BORNE D'ÉCLAIRAGE AUTONOME BAÏA

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1 Sciences et Technologies de l Industrie et du Développement Durable ENERGIE ET ENVIRONNEMENT CI1 : Typologie des systèmes énergétiques. TP3 1 ère BORNE D'ÉCLIRGE UTONOME BÏ INSTRUCTIONS PERMNENTES DE SÉCURITÉ 1. vant toute mise sous tension, le professeur vérifie le montage et contrôle le calibrage des appareils de mesure. 2. La mise sous tension et hors tension du poste (consignation, déconsignation) est effectuée en présence du professeur. 3. Toute intervention nécessitant l ouverture d un circuit électrique (installation d un appareil) est effectuée hors tension. 4. Pendant la phase ou le poste est sous tension, l élève travaille sans modifier le câblage du circuit (relevés de mesures ). 5. En cas de problèmes sur un poste de travail voisin, vous devez impérativement couper l alimentation du poste en activant le bouton d arrêt d urgence le plus proche. C EST LE PROFESSEUR QUI DONNE, PRÈS VOIR PROCÉDÉ À L CONSIGNTION DU POSTE, L UTORISTION DE DÉMONTGE TP3 Borne autonome.docx Lycée Jules Ferry Versailles 1/7

2 ZONE DE DÉTECTION 1 ère STI2D BORNE D'ÉCLIRGE UTONOME TP3 1. Introduction Le soleil est directement ou indirectement à l'origine de la plupart des énergies renouvelables. L'énergie produite est abondante et beaucoup plus importante que ce que nous pouvons consommer. Rayonnement du soleil 2 Constante solaire : 1367 W/m2 tmosphère Réflexion sur les nuages Dispersion à travers l'atmosphère bsorption à travers l'atmosphère Rayonnement diffus Réflexion au sol Rayonnement direct La haute atmosphère terrestre reçoit une irradiance (puissance d'un rayonnement lumineux) d'environ 10 W/m 2. Environ un tiers de cette puissance est réfléchie dans l'espace, une partie est absorbée par l'atmosphère et le reste, 1000 W/m 2 par temps dégagé, parvient au sol. En faisant une moyenne de l'énergie reçue à la surface de la France, chaque mètre carré reçoit annuellement une énergie équivalente à 100 litres de pétrole, ou encore 1000 kwh. 2. Présentation de la borne d'éclairage La borne autonome Baïa est utilisée pour des applications d'éclairages extérieurs. Elle utilise l'énergie solaire pour fonctionner et ne nécessite pas de raccordement à un réseau électrique. Exemples d'applications : Chemins piétonniers Parcs. Parkings. Entrées d'immeuble. Pistes cyclables. Campings. Pontons. Quais Éclairage autonome 1, m 10 TP3 Borne autonome.docx Lycée Jules Ferry Versailles 2/7 50 0,00 m 0,00 m 5,00 m

3 Fonctionnement : Détection crépusculaire (allumage et extinction automatique de l'éclairage). Détection de présence (2 détecteurs) Mode veille intégré. daptation utomatique de la consommation en fonction du niveau de la batterie. 3. Diagramme de cas d'utilisation Borne autonome Usagers Éclairer Chemin piètonnier Chemin piétonnier Stocker l'énergie Énergie solaire 4. Schéma fonctionnel Panneau solaire 1 Panneau solaire 2 (4) (6) (7) (5) (8) Carte électronique de régulation et de gestion (11) (3) (9) (10) (1) (2) 12 V 13,2 h Leds d'éclairage Batterie TP3 Borne autonome.docx Lycée Jules Ferry Versailles 3/7

4 5. Caractéristiques techniques Tête d'éclairage 10 Leds : Puissance nominale : 7 W. Intensité lumineuse : 550 à 750 lumens. Durée de vie heures de fonctionnement. Panneaux solaires : Présence d'un panneau solaire sur chaque face de la borne. Tension de sortie : 16 V. Puissance d'un panneau : 14 Wc. Batterie : Batterie plomb gel étanche sans entretien. Tension nominale : 12 V. Capacité : 13,2 h. Durée de vie 5 ans. 6. Boitier de raccordement : ENERGIES FUSIBLE 2 (1) V BTTERIE Ne pas relier (2) (3) Fusible PNNEUX SOLIRES COM. ZIGBEE ON (6) V Ne pas relier (4) (5) (7) (8) OFF Ne pas laisser en permanence sur ON (9) V ÉCLIRGE Ne pas relier (10) (11) TTENTION : REMRQUES IMPORTNTES Ne jamais relier directement les bornes avec les bornes (risques de courtcircuit). Ne pas laisser le commutateur COM. ZIGBEE en permanence sur ON. TP3 Borne autonome.docx Lycée Jules Ferry Versailles 4/7

