessous sur les blocs concernés du diagramme dossier corrigé phare1.doc Page 3 / 5

4 4. Conclusion 4.1 Vous allez calculer les productions de l aérogénérateur ou des panneaux solaires pour les mois de Décembre et Juillet. Pour cela, vous devez utiliser le logiciel CALSOL disponible sur le site de l INES (voir adresse du site sur le livre). Prendre les données climatiques pour la ville de Brest. Relevez les valeurs d IGH pour le soleil et la vitesse du vent pour les mois précités. A partir de ces données et des dossiers techniques aérogénérateurs et panneaux solaires (rendement de 0.15), calculer la production de chaque moyen de production sur un jour. Décembre Juillet IGH (KWh/ m²) 0, Vitesse du vent (m/s) Production aérogénérateur (KWh) (Lire sur la courbe) Production panneaux solaires (KWh) Max : 42 Mini : 28 Moyenne : kwh(mois) Soit 1.16 kwh (journée) IGH * S * 0.78*1.4*0.15=0.16kWh(3 panneaux) 5.08kWh pour le mois Max : 34 Mini : 22 Moyenne : kwh(mois) Soit 0.93 kwh (journée) IGH * S * 5.48*1.4*0.15=1.15kWh(3 panneaux) 35.65kWh pour le mois Conclusion : Moins d écart de production sur l éolienne Attention on travaille sur des moyennes à la journée. Il peut arriver qu il n y ait pas de vent ni de soleil. Calcul d énergie nécessaire pour éclairer à la journée. Relever le nombre d heure d ensoleillement pour avoir la durée de la nuit et donc le temps de fonctionnement de la lampe. Lampe de 90 W : en juillet h de jour, soit 8.52h de nuit ; en décembre 8.1hde jour soir 15.9 h de nuit. Energie nécessaire pour faire fonctionner la lampe en : - Juillet : 90 x 8.52 x 31 = kwh (on produit : kwh) - Décembre : 90 x 15.9 x 31 = kwh (on produit : kwh) dossier corrigé phare1.doc Page 4 / 5

5 Aucun problème d autonomie pour juillet par contre il y a peut être un problème en décembre. Les deux batteries (200Ah chacune à C20) peuvent fournir une puissance de 200 x 2 x 12 = 4800 Wh soit 4,8 kwh Le phare doit donc pouvoir être autonome (cela dépend du nombre de jour consécutif de non ensoleillement et non vent). Il est à noter que nous avons fait le calcul avec des panneaux PV horizontaux, si en hiver on les place plein sud avec une inclinaison de 60, leur production devient alors 1.3 x 0.15 x 1.4 x 31 = kwh au lieu de 8.08 on aurait alors une marge beaucoup plus confortable. Remarque : Pour valider l autonomie du phare, il faudrait tenir compte de l énergie stockée dans les batteries et de la durée pendant laquelle on peut envisager pas de vent et de soleil. (3 jours de brouillard) dossier corrigé phare1.doc Page 5 / 5