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1 ECOLOGIE - ENVIRONNEMENT LMER - Laboratoire Energies Renouvelables Dans l image configuration codes : Généralité Laboratoire compact conçu pour introduire la question des principales sources d énergies renouvelables et leur emploi pratique. En outre, le Laboratoire Mobile sur les Energies Renouvelables permet aussi bien aux élèves que aux enseignants de comprendre aisément les dernières techniques expérimentales, les principes et les équipements pour la production d hydrogène et électricité. C est particulièrement indiqué pour la formation d étudiants de 14 ans et plus des écoles techniques, professionnelles et universités. L Unité se compose de : a) Système Formation Energie Solaire Code b) Système Formation Energie Eolienne Code c) Système Formation Cellules Combustible ordinaire, MFC et à production H 2 Code d) Outils Code e) Supports Code Chaque Système peut s acheter singulièrement ou dans les différents configurations et aussi avec le chariot mobile doté de tiroirs de rangement répartis par sujet (voir Supports code:948705) DIDACTA Italia S.r.l. - Strada del Cascinotto, 139/ Torino - Italy Tel Fax info@didacta.it

2 2. Composition et description SYSTEME DE FORMATION ENERGIE SOLAIRE CODE Le système de formation énergie solaire permet aux élèves d approcher la technologie photovoltaïque pour comprendre au mieux l importance de différents aspects techniques et pratiques. Le système comprends une rangée de 4 panneaux solaires en silicium monocrystalline, une rangée de panneaux en silicium amorphe et 2 lampes simulant l irradiation solaire à intensités différentes. Ce système permettra d étudier la variation aussi bien du courant et de la tension selon les connexions en série et en parallèle et de calculer les points de puissance maximale selon la charge appliquée au système. En outre ça montrera l effet des diodes de protection sur chacun des panneaux solaires en présence de cellules ombragés. Il sera aussi possible de confronter les caractéristiques des panneaux en silicium monocrystalline avec celles in silicium amorphe (couche fine), étant au moment les matériaux les plus employés pour les applications terrestres connectés au réseau (grid connected) ou isolée (stand alone). Composants Système Solaire (Figure 1) a f g a b c Unité d irradiation Régulateur d intensité lumineuse Câble d alimentation électrique d e d e Tige métallique jaune et étalonnée pour supporter la source lumineuse Structure de support du panneau c f g h Support métallique pour panneau solaire photovoltaïque Jeu de câbles rouges et bleues pour connexions Rangée de panneaux in silicium monocrystalline i Rangée de panneaux in silicium amorphe b j j Multimètres numériques (modalités : ampèremètre, voltmètre et ohmmètre) Figure 1 k Luxmètre L entraîneur solaire se compose de deux rangées différentes de panneaux solaires en silicium monocrystalline et en silicium amorphe, respectivement (h) et (i) : h i Figure 2 Page 2