5 7. Préparation des mesures La source lumineuse utilisée pour les mesures est un projecteur halogène équipé d'un variateur. Il doit être placé en face du panneau solaire situé à l'arrière de la borne et centré sur celuici. TTENTION Ne pas toucher la vitre du projecteur Point de mesure de la lumière Distance fixe à respecter Solarimètre Panneau solaire 2 (face arrière) Projecteur halogène (source lumineuse) TTENTION : PRÉCUTIONS À PRENDRE Ne jamais toucher la vitre du projecteur halogène (surface très chaude). Maintenir une distance minimale entre le projecteur et les autres objets. Éteindre le projecteur lorsqu'il n'est pas utilisé. Distance entre le projecteur et le panneau solaire : La distance à respecter doit permettre d'avoir une irradiance de 500 W/m 2 au centre du panneau solaire (point de mesure de la lumière) lorsque le projecteur est à pleine puissance. Cette distance doit être fixe et identique pour toutes les mesures. Mesure de l'irradiance (puissance d'un rayonnement lumineux) : La mesure de l'irradiance doit se faire au centre du panneau solaire à l'aide d'un solarimètre. Question n 1 : près avoir vérifier, en présence du Professeur, la consignation du poste, installer le matériel pour effectuer les différentes mesures. STOP FIRE VÉRIFIER PR LE PROFESSEUR Question n 2 : Fixer, en présence du Professeur, la distance entre le projecteur et le panneau solaire pour une irradiance de 500 W/m 2. Faire consigner le poste par le Professeur. TP3 Borne autonome.docx Lycée Jules Ferry Versailles 5/7

6 8. Caractéristiques du panneau solaire On souhaite tracer, à l'aide du logiciel Excel, les caractéristiques de la tension et de la puissance du panneau solaire situé à l'arrière de la borne en fonction du courant qu'il fourni. Le réglage du courant se fait avec un rhéostat de 900 Ω (résistance variable). Les mesures sont effectuées pour une irradiance de 500 W/m 2. Schéma de montage (à compléter sur le document réponse) : (7) I Solarimètre Panneau solaire 2 (6) U Rhéostat 900 Ω Tableaux de mesure (à compléter sur le document réponse) : I (m) 0 U (V) 0 Question n 3 : Compléter le schéma de montage fourni sur le document réponse en rajoutant les appareils de mesure permettant de mesurer la tension aux bornes du panneau solaire et le courant fourni par celuici. STOP FIRE VÉRIFIER PR LE PROFESSEUR Question n 4 : près avoir vérifier, en présence du professeur, la consignation du poste, réaliser le montage avec les appareils de mesure. Ne pas raccorder le montage au système. STOP FIRE VÉRIFIER PR LE PROFESSEUR Question n 5 : Raccorder, en présence du professeur, le montage au système. Effectuer, en présence du professeur, la mesure de la tension à vide aux bornes du panneau solaire. Compléter ensuite le tableau de mesure fourni sur le document réponse. Faire consigner le poste par le Professeur. Question n 6 : Reporter votre tableau de mesure sur le logiciel Excel en prévoyant une colonne pour le calcul de la puissance en Watt (W). Tracer, à l'aide du logiciel, les caractéristiques U = f(i) (tension en fonction du courant) et P = f(i) (puissance en fonction du courant). Imprimer les courbes obtenues après accord du professeur. TP3 Borne autonome.docx Lycée Jules Ferry Versailles 6/7

7 Question n 7 : Donner, à partir de vos mesures, la puissance maximale fournie par le panneau solaire pour une irradiance de 500 W/m 2. Comparer la valeur obtenue avec la puissance donnée par le constructeur. Expliquer la différence entre les deux valeurs. 9. Rendement du panneau solaire On souhaite déterminer le rendement maximum du panneau solaire à partir des mesures précédentes (irradiance de 500 W/m 2 ). Question n 8 : Déterminer la surface utile du panneau solaire en m 2. Déterminer l'équivalent de la puissance maximale fournie par le panneau solaire en W/m 2 lors des mesures précédentes. Question n 9 : Compléter le graphique fourni sur le document réponse en indiquant les puissances d'entrée et de sortie du système. Indiquer sur le graphique les valeurs maximales obtenues lors des mesures précédentes en W/m 2. Question n 10 : Déterminer le rendement maximum du panneau solaire dans les conditions de fonctionnement étudiées. Commenter le résultat obtenu. TP3 Borne autonome.docx Lycée Jules Ferry Versailles 7/7