3 Description a. No.1 Unité d irradiation: structure avec poignée pour faciliter le transport de la source lumineuse composée par 2 lampes allogènes dichroïques de 50 W b. No.1 Régulateur d intensité lumineuse: source de lumière à différents degrés d irradiation, pour simuler l intensité du soleil pendant la journée; il permet d opérer en choisissant d employer une ou deux lampes et de régler l intensité lumineuse par un sélecteur gradué de luminosité. DIMENS: 158x95x57mm; Matériel Plastique. c. No.1 Câble d alimentation alimentation électrique: longueur = 3m avec prise Schuko d. No.1 Tige métallique (L=400 mm) jaune et étalonnée pour le support de la source lumineuse: il permet de placer la source lumineuse sur l axe à des distance différentes e. No.1 Structure de support pour panneau: structure en fer verni jaune. Elle porte une échelle d orientation du soleil (Nord, Sud, Est et Ouest) et un centre de rotation pour placet la source lumineuse en directions différentes. f. No.2 Supports métalliques pour panneau solaire photovoltaïque: - Dimensions support rangée monocrystalline: 245x120 mm - Dimensions support rangée en silicium amorphe: 145x200 mm - Montage et démontage aise des rangées photovoltaïques par un système à vissage. g. No.1 Jeu de câbles bleues et rouges pour les connexion: câbles électriques pour la connexion entre les producteurs d énergie et les utilisateurs de l énergie même et aussi aux instruments de mesure. h. No.1 Rangée panneaux en silicium monocrystalline: - Rangée de dimensions totales 245x120 mm composée par 4 panneaux photovoltaïques en silicium monocristalline - Puissance maximale de la rangée = 500 mw. - Caractéristique de chaque panneau de la rangée: 0,5A/1,5V. Dimensions 60x120mm. i. No.1 Rangée panneaux en silicium amorphe: - Rangée de dimensions 145x200 composée par 2 cellules en silicium amorphe de 100x145 mm. Tension 3V. - Puissance maximale de la rangée amorphe 500 mw. j. No.2 Multimètres numériques (Figure 1j) dotés de 6 gammes de mesure sélectionnables, type compact et pratique. Poids : 370 g env. (pile inclue) Dimensions: 88x172x36 mm. Mesure: tension alternée Vca, tension continue Vcc, courant continu CC, diodes, résistances, continuité et essais transistor. Gammes de détection: - VCA: V - VCC: 200m V - CC: 200µ-2m-20m-200m-10A - Résistances: 200-2K-20K-200K -2M OHM - Transistor: hfe ; - Alimentation: 1 batt. à 9 V k. No.1 Luxmètre climatique (Figure 1k) avec afficheur numérique et permettant plusieurs applications pour la mesure de la puissance lumineuse, du niveau du bruit jusqu à 130 db, de la température et de l humidité de l air. Le logiciel permet la représentation graphique des grandeurs à mesurer, leur mémorisation et l impression des données. Gammes de mesure: lux; Température: C; Humidité relative: 35 95% H.r.; Niveau de bruit: db. Alimentation: 1 batterie de 9 V; Structure en plastique; Dimensions: 121x61x40mm; Poids:150g; SYSTEME FORMATION ENERGIE EOLIENNE - CODE Le générateur éolien fourni permet aux élèves d approcher la technologie éolienne pour la compréhension des aspects physiques basilaires. Le système formation énergie éolienne porte un ventilateur pour la simulation du vent à vitesse variable. Grâce à l anémomètre du laboratoire mobile, il est possible de mesurer la vitesse du vent et voir la variation de la puissance en sortie par rapport à la vitesse même. En employant tous ensemble la turbine éolienne avec les multimètres en modalité d ampèremètre et voltmètre et le sélecteur de charge, on peut réaliser la courbe caractéristique tension/courant et trouver le point de puissance maximale. En outre, le courant en sortie peut être employée tout suite pour démarrer un petit moteur électrique ou des lampes led placées dans la boîte utilisateurs. Description a. No.1 Aérogénérateur dont l'inclinaison des 6 pales varie en fonction du vent de manière à maintenir constante la puissance électrique produite - Puissance : 1W - Tension et courant en sortie (avec vitesse rotor de 2000 tr/min):10v, 100 ma - Tension et courant en sortie (avec vitesse rotor de 1000 tr/min):5v, 50 ma - Mise en marche du rotor: 1,6 m/s vitesse du vent - Début génération de courant: 2,2 m/s - Structure rotor de la turbine éolienne et base de support en plastique. Support vertical du rotor (tour) en métal. - Hauteur aérogénérateur: 350 mm env. b. No.1 ventilateur à vitesse variable avec grille de protection - Tension courant entrée: 12 V, 540 ma - Puissance: 6.5 W - Hauteur: 300 mm

4 c. No.2 Multimètres numériques (Figure 1j) dotés de 6 gammes de mesure sélectionnables, type compact et pratique. Poids : 370 g env. (pile inclue) Dimensions: 88x172x36 mm. Mesure: tension alternée Vca, tension continue Vcc, courant continu CC, diodes, résistances, continuité et essais transistor. Gammes de détection: - VCA: V - VCC: 200m V - CC: 200µ-2m-20m-200m-10A - Résistances: 200-2K-20K-200K -2M OHM - Transistor: hfe ; - Alimentation: 1 batt. à 9 V d. No.1 Thermoanémomètre avec rouelle à aubes avec sonde flexible. Pour mesurer aussi bien la vitesse du vent que la température de l air. L instrument permet de préserver la valeur actuelle sur l afficheur en y indiquant aussi les valeurs maximale et minimale. La sonde flexible du thermoanémomètre avec rouelle à aubes, longueur 40 cm, permet d exécuter des mesures immédiates. Le thermoanémomètre peut se déconnecter automatiquement pour éviter que le batteries se déchargent rapidement. Gammes de mesure: 1 30 m/s; Longueur de la sonde 300mm. Ø rouelle à aubes: 27,2 mm. Conditions environnement: 0 40 C/ <95% H.r.; Sonde thermique: 0 50 C/ <80% H.r. Figure 3 - Générateur éolien SYSTEME FORMATION SUR LES CELLULES COMBUSTIBLE DU TYPE ORDINAIRE, MICROBIEN (MFC) ET PRODUCTION HYDROGEN - CODE Le matériel de ce kit permet d exécuter des exercices sur les cellules à combustible pour la production d électricité et sur les électrolyseurs pour la production de hydrogène (H 2 ). En employant l électrolyseur fourni avec le système de formation énergie solaire et le générateur éolique c est possible de produire H 2 et O 2. Les réservoirs fournis permettent d accumuler et mesurer l hydrogène et l oxygène produits que pourront alimenter la cellule à combustible ordinaire pour la conversion de l énergie chimique sous forme de H 2 en énergie électrique et eau. Le laboratoire didactique proposé porte aussi des importants composants démontés d une cellule combustible microbien. Les instructions du manuel permettront aisément l assemblage de cette cellule et aux utilisateurs de comprendre les fondements électrochimiques et biologiques de cette technologie innovatrice. Il s agit de cellules à combustible qui pour produire de l électricité ne sont pas alimentées avec des hydrocarbures ou de l hydrogène selon la configuration classique, mais par des eaux usées domestiques ou des résidus organiques résultant de processus de production. Pour exécuter les essais on peut utiliser des microorganismes comme la simple levure de bière. Technologie H 2 & Cellule combustible a b Electrolyseur Cellule combustible Page 4

5 H 2 & O 2 Stockage Trousse cellules à combustible microbien Description Figure 4 a. No.1 Electrolyseur (Figure 4a): Dimensions: 54x54x17 mm. Poids total: 67,7 g. Entrée courant 1A, 2V. Vitesse de production de H 2 7mL/min. Matériel plastique bleue. b. No.1 Cellule combustible (Figure 4b): Dimensions: 56x42x50mm: Poids total:60 g, Cellule combustible réversible alimentée par: H 2 /O 2 Puissance 1W; H 2 /air 300mW. Matériel plastique blanc. c. No.2 Réservoirs de stockage (Figure 4c): cylindres parfaitement étanche. Par une échelle étalonnée on peut visualiser la quantité de gaz produit. Volume: 80 cm 3 ; Dimensions: 265x100x100mm. Poids: 89 g. Matériel plastique transparent. d. No.1 Trousse cellule à combustible microbien (Figure 4d): Volume: 10 cm 3 (Dimensions: 40x30x96 mm) pour chaque chambre (anode et cathode). Tension maximale sortie: 0.7V. Courant maximale sortie: 100µA. Structure en plexiglas transparent. La trousse se compose: - 1 cellule à combustible avec garniture en néoprène - 1 membrane pour l échange de cations (CEM) - 1 feuille (100x220 mm) en fibre de carbone à découper (électrodes) - jeu de réactifs: sodium phosphate, glucose, méthylène bleue, potassium hexacyanoferrate, levure de bière lyophilisée - jeu de vis et boulons OUTILS (obligatoires pour effectuer les exercices au point 3) - CODE BOITES a Boite Stockage Energie Storage b Boite à utilisateurs Load 2 : diode led, lampe led et moteur électrique. c Boite avec séléteur de charge Load 1. d Boite avec 4 diodes de protection Diode. Figure 5

6 a. No.1 Boîte de stockage Storage (Figure 5a) avec 2 systèmes de stockage: batterie au nickel et condensateur. Batterie au nickel: - Tension 1.2 V - Capacité 240 mah - Courant de charge : 6.5 ma/10h maxi - Tension de charge: 1.4V Condensateur GoldCap: - Capacité : 10F env. - Courant de charge: 2.3V Dimensions boite: 114x72x22mm; matériel plastique blanc. b. No.1 Boîte des utilisateurs Load 2 (Figure 6e): diode led, lampe led e moteur électrique. Elle permet de visualiser différentes modalités d emploi de l énergie obtenue par les panneaux photovoltaïques ou le générateur éolien. - Diode Led: tension 1,5-3V, courant maxi 20 ma - Lampe Led: tension 2 V, courant 20 ma - Moteur électrique à courant continu: tension 3V, diamètre 6mm - Dimensions boite: 114x72x22mm; Matériel plastique blanc c. No.1 Boîte avec sélecteur de charge Load 1 (Figure 6f): Elle permet de mesurer la puissance des panneaux photovoltaïques ou du générateur éolien en fonction de la variation de la résistance appliquée en connectant les multimètres en modalité Ampèremètre et Voltmètre. Boite avec sélecteur de charge de 0.5 à 200 Ω; court-circuit et circuit ouvert. Dimensions boite: 114x72x22mm; Matériel plastique d. No.1 Boîte Diode avec 4 diodes de protection (Figure 6g) Dimensions boite: 114x72x22mm; matériel plastique blanc. SUPPORTS - CODE No.1 Laboratoire Mobile avec 2 ultérieurs compartiments latéraux contenant une récipient d eau déionisée et la trousse de secours. Il est idéal pour tous les environnements pédagogiques et sa conception modulaire garantit flexibilité et adaptabilité pour tous les expériences. Les tiroirs protègent l appareillages par des blocs d éponge antichoc. Ils se tirent sur toute la longueur à fin de permettre un rangement sûr et un accès facile à son précieux contenu. Le laboratoire mobile est un système complètement autosuffisant permettant d exécuter de l expérimentation didactique chez chaque type de réalité scolaire sans laboratoire scientifique à disposition. Grâce à sa structure fonctionnelle et aux robustes panneaux, complets de rouelles pivotantes et poignée pour le transport, c est possible d amener l unité dans une classe et commencer dans peu de temps l activité didactique. Le Laboratoire Mobile Energies Renouvelables est équipé du matériel à exécuter les exercices didactiques: pinces Hoffman, tubes en silicone, ciseaux, gants en latex naturel, seringues monousage de 5 ml, verres étalonnes de 50, 100 e 250 ml et eau distillée. 1 Guide aux montage et exercices de support à la formation; 1 Vidéo numérique avec explication visuelle du montage manuel et l emploi du Laboratoire Mobile sur les Energies Renouvelables (Figure 6): Afficheur numérique de 7 à cristaux liquides Haute Résolution 800x480 pixels pour la reproduction des images (Jpeg, Exif), musique (MP3, PCM, ADPCM, MPEG1/2/3) et vidéo (MOV, AVI, MPEG4). Doté de batterie intégrée au Ni-MH de grande capacité (3.6V ; 2300 mah). Supports pris en charge: Memory Stick (MS, MS Duo), Multimedia Card (MMC), Secure Digital (SD), Secure Digital High Capacity (SDHC), porte USB, xd-picture Card. Change de mode d affichage par une simple pression du doigt: Stockage : jusqu à 8000 images (1GB) L afficheur numérique se compose de : Un cadre photo numérique Adaptateur secteur et branchement s CD du logiciel Guide de l utilisateur Câble USB Figure 6 Page 6

7 3. Exercices Le laboratoire Energies Renouvelables se complète d un Manuel illustré avec description d une série d exercices aux élèves. ENERGIE SOLAIRE Assemblage de tous les composants concernant l énergie solaire; Détermination de l irradiation de différentes source de lumière; Panneau solaire photovoltaïque comme convertisseur d énergie Connaissance d opération des cellules photovoltaïques aussi bien du type amorphe que au silicone monocrystalline agissant comme convertisseur d énergie d une source de lumière; Apprendre a réaliser des connections en série ou parallèles parmi les cellules solaires; Etude des effets de paramètres importants comme par exemple l irradiation, parties ombrés, angle d inclination et orientation des panneaux solaires; Relevance des insertions de diodes entre le panneaux solaires pour prévenir chaque défaillance des cellules; Rôle de la batterie et du condensateur pour l accumulation d énergie; Exercices sur la puissance produite par la série de cellules selon la configuration employée à partir des différents résistances Ohm appliquées au système et par conséquence à la tension et au courant de sortie. Détermination du point de courant maximale (courant de court-circuit) Détermination du point de tension maximale (tension circuit ouvert) Détermination du point de puissance maximale (MPP) Stockage de l énergie produite dans la boite appropriée pour l employer ensuite par les utilisateurs ENERGIE EOLIENNE Etude de la conversion de l énergie électrique en énergie mécanique; Mesure de la vitesse du vent par l anémomètre Connaissance de la relation entre l électricité éolienne et l intensité du vent; Réalisation de la courbe caractéristique Tension-Courant à vent constant; Charge de la boite stockage énergie avec l énergie électrique produite; Décharge de la boite stockage énergie par les utilisateurs; CELLULES COMBUSTIBLE DU TYPE ORDINAIRE, MICROBIEN (MFC) ET PRODUCTION HYDROGEN Production d hydrogène et oxygène de l eau par Electrolyseur en employant l électricité produite par les cellules solaires et la turbine éolique; Mesurer la vitesse de production des gaz par rapport au courant fourni à l électrolyseur; Production directe d électricité au moyen de cellules combustibles alimentées par le H 2 produit ; Détermination de la courbe caractéristique Tension-Courant de l électrolyseur; Détermination de la courbe caractéristique Tension-Courant de la cellule à combustible; Détermination de la puissance de la cellule à combustible Assemblage des composants de la cellule à combustible microbien Usage de la cellule à combustible microbien pour produire de l électricité à partir directement des eaux usées par les bactéries SYSTEME INTEGRE Production intégrée d électricité par plusieurs source renouvelables Cycle complet à partir des sources primaires renouvelables à la production d hydrogène et de l H2 avec le bactéries à l électricité 4. Services demandés Alimentation électrique: 220 V, monophasée, 50/60 Hz. 5. Poids et dimensions Poids: 200 kg env. pour le système complet. Dimensions: 1500x600x930 mm env. pour le système complet.

8 Cod. R01174/F 1013 Ed. 01 Rev. 03 A n'importe quel moment et sans préavis, la Société Didacta Italia pourra apporter, en tenant les caractéristiques essentielles décrites aux propres produits, les modifications les plus opportunes, selon les exigences de caractère constructif ou didactique. Page 8